Устройство измерения среднего значения периодических случайных процессов

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащее первый блок задержки, первый и второй ключи , блок сложения и блок сравнения, при этом вход первого блока задержки соединен с первыми входами первого ключа и блока сравнения, выход первого блока задержки соединен с первым входом второго ключа, а выход первого ключа соединен с лервым входом блока сложения, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности вычисления среднего значения случайного процесса при наличии импульсных помех и сигналов, в него введены последовательно включенные блок вычитания, блок Пс1МЯТИ, первый весовой блок, второй весовой блок и второй блок задержки, последовательно включенные синхронизатор, элемент ИЛИ и третий блок задержки, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с выходом блока сложения и выходом второго ключа, выход блока памяти соединен с втррьм входом блока сложения, выход второго блока задержки соединен с вторым { входом второго ключа, выход второго (Л С весового блока соединен с вторым входом первого ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управляющим входе первого ключа, а установочные и тактовые выходы синхронизатора соединены с соотвётбтвующими входами блока памяти и всех блоков задержки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

«ю n) . 3(5п 6 01 5 7/30 0 06 G 7/52 л=-"-ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 3275355/18-09 (22) 14.04.81 (46) 30.03.83. Бюл..9 .12 (72) Е.Л. Дробышевский,.Ю.М. Иванов, Б.Н. Коновалов, Ю.В. Пантелеев, В.Н. Соколов.и В.С. Субботин (53) 621.396.96(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 504305, кл. Н 04 В 1/10, 16.08.74.

2. Патент Великобритании

Р 1216406, кл. G 01 5 7/34, опублик, 02.02.71.

3. Авторское свидетельство СССР

В 842668, кл. G 01 S 7/30, 05.05.77 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СРЕД-НЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащее первый блок задержки, первый и второй ключи, блок сложения и блок сравнения, при этом вход первого блока задержки ссединен с первыми входами первого ключа и блока сравнения, выход первого блока задержки соединен с первым входом второго ключа, а выход первого ключа соединен с,первым входом блока сложения, о т л и ч аю щ е е с я тем, чтб, с целью увеличення точности вычисления среднего значения случайного процесса при наличии импульсных помех и сигналов, в него введены последовательно включенные блок вычитания, блок памяти, первый весовой блок, второй весовой блок и второй блок задержки, последовательно включенные синхронизатор, элемент ИЛИ и третий блок задержки, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с выходом блока сложения и выходом второго ключа, выход блока памяти соединен с вторым входом блока сложения, выход второго блока задержки соединен с вторым Е

Ф входом второго ключа, выход второго весового блока соединен с вторым входом первого ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого сое- С динен с вторым входом элемента ИЛИ, Ф% соединенного своим выходом с управляющим входом первого ключа, а установочные и тактовые выходы синхронизатора соединены с соответдтвующи- (, «1 ми входами блока памяти н всех блоков задержки.

100Sea1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в импульсных радиолокаторах управления воздушным движением для определения опорного (порогового) сигнала обна. ружителя при наличии импульсных по5 мех и сигналов в опорной выборке.

Известны устройства измерения сРеднего значения периодических случайных прарессов, содержащие многоотводную линию задержки, сумматор, а также формирователь порога, усредйитель, и блоков сравнения и п переключателей 1 и (2 .

В та,ких устройствах при наличии во входном процессе импульсных по-мех и сигналов происходит завышение результатов измерения среднего значения случайного процесса.

Известно также устройство измерения среднего значения периодичес- 20 ких случайных процессов, содержащее первый блок задержки, первый и второй ключи, блок сложения и блок сравнения, при этом вход первого блока задержки соединен с первыми 25 входами первого ключа и блока сравнения, выход первого блока задержки соединен с первым входом второго ключа, а выход первого ключа соединен с первым входом блока сложе- 30 ния f3).

Однако известное устройство, в котором при наличии во входном процессе мощных импульсных сигналов и помех производится замена этих сигналов и помех ранее вычисленным средним значением, имеет низкую точность вычисления среднего значения случайного процесса при наличии импульсных помех и сигналов.

Цель изобретения — увеличение точности вычисления среднего значения случайного процесса при наличии импульсных помех и сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что.. в устройство измерения среднего значения периодических случайных процессов, содержащее первый блок задержки, первый и второй ключи, блок сложения и блок сравнения, при этом вход перво:о блока задержки соединен с первыми входами первого ключа и блока сравнения, выход первого блока задержки соединен с первым входом второго ключа, а выход первого ключа соединен с первым входом 55 блока сложения, введены последовательно включенные блок вычитания, блок памяти, первый весовой блок, второй весовой блок и второй блок задержки и последовательно включен- I60 ные синхронизатор, элемент ИЛИ и третий блок задержки, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа,,первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с выходом блока сложения и выходом второго ключа, выход блока памяти соединен с вторым входом блока сложения, выход второго блока задержки соединен с вторым входом второго ключа, выход второго весового блока соединен с вторым входом первого ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управляющим входом первого ключа, а установочные и тактовые выходы синхронизатора соединены с соответствующими входами блока памяти и всех блоков задержки.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — зависимость погрешности измерения среднего значения случайного процесса от числа N импульсных сигналов в анализируемой выборке из N=32 временных дискретов при гауссовом распределении шумов (К=1) и различном отношении сигнал/шум (прерывистые кривые — q = 10, сплошные кривые — q = 100 для известных (кривые I — устройства 1) и f21, кривые II — устройство ),3 )) и предлагае.лого (кривые I!I устройств).

Устройство измерения среднего значения периодическихслучайных процессов содержит первый, второй и третий блоки 1, 2 и 3 задержки, блок 4 памяти, первый и второй ключи 5 и б,блок 7 сло-, жения, блок 8 вычитания, первый и второй весовые блоки 9 и 10, блок 11 сравнения, элемент ИЛИ 12 и синхронизатор 13.

Устройство измерения среднего значения периодических случайных процессов работает следующим образом.

В момент прихода импульса "3aпуск" на вход синхронизатора 13 последний формирует импульс "Уст.О" импульс "Строб" и тактовые импульсы

TH-1,..., ТИ-М.

Импульс "Уст.О" осуществляет обнуление всех блоков 1-3 задержки. Импульс "Строб" длительностью N временных дискретов через элемент ИЛИ 12 осуществляет принудительное подключение первого ключа 5 к входу устройства, а через третий блок 3 задержки команды управления — принудительное. подключение выхода первого блока 1 задержки входного процесса на М временных дискретов к второму входу блока 8 вычитания с помощью второго ключа б. При этом в блоке 4 памяти хранится начальное среднее значение входных сигналов на первые,N временных дискретов, вычисленное с помощью блоков 7 и 8 сложения и вычитания.

Сдвиг информации и запись результатов в блоках 1-3 задержки осуществляется по командам соответствующих

1 О О 86 81

-i(11n1 „ . Алгоритмы вычисления средне о значения случайного процесса можно записать в виде

0вх; t

Km1-1 1 ивх; и, Kmq q. если n;=0, если n;=1, если тт;= О, если тт. = О, i где 05 и О .

1 1 если О т1

I тактовых импульсов ТИ-1,...,ТИ-М, которые следуют с периодом повторения, равным Г (где - длительность временного Мискрета ), имеют фиксированный временный сдвиг относительно импульсов "Запуск" и сдвинуты один относительно другого на время 1./M.

После того, как в блоке 4 памяти будет записано начальное среднее значение входного процесса для всех N .. временных дискретов, управление первым и вторым ключами 5 и б производится через элемент ИЛИ признаком блока 11 сравнения, который осуществляет сравнение амплитуды входного процесса с выходным сигналом второго ве-15 сового блока 10 с коэффициентом пе» редачи К, т.е. с величиной, в К раз превышающей среднее значение входного процесса с выхода первого весового блока 9 с коэффициентом пере- 2О дачи 1/N, вычисленное для предыдущего временного дискрета. Алгоритм работы блока 11 сравнения описывается выражением

О, если 0вх, аКт11; .т

25 и-=

"1

1, если usõ. )IКтп; -т

1 где п - признак блока 11 срав1 30 нения в i -м временном дискрете;

0вх. — значение амплитуды вход1 ного процесса i-oro дискрета;

m; — вычисленное в i ì времен35 ном дискрете среднее значение случайного процесса;

К вЂ” коэффициент, определяемый видом распределения входного случайного процесса 4О (для гауссова случайного процесса К=1).

Выходной сигнал блока 11 сравнения (признак превышения входными сигналами уровня К..т11 ) управляет через 45 элемент ИЛИ 12 работой первого .ключа 5 и через третий блок. 3 задержки команды управления работой второго ключа б. Алгоритмы работы первого и второго ключей 5 и б описываются вы- 5О ражениями: значение амплитуды сигнала на выходе соответствующего иэ бО .ключей 5 и 6 для i îãî временного дискрета, признак схемы сравнения для i-oro временного дискрета>

Овх значение амплитуды сиг. наЛа (i N).-ого временного дискрета на выхо де первого блока 1 задержки;

Km. g — среднее значение случайного процесса, вычисленное для (i-й-1)ого временного дискрета.

Сигналы, прошедшие первый и второй ключи 5 и б, снова используются для вычисления среднего значения величин, находящихся в первом блоке 1 задержки, без учета импульсных сигналов и помех, превышающих урове»нь Ктт1„: .;. которые заменяются сигналами К11т;, формирование среднего значения случайного процесса для каждого 1-oro временного дискрета производится сложением в блоке 7 сложения сигналов с выхода первого ключа 5 и с выхода блока памяти. Результат суммирования поступает на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал с выхода второго ключа 6.

Полученная разность с выхода блока 8 вычитания переписывается в блок

4 памяти, который снова подает ее на второй вход блока 7 сложения для осуществления описанной процедуры в следующем временном дискрете i+i.

Таким образом, величина, хранимая в блоке 4 памяти, эа каждый временной дискрет увеличивается на величину, поступающую с выхода первого ключа 5, и в то же время уменьшается на величину, поступающую с выхода второго ключа б.

Информация с выхода блока 4 памяти представляет собой сумму входных сигналов, вычисленную в "скользящем" временном окне, где вместо импульсных сигналов и помех, превышающих . уровень Ктт1; .1, записываются величины Km

На выходе первого весового блока

9 формируется измеряемое среднее зна« чение fn. входного случайного процесса, в вычислении которого вместо сигналов, превышающих уровень Ютт;.т,. принимают -.участие сигналы-амплитуды

Й

4 д j-О »1 если > i4

4 ) и 30 1 где U;-, если 0;< Wm;, Кпт;»„, если О;>К; „

1008681

„Яавуен

Составитель В. Иванов

Техред С.Мигунова Корректор 8. Бутяга

Редактор А. Лежнина

Заказ 2331/56

Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ ГосударСтвенного комитета СССР по делам изобретений и,открытиф

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0; — значение амплитуды входного сигнала в 1-м временном днскрете;

e - среднее значение случайного процесса, вычисленное за время анализа, равное и временным дискретам, к моменту прихода сигнала I-ого временного дискрета.

Использование предлагаемого устройства (кривые III на фиг. 2) обеспечивает существенное увеличение точности измерения среднего значения входного случайного процесса прн воздействии импульсных помех и сигналов по сравнению с известными кривые 1 и II на фиг. 2) устройствами при любом отношении сигнал/шум.

12

1/

f0

У

7 б

S ф