Статистический анализатор

 

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР , содержагдий блок памяти, первую группу п ( п - объем выборки) схем сравнения , .первую и вторую схемы сравнения , сумматор, блок вычитания, первый и второй счетчики, ключ и генератор синхроимпульсов, выход которого подключен к входу первого .счетчика и управляющему входу ключа, ин-формационньй вход которого является информационным входом анализатора, выход сумматора соединен с первыми входами первой и второй схем сравнения , вторые входы которых объединены и подключены к выкоду блока вычитания , выходы схем сравнения являются соответственно первым и вторым информационными выходами анализатог ра, отличающийся тем, .что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения наличия линейного тренда и знака тренда случайного процесса, он содержит третий счетчик, узел пересчета , первую и вторую группы по п элементов задержки, вторую группу п схем сравнения и элемент запрета, информационный вход которого соединен с выходом ключа, выход элемента запрета подключен к. входу блока памяти , при зтом выход узла пересчета соединен с первыми входами сумматора и блока вычитания, вторые входы которых объединены и являются управляю .щим входом анализатора, выход первой ячейки блока памяти соединен с первыми входами первых схем сравнения первой и второй групп, выход S-й ячейки блока памяти ( i 2,... п-1) подключен к вторым входам (-1)-x схем сравнения nepBofi и второй групп и к первым входам i-x схем сравнения первой и второй групп, выход п-й ячейки блока памяти соединен с соответствующими входами п -х схем сравнения первой и второй групп, выходы fi схем сравнения первой группы через соответствующие П элементов задержки первой группы соединены с , .входом второго счетчика, выход котоN9 рого, подключен к управляющему вхо4 ду первой схемы сравнения, а выхоСО ды п схем сравнения второй группы че4;; рез соответствующие элементы задержto ки второй группы подключены к входу третьего счетчика, выход которого соединен с управляющим входом второй схемы сравнения, а управляющие входы п схем сравнения первой и второй rpynh объединены с управляющим входом элемента запрета, входом узла пересчета и подключены к выхо- . ду первого счетчика.

СООЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУбЛИК (1% (11) э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3617633/24-24 (22) 23.05.83 (46) 15. 11.84. Бюл. № - 42 (72) Ю.Н.Родионов и Ю.И.Крылов (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 453699, кл. С 06 F 15/36, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР . № 935983, кл, С 06 С 7/52, 1980 (прототип). (.54)(57) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий блок памяти, первую группу n (и — объем выборки) схем сравнения, .первую и вторую схемы сравнения, сумматор, блок вычитания, первый и второй счетчики, ключ и генератор синхроимпульсов, выход которого подключен к входу первого .счетчика и управляющему входу ключа, информационный вход которого является информационным входом анализатора, выход сумматора соединен с первыми входами первой и второй схем сравнения, вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока вы— читания, выходы схем сравнения являются соответственно первым и вторым информационными выходами анализатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения наличия линейного тренда и знака тренда случайного процесса, он содержит третий счетчик, узел пересчета, первую и вторую группы по и элементов задержки, вторую группу схем сравнения и элемент запрета, информационный вход которого соединен с выходом ключа, выход элемента запрета подключен к входу блока памя .. ти, при этом выход узла пересчета соединен с первыми входами сумматора и блока вычитания, вторые входы которых объединены и являются управляю.щим входом анализатора, выход первой ячейки блока памяти соединен с первыми входами первых схем сравнения первой и второй групп, выход 1-й ячейки блока памяти (i =2,... n -1). подключен к вторым входам (1 — 1)-х схем сравнения первой и второй .групп и к первым входам i-x схем сравненйя первой и второй групп, выход и-й ячейки блока памяти соединен с соответствующими входами .я -х схем сравнения первой и второй групп, выходы П схем сравнения первой группы Я через соответствующие и элементов satwas .держки первой группы соединены с

I LL . .входом второго счетчика, выход которого. подключен к управляющему входу первой схемы сравнения, а выхо- 4 ды и схем сравнения второй группы че- CO рез соответствующие элементы задерж- Дав ки второй группы подключены к входу Я третьего счетчика, выход которого соединен с управляющим входом второй схемы сравнения, а управляющие входы н схем сравнения первой и второй rpynh объединены с управляющим входом элемента запрета, входом узла пересчета и подключены к выхо- . ду первого счетчика.

1 11243

Изобретение относится к автомати-,, ке и вычислительной технике и может быть использовано для выявления вида тренда при анализе статистических выборок; устройство предназначено для нестационарньи случайных процессов.

Известно устройство для определения характеристик случайных процессов, содержащее блок задания началь- tp ных условий, блок управления, логический блок разрешения сравнения, блок сравнения, блок формирования, блок анализа гипотезы. Это устройство реализует непараметрический tS способ оценивания — критерий серий.До начала измерений в блок задания начальных условий предварительно вводятся средние значения анализируемого процесса на выборке заданного объема, а также минимальное и максимальное значения распределения серий (13.

Основным недостатком этого устройства является невозможность вы- 25 деления участков нестационарности в исследуемом интервале, так как вероятность их определения зависит от объема выборки, а в рассматриваемом устройстве минимальное и макси- щ0 мальное значения распределения серий, рассчитанное на заданный объем выборки, в блок задания начальных условий вносятся заранее. Ввиду невозможности выделения участков нестационарности зто устройство не решает и задачу выделения вида тренда на нестационарных участках °

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 40 устройство для определения.интервалов стационарности случайного процесса, содержащее генератор синхроимпульсов, первый выход которого со, единен с управляющим входом ключа, 4> информационный вход которого является первым входом устройства, блок сравнения, два счетчика, регистр, ана логовый блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, компараторы и блок формирования пороговых напряже ний, первый и второй входы которого являются собтветственно вторым и третьим входами устройства, а третий вход соединен с выходом первого счетчика, счетный вход которого объединен с управляющим входом аналогового блока памяти, и подключен к первому выходу генератора синхроимпульсов, 42 информационный вход аналогового бло. ка памяти соединен с выходом ключа, а установочные входы аналогового блока памяти объединены с установочными входами первого счетчика и подключены к первому выходу блока сравнения, выход первой ячейки аналогового блока памяти соединен с первыми входами компараторов, вторые входы котсрых подключены к выходам соответствующих ячеек, кроме первой, аналогового блока памяти, выходы компаратора соединены с установочными входами соответствующих разрядов регистра, управляющий вход которого соединен со вторым выходом генератора синхроимпульсов, выход регистра подключен к входу второго счетчика, выходы которого через цифроаналоговый преобразователь соединены с первым входом блока сравнения, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока формирования пороговых напряжений $2 ).

Это устройство предназначено для выделения интервалов стационарности (и нестационарности) случайных процессов при произвольном объеме выборки.

При анализе нестационарности участков случайного процесса одной из основных задач является определение наличия линейного тренда и знака тренда (неслучайной составляющей процесса).с целью последующего егоудаления для "стационаризации" нестационарных участков.

Однако известное устройство не решает поставленной задачи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения наличия линейного тренда и знака тренда случайного процесса.

Эта цель достигается тем, что статистический анализатор, содержащий блок памяти, первую группу П(побъем выборки) схем сравнения, первую и вторую схемы сравнения, сумматор, блок вычитания, первый и второй счетчики, ключ и генератор синхроимпульсов, выход которого под-, ключен ко входу первого счетчика и управляющему входу ключа, информационный вход которого является инфор. мационным входом анализатора, выход сумматора соединен с первыми входами первой и второй схем сравне

1124342 ния, вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока вычитания, выходы схем сравнения являются соответственно первым и вторым информационными выходами анализатора, содержит третий счетчик, узел пересчета, первую и вторую группы по .п элементов задержки, вторую группу tl схем сравнения и элемент запрета., информационный 10 вход которого соединен с выходом ключа, выход элемента запрета подключен к входу блока памяти, при этом выход узла пересчета соединен с первыми входами сумматора и бло- 15 ка вычитания, вторые входы которых объединены и являются управляющим входом анализатора, выход первой ячейки блока памяти соединен с первыми входами первых схем сравнения 20 первой и второй групп, выход -й ячейки блока памяти (1 =2,...n-1) подключен ко вторым входам (i — 1)-х схем сравнения первой и второй групп и к первым входам 1-х схем 25 сравнения первой и второй групп, выход tt-й ячейки блока памяти соединен с соответствующими входами h-х схем сравнения первой и второй групп, выходы и схем сравне- З0 ния первой группы через соответствуюФ щие элементов задержки первой группы соединены со входом второго счетчика, выход которого подключен к управляющему входу первой схемы сравнения, а выходы и схем сравнения второй группы через соответствующие элементы задержки второй группы подключены ко входу третьего счетчика, выход которого соединен с управ- 40 ляющим входом второй схемы сравнения, а управляющие входы tt схем сравнения первой и второй групп объединены с управляющим входом элемента запрета, входом узла пересчета и под- 4 ключены к выходу первого счетчика.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого анализатора. Схема содержит первый вход 1, ; 50 ключ 2, генератор 3 синхроимпульсов, первый счетчик 4, элемент 5 запрета, сумматор 6, блок 7 вычитания, первую 8 схему сравнения, второй 9 и третий 10 счетчики, первую 11 и вто- 5 рую 12 группы задержки, первую и вторую 13 и 14 группы схем сравнения, блок 15 памяти, управляющий вход 16, узел 17 пересчета, вторую схему 18 сравнения.

Анализатор работает следующим образом.

Перед началом работы коэффициент пересчета первого счетчика 4 устанавливается равным объему выборки и

Ф в которой производится выявление тренда (это же число h заносится в узел 17). На установочный вход 16 подается число.дп, служащее для формирования порогов при проверке гипотезы о наличии линейного тренда. В исходном состоянии на выходе первого счетчика 4 имеется нулевой сигнал, поэтому элемент 5 запрета открыт.

Работа анализатора начинается с момента запуска генератора 3 синхроимпульсов. Под воздействием вырабатываемых им сигналов замыкается ключ 2 и значения выборки со входа 1 через элемент 5 запрета поступает на блок памяти, последовательно заполняя

его ячейки и запоминаясь в них.

Одновременно счетчик 4 считывает число поступивших значений выборки и при достижении ее заданного объема на выходе переполнения счетчика 4 появляется импульс, который закрывает элемент 5 запрета. Одновременно под действием этого сигнала с выхода узла 17 пересчета выдается число 1/2(п -1), которое поступает на входы блоков 6 и 7. На выходе блока вычитания — число 1/2(й -1)-снап, а на выходе сумматора 6 образуется число 1/2(0-1)+Л и, которые задают. пороги сравнения в схемах сравнения

8и 18.

Уз ел пер есчета (пер есчетная схема) может быть выполнена, например, в виде последовательного соединения блока вычитания, уменьшающего вводимое число на единицу и блока деления на постоянное число, равное двум. Одновременно под воздействием сигнала с выхода счетчика 4 в схемах сравнения 13 и 14 осуществляется сравнение содержимого соседних ячеек блока 15 памяти. На выходах первой группы схем сравнения

13 формируется сигнал х. =1, при О.+„) U. а на выходах второй группы схем сравнения 14 формируется сигнал у =1, при U (ц у„=О, при Ц; Ä >0;

3 гдето; и Ц - содержимое (1+1)-й и 1-1 ячеек блока. 15 памяти; х у - сигнал на выходе l-й схе1 мы сравнения 13(14).

Единичные сигналы с выхода схе- 5 мы сравнения 13 (1,4) поступают через соответствующие элементы задержки 11(12) на входы счетчика 9 (10), где суммируются.

На выходе счетчика 9 получается п-1 сигнал C =V g. а на выходе счетчика

1-=tl-1

10.- С =XY. Элементы задержки 11

1124342 — (П-1)-М С <- (n-1)+Лп .

1 1

2 2 2

Появление сигнала на выходе схемы

1сравнения 8 свидетельствует о наличии

1О линейного положительного тренда,а на выходе схемч сравнения 18 — о наличии линейного отрицательного тренда.

Отсутствие сигналов на выходe схем 8 и 18 означает отсутствие линейного тренда в анализируемой вы.борке.

А

Поскольку процесс анализа происхо цит между n-м и (h+1) ì импульсом генератора 3, то с гоявлением

20 (и+1)-ro импульса генератора 3 начинается автоматически новый цикл анализа.

Применение предлагаемого устройства позволяет. повысить точность классификации случайных процессов по признаку .стационарный-нестационар-. ный и определять вид нестационарности, что существенно расширяет возможности исследования случайных .

З0 процессов.

° °

° °

° ° °

° ° °

° ° °

° ФФ д,уа.Проектная, 4 и 12 необходимы для того, чтобы исключить одновременное поступление сигналов с выходов схем сравнения на.входы счетчиков и тем самым предупредить искажение результатов анализа. Величина задержкиЬ ;сигнала для

1-го элемента задержки может быть например, выбрана из условия

T ьь.=(1. 1l 1

1 и 3 где "T — период генератора 3.

Числа счетчиков. 9 и 10 поступают на входы схем сравнения 8 и 18 соответственно. В схеме сра",нения 8 осуществляется выполнение условия

2 — (n-1pdn

I а в схеме сравнения 1-8 — условия