Статистический анализатор

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения статистичес- . ких характеристик, случайных процессов , например, в радиофизике, технической диагностике, метеорологии. Целью изобретения является повьшение быстродействия анализа. Сущность изобретения заключается во введении в известную структуру двух схем сравнения , двух регистров числа, двух элементов И, упраляемого делителя частоты, элемента задержки, D-триггера и связей между блоками. Это позволяет увеличить быстродействие при вычислении множества ординат оценки плотности распределения, не меньших заданного уровня, при одинаковой статистической обусловленности каждой из ординат оценки. Обеспечением одинаковой статистической достоверности ординат оценки различной величины облегчается вторичная обработка получаемой информации. 4 ил. 9 (О

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПуБЛИН (19) (!1) А1 (5l) 4 G 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4100257/24-24 (22) 04.08.86 (46) 29.02,88, Бюл. Р 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) В,А.Прянишников, В.А.Прянишников и В.И.Якименко (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 903908, кл. G 06 F. 7/52, 1979.

Курочкин С.С. Многомерные статистические анализаторы. М.: Атомиздат, 1968, с. 11, (54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для ап- паратурного определения статистических характеристик, случайных процессов, например, в радиофизике, технической диагностике, метеорологии.

Целью изобретения является повышение быстродействия анализа. Сущность изобретения заключается во введении в известную структуру двух схем сравнения, двух регистров числа, двух элементов И, упраляемого делителя частоты, элемента задержки, D òðèããåра и связей между блоками, Это позволяет увеличить быстродействие при вычислении множества ординат оценки плотности распределения, не меньших заданного уровня, при одинаковой статистической обусловленности каждой из ординат оценки. Обеспечением одинаковой статистической достоверности ординат оценки различной величины облегчается вторичная обработка получаемой информации. 4 ил.

1377873

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения вероятностных характеристик случайных процессов, например, в радиофизике, технической диагностике и метеорологии.

Целью изобретения является повйшение быстродействия анализа за счет 10 обеспечения идентичной статистической достоверности оценки ординат плотности распределения.

На фиг, 1 приведена структурная схема анализатора; на фиг. 2 — схе- 15 ма 0-триггера; на фиг. 3 — временная диаграмма формирования выходных импульсов блоков, поясняющая принцип работы анализатора; на фиг. 4 — диаграмма эффективности процедуры вычис- 20 ления достоверных оценок F(x) при заданной величине F

Статистический анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блоки 2 и 3 памяти, сумматор 4, дели- 25 тель 5, счетчик 6 объема выборок, генератор 7 тактовых импульсов, схемы

8 и 9 сравнения, регистры 10 и 11 числа, управляемый делитель 12 частоты, элемент И 13, элемент 14 задержки, 30 элемент И 15, D-триггер 16, содержащий элемент HE 17, элементы И 18-21.

Построение статистических анализаторов основано на задании детерминированного количества дифференциаль- 35 ных коридоров — интервалов (x,„ „, х „1 = gх, ш = 1,2,...,К, и количеств щ9 во выборок И исследуемого сигнала, зависящего от допустимой статистической погрешности анализа, что требует проведения длительных экспериментов для обеспечения допустимых погрешностей на граничных участках гистограммы. Предлагаемый анализатор исключает указанные недостатки благодаря то- 4 му, что автоматически усекает хвос-. ты" плотности распределений — ординаты небольшой величины. Для некоррелированных отсчетов х относительная статистическая погрешность вычислений определяется соотношением

2 на "хвостах" распределений может составлять сотни процентов при заданных

N и йх. Компромиссным решением этой задачи является задание частости попадания величины отсчетов х в интервал х при m-м значении аргумента вычисляемой функции F(x ) и задание представительного диапазона анализа усечением "хвостов" F „, благодаря чему достигается одинаковая статистическая достоверность вычислений для всех ординат и существенно уменьшается длительность вычислений.

Статистический анализатор работает следующим образом.

В исходном положении в регистр 10 числа записан код заданной частости и, характеризующей требуемую достоверность оценки F(x ), а в регистр

11 числа — код F ;„ c учетом априорной информации о типе плотности распределения вероятностей (фиг, 4).

В делителе 12 установлен коэффициент пересчета k, а время задержки Г элемента 14 задержки выбрано несколь— ко большим времени переходных процессов и времени записи — считывания кодов при их преобразовании в анализаторе, B исходном состоянии делитель 12 установлен в единичное состояние (во всех разрядах установлены

l1 1 11 )

При подключении исследуемого сигнала к входу анализатора производится запуск генератора 7 . Первый же вых одн ой импульс генератора 7 и ер е водит делитель 1 2 в нулевое состояние и через элсмен т И 1 3 поступает н а управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 1, Е го выходной к од

x (1 g t ) подается н а адресные входы блоков 2 и 3 памяти и записывается в виде единицы в соответствующие ячейки .

При определении законов р а спределе ния дискретными методами о суще ствляется не к орр елиров ан н ая выборка из исследуемого процесса . В предла г аемом анализаторе э то условие з адается при помощи генератора 7 и делителя 1 2 с определенным коэффициентом пересчета

К. т.е. зависит от параметров И, дх и истинной величины ординаты Р(х ): для средней части гистрограммы погрешность небольшая Я (х ) О, а

В процессе накапливания информации в блоке 2 памяти она поступает для контроля в схему 8 сравнения, в которой сравнивается с кодом, записанным в регистре 10 числа, Если коды не равны, то на входы элемента

13?7873

И 15 подаются тактовый импульс с выхода элемента 14 задержки и разрешаю щий потенциал с выхода схемы 8. Этот импульс поступает йа второй вход сум5 матора 4, увеличивая его содержимое на единицу, и на счетный вход счетчика 6 объема выборок. Текущее значение частости i .. n с выхода сумматора 4 записывается через информационный вход блока 2 памяти в его соответствующую ячейку, а в делителе 5 число делится на текущее значение объема выборки из счетчика 6. На выходе делителя 5 формируется текущее значе- 15 ние одной из ординат оценки плотности распределения. По заднему фронту разрешающего импульса, поступающего с выхода элемента И 15 на управляющие входы блоков 2 и 3 памяти, осущест- 20 вляется запись сформированных новых значений частости и ординаты F(x ) м соответственно.

Следующий управляющий импульс через элемент И 13 проходит на запуск 25 преобразователя 1 только в случае возврата управляемого делителя 12 частоты в единичное состояние, т.е. после его переполнения °

Последующие циклы работы осуществляются аналогично при условии, что для кодов, поступающих на входы схемы 8, выполняется неравенство 1. = n.

При выполнении условия i = n на выходе схемы 8 формируется потенциал, 35 разрешающий прохождение импульсов через элемент И,15, Этот импульс также устанавливает делитель 12 в единичное состояние (через его управляющий вход).

В схеме 9 сравнения осуществляется циклическое сравнение очередной формируемоч ординаты F(x ) с заданным допустимым -уровнем ;„: при

F(x ) = F на выходе схемы 9 срав- 45 нения формируется импульс останова для для этой ординаты оценки, который .поступает через второй .вход D-триггера 16 на его выход, формируя команду Z

Осуществляемый таким образом запрет означает, что для данной ординаты оценки, удовлетворяющей условию эквивалентности (достижению заданной статистической достоверности) на схе55 ме 8 сравнения, дальнейший учет попа,дания выборок х в данный дифференциальный коридор приводит к избыточной точности определения ординаты Р(х ).

В предлагаемом анализаторе это ис— пользуется для уменьшения продолжительности йроцесса вычисления: попадание в дифференциальный коридор, приводящее к избыточной точности оценки, не используется, а следующий от— счет сигнала происходит не через К тактов работы генератора 7 (так как коэффициент пересчета делителя

12), а через один такт.

Коэффициент пересчета К выбран для обеспечения некоррелированной выборки отсчетов, поэтому сформированная внеочередная выборка является также некоррелированной (о c ) по отношению к предыдущей, использованной для формирования оценки плотности распределения, что поясняется временными диаграммами на фиг. 3.

Последовательность импульсов на выходе элемента И 15 формируется некоррелированной (S > „ ), что необходимо для задания тактовых импульсов на управляющие входы блоков 2 и 3 памя— ти.

Таким образом, предлагаемьпч статистический анализатор, реализующий . принцип обеспечения заданной частости для ординат оценки плотности распределения, не меньших F .„, позволяет увеличить быстродействие анализов в 1„2-1,4 раза. Усечение "хвостов функции. позволяет достичь погреш-ности вычислений, равной единицам— десяткам процентов, в то время как при сохранении хвостов" функции, например, для гамма-распределений, имеющих протяженную монотонно убывающую правую ветвь гистограммы при коэффициенте формы и -1, погрешность и длительность анализа существенно увеличиваются.

Предлагаемый анализатор может быть применен для оперативной обработки потоков случайных процессов с высокой точностью, что характерно для научных экспериментов на судах в открытом море, в самолетных метеорологических лабораториях при изучении частотных и временных свойств морских волнений и потоков солнечной радиации по комплексной целевой программе "Мировой океан", требующих минимального участия человека-оператора в задании параметров работы приборов, может также использоваться как прибор широкого назначения на медицинских и промьппленных предприятиях

1377873 для оперативных вычислений оценок вероятностных функций с целью оптимизации режимов работы биологических или технических объектов.

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий генератор тактовых импульсов, 1D аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого является входом исследуемого процесса анализатора, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с адресными 15 входами первого и второго блоков па-. мяти, выход первого блока памяти подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого блока памяти рд и первым входом делителя, выход которого подключен к информационному входу второго блока памяти, выход которого является выходом ординат процесса, второй вход делителя подключен 25 к выходу счетчика объема выборок, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит первую и вторую схемы сравнения, первый и второй элементы И, 30

О-триггер, элемент задержки, управляемый делитель частоты и первый и второй регистры чисел, информационные входы которых являются соответственно входом кода частости и входом задания допустимого уровня анализатора, выходы первого и второго регистров числа подключены соответственно к первым информационным входам. первой и второй схем сравнения, вторые информационные входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго блоков памяти, выход

Меньше" или Равно" второй схемы сравнения соединен с синхровходом

D-триггера, выход которого является выходом запрета анализа анализатора выход "Равно" или "Меньше" первой схемы сравнения подключен к информационному входу D-триггера, к управляющему входу управляемого делителя частоты и к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами управления записью блоков памяти, входом счетчика объема выборок и вторым входом сумматора, выход генератора тактовых импульсов подключен к информационному входу управляемого делителя частоты и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход второго элемента И подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя непосредственно, а через элемент задержки — к второму входу первого элемента И.

1377873

Вх.

Фаа2

° ° °

Составитель З,Сечина

Редактор И.Рыбченко Техред М.Д дык Корректор М. Йароши

Заказ 876/47 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4