Устройство для определения среднего значения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.SU„„138 410 А2 (594 G 06 G 7 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1140134 (21) 4136420/24-24 (22) 17.10.86 (46) 23.03.88. Бюл, У 11 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) О.Л.Соколов (53) 681.3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1140134, кл. G 06 G 7/52, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ .(57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для анализа нестационарных случайных сигнапов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет оценки распределения вероятностей степейи аппроксимирующего полинома. Цель достигается введением в устройство блока определения дисперсии, управляемого генератора, генератора шума, двухвходового су Ыатора, ключа, сдвоенного переключателя, счетчиков, дешифратора и триггера. Оценка распределения вероятностей степени полинома, описывающего среднее значение случайного нестационарного сигнала, может быть использована для уточнения (корректировки) степени полинома, а такжедля .классификации случайного нестационар- ф ного сигнала. 1 ил.

1383410

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначено для анализа нестационарных случайных сигналов и является усовершенствованием устройств по авт.св.Ф 1140134.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет оценки распределения вероятностей степени аппроксимирующего полинома.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит первый инте"

rpатор 1, первый элемент 2 задержки, первый вычитатель 3, второй интегратор 4, второй элемент 5 задержки, первый сумматор 6„ третий элемент 7 задержки, второй вычитатель 8, третий интегратор 9, четвертый элемент 1О 20 задержки и второй сумматор 11.

Выход первого элемента 2 задержки соединен с входом третьего элемента

7 задержки, а выход первого интегратора 1 подключен к входу второго эле- 25 мента 5 задержки, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 6, выход первого вычитателя 3 подключен к входу второго интегратора 4, выход которого соединен с вто- 30 рым входом первого сумматора 6, первый выход которого подсоединен во втором каскаде к четвертому элементу

)О задержки и одновременно к первому входу второго вычитателя 8. К второму входу вычитателя 8 подсоединен выход третьего элемента. 7 задержки.

Выход вычитателя 8 подсоединен-к входу третьего интегратора 9, выход которого подсоединен к входу второго сумматора 11, другой вход которого подключен к выходу элемента 10 задержки. Выход i-ro сумматора 12 подключен к входу i-ro элемента задержки из числа (m-1) дополнительно введенных.

Выход i-ro элемен" à 13 задержка соединен с первым входом 1-го вычитателя 14, вторые входы вычитателей объединены и подключены к выходу m-ro сумматора 15. Выход i"го вычитателя

14 соединен с входом i-го порого- " вого элемента 16(с памятью). Выход последнего является выходом для определения (2 i"1)-й степени полинома, описывающего функцию математического ожидания.

Вход устройства соединен с входом блока 17 определения дисперсии и размыкающим контактом сдвоенного переключателя 18, подвижный контакт которого подключен к первому интегратору 1. Второй замыкающий его контакт соединен с выходом ключа 19, информационный вход которого соединен с выходом двухвходового сумматора 20.

Первый вход последнего подключен к выходу генератора 21 шума. Второй вход сумматора 20 соединен с первым выходом управляемого генератора 22, второй выход которого соединен с подвижным контактом переключателя 18.

Второй замыкающий контакт последнего соединен с объединенными входами сброса ячеек памяти i"õ пороговых элементов основного устройства, где

" i=1 2, ..., m"1, и входом m"ãî счетчика 23, выход которого подсоединен к дешифратору 24, выходом подсоединенным к входу триггера 25, выход последнего соединен с управляющим входом ключа 19. Выходы 1-го порогового элемента 16-i-соединены с входом 1-ro счетчика 26-1.Сбрасывающие входы счетчиков 26-1 и 23, а также триггера 25 объединены с входом "Сброс". Выходы счетчиков 26-1,...

26-i ..., 26 †(m-1) являются выходами устройства.

Устройство работает следующим образом.

Вначале производят сброс счетчиков 23, 26-1, ..., 26-(m-1) и триггера 25 в нулевое состояние подачей сигнала по входу "Сброс". Переключатель 18 устанавливают в положение, подключающее вход устройства к входу первого интегратора 1. В интервале анализа, когда реализация случайного нестационарного сигнала поступает на вход первого интегратора 1, производят определение его дисперсии с помощью блока 17. В основном устройстве, включающем блоки 1,2, ..., 16, проводят оценку степени полинома, описывающего изменение среднего значения случайного сигнала, что происходит следующим образом.

Случайный нестационарный сигнал (СНС) с неизьестным математическим ожиданием (средним значением) одновременно поступает на интегратор 1 и элемент 2 задержки. Первый сглаженный сигнал поступает далее на вычитатель 3, на второй вход которого поступает задержанный на половину интервала сглаживания СНС. В вычитателе 3 осуществляют первое центрирова1383410

55 ние сигнала, т.е. из случайного сигнала вычитают его сглаженное значение, полученное на выходе интегратора 1. Далее первый центрированный сигнал сглаживают в интеграторе 4 и подают на сумматор 6, на другой вход которого подают задержанный элементом 5 задержки сигнал с выхода интегратора 10

В результате на выходе сумматора

6 получают оценку материматического ожидания случайного сигнала на выходе первого каскада. Эту оценку подают на второй каскад на вычитатель 8, на 15 второй вход которого поступает случайный сигнал, задержанный элементом

7 задержки еще на половину интервала сглаживания. В вычитателе 8 вычитают из случайного сигнала его оценку ма- 20 тематического ожидания, полученную с выхода сумматора 6. Затем второй центрированный сигнал сглаживают в интеграторе 9 и подают на один из входов сумматора ll на другой вход 25 которого подают задержанный элементом 10 задержки сигнал с выхода сумматора 6. В результате на выходе сумматора 11 второго каскада получают еще одну оценку математического ожидания случайного сигнала. Устройство снабжено подобными каскадами в количестве m, необходимом для сведения ошибки смещения к нулю.

На выходе сумматора 12 i-ro каска35 да получают 1-ю оценку математического ожидания, а на выходе сумматора

15 m-ro каскада m-ю оценку математического ожидания случайного сигнала, Для определения характера функции,40 описывающей изменение математического ожидания случайного сигнала, из i é оценки математического ожидания, задержанной в элементе 13 задержки, в вычитателе 14 вычитают m-ю оценку математического ожидания случайного сигнала. Разность оценок с выхода последнего подают на вход i-го порогового элемента 16 (с памятью). Если на интервале анализа разность оценок

50 не превышает заданного порогового уровня, не происходит срабатывание ячейки памяти порогового элемента 16.

Это означает, что степень полинома, описывающего изменение математического ожидания случайного сигнала, меньше величины (21-1).

Если на интервале анализа разность i"è m-й оценок превышает заданный пороговый уровень, происходит срабатывание ячейки памяти порогового элемента 16. Это означает, что степень полинома, описывающего изменение математического ожидания случайного сигнала, больше или равна ве.личине (2i-l).

Предположим, что степени полинома, описывающего изменение среднего значения СНС, могут быть только четными. Пусть при этом на интервале анализа происходит срабатывание t-го порогового элемента 16,чтои зафиксируется в его ячейки памяти, и йе сработает (i+1)-я и последующие ячейки памяти. Это означает, что степень. полинома P описывающего изменение среднего значения СНС, удовлетворяет неравенству 2i-МР 2i . + 1, или

1 учитывая, что степень полинома может быть только четной, получают P=2i.

Устанавливают на первом выходе управляемого генератора 22 сигнал такой формы, чтобы он описывался полиномом, степень которого P = 2i. На выходе генератора 21 шума устанавливают сигнал, дисперсия которого на выходе переключателя 18 равна измеренной дисперсии на интервале анализа СНС.

Далее вновь производят сброс всех счетчиков 23, 26-1, ..., 26-(m-1) и триггера 25 в нулевое состояние,и устанавливают переключатель 18 во второе положение, когда к интегратору 1 подключен выход ключа 19, а второй выход управляемого генератора 22 подключен к входу счетчика 23.

Импульсы на втором выходе генератора 22 появляются в начале каждого такта генерации сигнала на первом выходе генератора 22. Причем эти импульсы в каждом такте сбрасывают ячейки памяти пороговых элементов

16-1 в нулевое состояние. Общее число импульсов подсчитывается счетчиком 23. Дешифратор 24 определяет число тактов, кратное десяти плюс один, например (100+1), (1000+1) и т.д.

В момент появления в счетчике 23 одного из укаэанных чисел на выходе дешифратора 24 появляется перепад напряжения, который вызывает срабатывание триггера 25. В результате на выходе последнего появляется управляющее напряжение, которое закрывает ключ 19. Тогда смесь сигнала, описываемого полиномом 2i. — é степени, и

1383410 помехи с выхода сумматора 20 переста- . ют поступать на вход интегратора 1 основного устройства„ Б каждом счетчике 26-1 26-1 ..., 26-(m-1) при этом фиксируется число срабатьгваний соответствующего порогового элемента основного устройства. Каждое указанное число, отнесенное к общему числу тактов, определяемому 10 дешифратором 24, дает оценку вероятности степени полинома, описывающего изменение среднего значения СНС, Совокупность всех чисел, зафиксированных.в счетчиках 26-i и отнесенных к общему числу тактов, дает оценку распределения вероятностей степени указанного полинома.

После переключения в первое полсжение переключателя 18 и сброса счет- 20 чиков 23, 26 1, ..., 26-(m-1) и триггера 25 в нулевое состояние, можно вновь производить измерения степени полинома, описывающего изменение среднего значения СНС. Оценка распределе- 25 ния вероятностей степени полииома, описывающего среднее значение СНС, может быть использована для уточнеУ \ ния,(корректировки) степени полинома, а также для классификации СНС. 30

Ф о р м у л а и з о б р е,т е н и я

Устройство для определения среднего значения по авт.св. Р 1140134, 35 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет оценки распределения вероятностей степени аппроксимирующего полинома, в него введены блок определения дисперсии, управляемый генератор, генератор шума, двухвходовый сумматор, ключ, сдвоенный переключатель„ m счетчиков, дешифратор, триггер, при этом вход блока определения дисперсии объединен с размыкающим контактом сдвоенного переключателя и является информационным входом устройства, первый подвижный контакт сдвоенного переключателя соединен с входом первого интегратора, первый замыкающий контакт сдвоенного переключателя подключен к выходу ключа, информационный вход которого соединен с выходом двухвхадового сумматора, первый вход которого соединен с выходом генератора шума, второй вход двухвходового сумматора подключен к первому выходу управляемого генератора, второй выход которого соединен с вторым подвижным контактом сдвоенного переключателя, второй замыкающий контакт которого соединен с объединенными входами установки в

"0" ячеек памяти 1-х пороговых элементов (i=1,2,...,m-l) и входом m-ro счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, выход которого соединен с входом установки в "0" триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход i-го порогового элемента соединен со счетным входом i-ro счетчика, входы установки в "О" m счетчиков и вход установки в "1 триггера объединены и являются входами установки в "О" устройства.

1383410

Составитель Л.Григорьян-Чтенц

Техред М.Дидык

Редактор Н.Рогулич

Корректор В, Гирняк

Тираж 704

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1298/50

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4