Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения статистических характеристик случайных процессов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит тактовый генератор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блоки памяти 3 и 23, блок элементов ИЛИ 4, элемент 5 задержки, амплитудные дискриминаторы 6 и 7, сумматоры 8 и 24, группы элементов 9 деления, блок 10 определения экстремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, блоки 14. 15, 16 сравнения, элементы И 17 и 18. формирователь 19 импульса, элементы ИЛИ 20 и 21, блок 22 оценки плотности вероятности, реверсивный счетчик 25, коммутатор 26. Повышение точности достигается путем адаптации параметров устройства к условной плотности вероятности случайного процесса . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766849/24 (22) 12.10,89 (46) 15.12.91. Бюл. ЬЬ 46 (71) Московский институт инженеров гражданской авиаций (72) С.Ж,Кишенский, Н.С.Вдовиченко, В.З.Игнатьев и Q.Þ.Õðèñòåíêî (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 648990, кл. G 06 F 15/36, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1078436, кл. 6 06 F 15/36, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определе„„Я „„1698897 А1 ния статистических характеристик случайных процессов. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит тактовый генератор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блоки памяти 3 и 23, блок элементов

ИЛИ 4, элемент 5 задержки, амплитудные дискриминаторы 6 и 7, сумматоры 8 и 24, группы элементов 9 деления, блок 10 определения экю ремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, блоки 14, 15, 16 сравнения, элементы И 17 и 18, формирователь 19 импульса, элементы ИЛИ 20 и 21, блок 22 оценки плотности вероятностй, реверсивный счетчик 25, коммутатор 26. Iloвышение точности достигается путем адаптации параметров устройства к условной плотности вероятности случайного процесса. 2 ил.

1698897

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения статистических характеристик случайных процессов, Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения плотности вероятности случайного процесса; на фиг. 2— ! то же, блока оценки плотности вероятности.

Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса (фиг. 1) 5

10 содержит тактовый генератор 1, аналогоцифровой преобразователь 2, первый блок

3 памяти, блок 4 элементов ИЛ И, элемент 5 задержки, первый 6 и второй 7 амплитудные дискриминаторы, сумматоры 8, группы 9 элементов деления, блок 10 определения экстремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, первый 14, второй 15 и третий 16 блоки сравнения, первый 17 и второй 18 элементы И, формирователь 19 иМпульса, второй 20 и первый 21 элементы

ИЛИ, блок 22 оценки плотности вероятно15

Блок оценки плотности вероятности (фиг, 2) содержит элементы И 27, счетчики

28, элементы 29 деления, сумматор 30.

° Устройство работает следующим обра, зом.

Принцип повышения точности основан на выборе (автоматическом) интервала -за30 держки (вединицах тактовых импульсов с блока 1 — такого, что функция условной плотности вероятности достаточно полно располагается в диапазоне измерения устройства, и в то же время — достаточно равномерно, т.е. занимает большинство отсчетных точек (= n). Этот диапазон в устройстае определяется амплитудными дискриминаторами.

В данном устройстве осуществляется подстройка его параметров под отношение максимального и минимального значений плотности 1-й (по выбору пользователя перед измерением, i = 1, n) условной вероятности и эта подстройка, как указано выше, способствует повышению точности измерения, Начальное состояние узлов устройства: содержимое всех ячеек блоков памяти нулевое, счетчик 12 в нулевом состоянии, состояние реверсивного счетчика 25 соответствует числу тактов, определяемых элементом 5 задержки, счетчики блока 22

55 обнулен ы, содержимое регистра 13 — также нулевое.

На первом этапе измерения на вход аналого-цифрового преобразователя постусти, второй блок 23 памяти, n+1-й сумматор 25

24, реверсивный счетчик 25, коммутатор 26. пает реализация случайного процесса, и одновременно на вход "Запись-считывание" устройства — сигнал записи (его длительность равна длительности реализации случайного процесса). Отсчеты случайного процесса записываются в первы. блок памяти по адресам, формируемым счетчиком

12, последовательно инкрементирующемся от генератора 1; и во второй блок памяти по сдвинутым на К(начальный интервал задержки втактовых импульсах) относительно адpecos блока 3 адресам. формируемым сумматором 24 по содержимому счетчика 12 и реверсивного счетчика 25. Одновременно отсчеты случайного процесса поступают через блок 4 на первый дискриминатор 6 и через элемент задержки 5 и коммутатор 26 (он по сигналу записи переключает выход элемента задержки 5 к входу второго дискриминатора 7) — на вход второго дискриминатора.

C каждым входным отсчетом на соответствующих выходах первого и второго дискриминаторов 6 и 7 появляются сигналы, которые свою очередь вызывают появление сигнала на выходе соответствующего элемента И 27 Ц блока 22, в результате чего соответствующий счетчик 28 lj инкрементируется на ед1 ницу.

После окончания реализации .со входа

"Запись-считывание" устройства снимается сигнал записи,,В этот момент формирователь 19 выдает импульс, записывающий со-. держимое счетчика 12 в регистр 13, фиксируя таким образом длительность данной реализации. Этот же сигнал с формирователя 19 разрешает через элемент ИЛИ 21 анализ состояния элементов 15 и 16.

При поступлении отсчетов непрерывно функционируют элементы 29 Ц деления (i =

-1, и; j = 1, n), сумматоры 8, группы блоков

9 деления, блоки 10 и 11, блоки 15 и 16 сравнения. На перечисленных блоках непрерывно формируются текущие значения соответствующих сигналов. Однако интерес для функционирования устройства в целом эти сигналы представляют в момент окончания первого и, возможно, последующих этапов измерения, Этот момент определяется сигналом с элемента ИЛИ 21, и в этот момент на выходах элементов 29 ij деления сформированы значения двумерной плотности вероятности, на выходах сумматоров

8- значения одномерной плотности вероятности (по диапазонам амплитудных дискриминаторов), на выходах блоков 9 ij деления— (j = 1, n) — значения условной плотности вероятности при l"è значении случайного процесса.

1698897

10

40

55

После окончания первого этапа измерения характеристик реализации на выходах блока 10 сформированы минимальное и максимальное значения условной плотности вероятности для 1-ro диапазона амплитуды. Блок 11 деления определяет отношение этих значений.Это отношение, как показано выше, имеет оптимальное значение для достижения высокой точности измерения и зависит от величины задержки.

Если отношение меньше нижнего порога (определяемого пользователем) по сигналу с формирователя 19 и элемента 21 срабатывает элемент И 18 и инкрементирует (увеличивает) на единицу содержимое реверсивного счетчика 25. При дальнейшей работе сдвиг анализируемых адресов первого и второго блоков памяти (что соответствует задержке) увеличивается, При дальнейших этапах анализа это способствует "сужению" графика условной плотности вероятности в диапазоне измеряемых значений и увеличению отношения на дальнейших этапах анализа. Аналогично, если отношение больше верхнего порога (также определяемого пользователем) срабатывает элемент И 17 и декрементирует содержимое реверсивного счетчика на единицу, что в дальнейшем способствует осуществлению обратного процесса — уменьшению отношения, т.е. "расширению" графика условной плотности вероятности, если он при первом этапе измерения был сосредоточен в узкой области всего диапазона уровней измеряемого устройства.

При срабатывании одного из элементов

17 или 18, что означает неоптимальное значение отношения максимального значения условной плотности вероятности к минимальному, появляется сигнал на выходе элемента 20, что говорит о незаконченности (в смысле достижения оптимальной точности) процесса измерения.

Сигналом с элемента 21 сбрасывается в нулевое состояние счетчик 12 и счетчики блока 22, Начинается (при наличии сигнала с элемента 20) следующий этап измерения.

Поскольку на втором (и последующих) этапах измерения отсутствует сигнал записи, на блок 6 поступают сигналы с блока 3 памяти (они одинаковы для всех этапов), а на дискриминатор 7 — сигналь. с второго блока 23 памяти через коммутатор, сдвинутые на один такт задержки в большую или меньшую сторону относительно предыдущего этапа измерения в соответствии с результатами анализа отношения значений на элементах 15 и 16 (это сдвиг реализуется изменением содержимого реверсивного счетчика). В остальном процесс измерения на втором и последующих этапах аналогичен процессу первого этапа за исключением того, что сигнал анализа вырабатывается на втором и последующих этапах первым блоком 14 сравнения в момент равенства содержимого счетчика 12 и регис",ра 13, после чего счетчик 12 снова сбрасывается.

При нескольких этапах измерения, реализующих итеративную процедуру достижения оптимального (по точности, определяемой графиком условной плотности вероятности) значения интервала задержки, график 1-ой условной плотности вероятности, принятой в качестве эталона достижения требуемой точности измерения, монотонно "сжимается" или "растягивается" по диапазону уровней, определяемых амплитудными дискриминаторами (их диапазоны всегда идентичны) относительно предыдущих этапов.

Процесс измерения (с условием достижения оптимальной точности) заканчивается в тот момент, когда при наличии сигнала с элемента 21 отсутствует сигнал на элементе 20, что соответствует нахождению отношения максимума и минимума в области значений между порогами.

Текущая информация на произвольном этапе измерения может быть снята по сигналу с элемента 21.

Значениетекущего интервала задержки (выраженное в числе тактовых импульсов) может быть снято в любой текущий момент с реверсивного счетчика 25.

Устройство функционирует адаптивно и к длине интервала реализации — число отсчетов на первой ступени фиксируется в регистре 13 и в дальнейшем остается неизменным для данной реализации.

Формула изобретения

Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса, содержащее два амплитудных дискриминатора, коммутатор, элемент задержки, первый блок. сравнения, и сумматоров (n — количество оценок) и.блок оценки плотности вероятности, содержащий сумматор и и каналов, причем каждый 1-й канал (I - 1, и) содержит (n+1)-I элементов И, счетчиков и элементов деления, счетный вход каждого счетчика I-ro канала соединен с выходом соответствующего элемента И своего канала, вход делимого элемента деления каждого канала соединен с выходом соответствующего счетчика своего канала и с соответствующим входом сумматора, выход которого подключен к входам делителя элементов деления всех каналов,i-й выход первого амплитудного дискриминатора подключен к первым входам элементов И I-го канала бло1698897 ка оценки плотности вероятностей, I-й выход второго амплитудного дискриминатора подключен к вторым входам I-x элементов И всех каналов блока оценки плотности вероятностей, выход К-ro элемента деления (К= 1, и+1-1) I-го канала блока оценки плотности вероятностей соединен с К-м входом I-го сумматора, выход элемента задержки соединен с первым информационным входом коммутатора, выходы сумматоров являются выходами значений одномерной плотности вероятностей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены аналого-цифровой преобразователь., два блока памяти, тактовый генератор, регистр, . счетчик, реверсивный счетчик, формирователь импульса, блок элементов ИЛИ, (и+1)-й сумматор, два элемента И, два элемента

ИЛИ, два блока сравнения, блок определения экстремальных значений, блок деления, и групп из и элементов деления и в каждый

1-й канал блока оценки плотности вероятностей введены 1-1 дополнительных элементов

И, счетчиков и элементов деления, причем в блоке оценки плотности вероятностей счетный вход каждого дополнительного счетчика 1-го канала соединен с выходом соответствующего дополнительного элемента И своего канала, выход дополнительного счетчика каждого канала — с входом делимого дополнительного элемента деления своего канала и с соответствующим входом сумматора, выход которого подключен к входам делителей дополнительных weментов деления всех каналов, первые входы дополнительных элементов И l-го канала блока оценки плотности вероятностей подключены к 1-му выходу первого амплитудного дискриминатора, вторые входы 1-х дополнительных элементов И всех каналов блока оценки плотности вероятностей соединеныы с 1-м выходом второго амплитудного дискриминатора, выход q-ro (q 1, 1-1) дополнительного элемента деления 1-го канала блока оценки плотности вероятностей подключен к (K+q)-му входу I-го сумматора, выходы элементов деления I-ro канала блока оценки плотности вероятностей подключены соответственно к входам делимого элементов деления 1-й группы, входы делителей элементов деления I-й группы соединены с выходом 1-ro сумматора, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом блока элементов ИЛИ и с информацисравнения являются входами задания соответственно верхнего и нижнего пороговых

55 значений устройства, выходы элементов деления групп являются выходами условной плотности вероятности устройства.

50 онными входами первого и второго блоков памяти, выход первого блока памяти подключен к второму входу блока элементов

ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом элемента задержки и с входом первого амплитудного дискриминатора, выход второго блока памяти соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к входу второго амплитудного дискриминатора, вход "Запись-считывание" устройства соединен с входами "Запись-считывание" первого и второго блоков памяти, с входом запуска формирователя импульса и с управляющим входом коммутатора, выход тактового генератора подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, к тактовому входу элемента задержки и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с адресным входом первого блока памяти, первым входом (n+1)-го сумматора, первым входом первого блока сравнения и с информационным входом регистра, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выход которого соединен с первым .входом первого элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса и с входом записи регистра, а выход — с первыми входами первого и второго элементов И, с входом сброса счетчика и с входами сброса счетчиков блока оценки плотности вероятностей, выходы элементов деления 1-й группы (1 — значение уровня условий плотности вероятности) соединены соответственно с входами блока определения экстремальных значений, выходы максимального и минимального значений которого подключены соответственно к входам делимого и делителя блока деления, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего блоков сравнения, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ и соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом (п+1)-го сумматора, выход которого подключен к адресному входу второго блока памяти, вторые входы второго и третьего блоков

1698897

Составитель. Е.Хуртин

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор Н.Витев

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 !

Заказ 4397 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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