Адаптивное усредняющее устройство

 

Изобретение может быть исподьзовано при анализе нестационарных случайных сигналов и измерения парамет-: ров сигналов в различных радиосистемах . Цель изобретения состоит в повышении быстродействия устройства за счет,получения несмещённой оценки среднего значения нестационарного случайного сигнала при наименьшем интервале запаздывания. Устройство содержит блоки 1-20,-которые определяют характер функции среднего значения . нестационарного случайного сигнала, и блоки 21-24, с помощью которых осу- ; ществляют несмещенную, оценку среднего значения при наименьшем интервале запаздывания . Цель изобретения достигается путем автоматического подключения к выходу устройства каскада минимального номера. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ,. .. РЕСПУБЛИК

С 06 С 7/1.2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 11 74948 (21) 4611708/24 (22) 01. 12.88 (46) 29.02.92. Вюп. Р 8 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) О.Л.Соколов (53) 681.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h » 1174948, кл. G 06 G 7/12, 19.05.83. (54) АДАПТИВНОЕ УСГЕДНЯОР ЕЕ УСТРОЙСТ-.

ВО (57) . Изобретение может быть использовано при анализе нестационарных случайных сигналов и измерения параметров сигналов в различных радиосистеИзобретение относится к устройст-, вам для оценки параметров нестацио-. нарних случайных сигналов (НСС), может быть испапьзовано в устройствах. обработки сигналов в различных радио-, системах и является усовершенствованием известного устройства по авт. св;

Ф 1174948.

Цель изобретения — повышение быст-. родействия устройства за счет получе« ния несмещенной оценки среднего зйа- . чения нестацнонарного случайного сигнала при наименьшем интервале запаз-, дывания.

На чертеже изображена схема пред-. лагаемого устройства.

Устройство содержит интегратор линию задержки 2, вычитатель (блок вычитания) 3, интегратор 4, линию задержки 5, сумматор 6, линию задержки

7, вычитатель 8, интегратор 9, линию задержки 10, сумматор 11,, линию за»,SU„„1716544 A 2

2 мах. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия устройства за счет „получения несмещенной оценки среднего значения нестационарного случайного сигнала при наименьшем йн( тервале запаздывания. Устройство со-держит блоки 1-20, которые определяютхарактер функции среднего значения нестационарного случайного сигнала, и блоки 21-24, с помощью которых осуществляют несмещенйую оценку среднего значения при наименьшем интервале запаздывания. Цель изобретения достигается путем автоматического подключения к выходу устройства каскада минимального номера..1 ил.держки 12, сумматоры 13 и 14, элемент задержки 15, вычитатель 16, пороговый элемент 17 с памятью, дийференцирующую цепь 18, счетчик 19, элемент И 20. »

Устройство снабжено- также m-2 элементами задержки 21, m-2 блоками вы-; ф«««

: читания 22, ш-2 пороговыми элемента- 1юр« ми с памятью 23, m-1 ключами 24.

При этом вход устройства соединен .с объединенными входами интегратора и линии задержки 2, выход интегратора

1 соединен с объединенными входами линии задержки 5 и вычитаемым входом вычитателя Э, вычитающий вход которого объединен с входом линии задержки, «фр

7 и соединен. с выходок линии задерж.ки 2. 3Я

Выход линии .задержки 5 соединен с одним входом сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом интегратора 4, вход которого соединен с выходом вычитателя 3.

3 1 716544- 4

Выход сумматора соедине

6 единен с объе- ный сигнал. В вычитателе 3 осуществдиненными входами линии 3 д адержки 1 О, ляют первое центрирование сигнала, и вычитаемым входом вычитателя 8, вы- т.е. и уч т е. из сл айного сигнала вычитают читающий вход которого о ъедин б единен с его сглаженное значение, полученное входом линии задержки 12 и соединен на выходе интегратора 1, 7 Затем первый центрированный сигнал с выходом линии задержки

Выход линии задержки 10 соединен сглаживают в интеграторе 4 и подают с одним входом сумматора 11 второй на сумматор 6, на другой вход которовход которого соединен с выходом

ыходом ин ro поступает задержанный линией за-, тегратора 9, вход которого го соединен держки 5 сигнал с выхода интегратос выходом вычитатепя 8. ра 1.

Выход сумматора соедин

11 единен с по- В результате на выходе сумматора следующим каскадом устройств

" ст ва число 6 получают оценку матиматического ожидания НСС Hà выл оде первого каскаскада является сумматор 13, выходом када. Эту оценку подают на второй касm-ro каскада является сумм т умматор 14 кад на вычитатель 8, на второй вход

Выход сумматора чер

13 е ез. элемент которого поступает случайный сигнал, задержки 1 соединен с в

15 ен с вычитаемым задержанный линией задержки 7 еще на входом вычитателя, в

16 вычитающий вход половину интервала сглаживания.

20 которого о ъединен с. вх б ходом дифферен- В вычитателе 8 вычитают из случайцирующеи цепи 18 и соединен с выходом ного сигнала его оценку математического ожидания, полученную на выходе сумматора 14.

Выход вычитателя 16 соединен с сумматора 6. Второй центрированный входом порогового элемента 17, выход 25 сигнал, полученный на выходе вычитакоторого соединен с одним в им входом эле- теля 8, сглаживают в интеграторе 9 и мента И 20, второй вход которого сое- подают на один вход сумматора 11. На динен с выходом счетчика ика 19 вход ко- другои вход суммато а 11 подают заторого соединен с выходом

ыходом дифференци- держанный линией з держки 10 сигнал с выхода сумматора б. В результате на

Причем вход элемента задержки 21.j выходе сумматора 11 второго каскада соединен с выходом 3-rî к

1- о каскада уст- получают еще одну оценку математичесВ а ержки 21 1 соеВыход элемента задержки Устройство снабжено m подобными динен с информа информационным входом ключа каскадами„необходимыми для сведения

-1

24.j одним входом вычитателя ь итателя 22.. i 35 ошибки смещения к нулю, причем (m- )-. ,другой вход вычитателя .) еля 22 ) соединен ю оценку математического ожидания пос выходом сумматора 1 а ора (j+1) ro каскада лучают на выходе сумматора t3 (m-1)го каскада, m-ю оценку математическоустройства.

При этом выход вычитателя 22.j ro ожидания НСС получают на выходе соединен с входом порогового элемен — 40 сумматора 14 m-ro касада. та 23.j выход которого соедин н соединен с В случае сглаживания НСС с матемауправляющим входом ключа кл ча 24 .1 тическим ожиданием И (й), описываемым полиномом степени не выше 2(m-1)-1, на выходах сумматоров б, 11 и т.д. б ычитания 16. Уп- 45 до сумматора. (m-2)-ro каскада получал (1 равляющий вход ключа 24.m-1 объединен ют оценки 11. (t,Ò), отличающиеся от с первым входом элемента ента И 20. истинного значения 1»(t) на величины

1 енок 11® Т

Устройство работает следующим об- смещения оценок 11, (Т) . раз ом. Оценки f1 ((й,Т) и 1, (t,Ò) на

50 выходах соответственно (m-1) -го и ! с

Нестационарный случаиныи сигнал щ-го каскадов совпадают с истинньм неизвестным математическим ожиданием значением И„() математического о (сРедним значением) одновременно по- дания НСС. В результате оценки ступает на интегратор 1 и линию за- 1 1 )(t Т) и ><(>1(t Т) совпадают ме у х Х держки 2 ° собой, Первый сглаженный сигнал поступает Однако оценка,Й» (,Т) оказывается далее на вычитатель 3, на второи вход задержанной на половину интервала 1 которого поступает задержанный на по- сглаживания относительно оценки ловину интервала сглаживания слу"аи 11 „ (t,Т). Поэтому, задержав в линии

В этом случае на выходе вычитатсля

16 получают разностный сигнал с флуктуациями, превышающими пороговый уровень элемента 17, с выхода которого поступает запрещающее напряжение на вход элемента И 20 и на ключ 24.m 1.

В результате с выхода элемента И

20 не выдается число экстремумов, зарегистрированное в счетчике 19 ° На выход ключа 24.m-1 не поступает оценка 11, )(t,Ò). По истечении интервала анализа производится сброс счетчика 1 в нулевое состояние.

В рассмотренном случае для получения несмещенной оценки среднего значения при наименьшем интервале запаздывания необходимо увеличить число каскадов н устройстве.

Рассмотрим теперь случай, когда сглаживают НСС с математическим ожиданием М (), описываемым полиномом, степень которого не выше значения

2(j-1)-1. Тогда на выходах (j-1)-ro и j-го каскадов оценки совпадают с истинным значением М (t) . Поэтому разностный сигнал на выходе вычитателя 22. j не превышает порогового уровня порогового элемента 23.j. Следовательно, на управляющий вход клю- ча 24. j не поступает запрещающее .напряжение, и с выхода ключа 24. j снимается напряжение несмещенной оценки среднего значения 1 (t,Т) прй наименьшем интервале запаздывания за счет автоматического подключения к выходу устройства с помощью соответствующего j-го ключа каскада несмещенной оценки минимального номера.

По истечении интервала анализа производится сброс счетчика 19 и триггеров пороговых элементов 23. 1...

23 ° j-1 в нулевое состояние.

Повышение быстродействия устройства за счет получения несмещенной оценки среднего значения НСС при наименьшем интервале запаздывания позволяет приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям с наименьшими временными потерями при анализе среднего значения случайных сигналов.

5 !? 16 544

Л <„„,1 задержки 15 оценку М „(t,Т) на половину интервала сглаживания, производят вычитайие этих оценок в вычитателе 16.

При совпадении оценок разностный сигнал на выходе вычитателя 16 должен равняться нулю. Практически va6ihopaются малые флуктуации разностного сигнала, обусловленные тем, что дисперсия оценок уменьшается до нуля при ,интервале интегрирования Т вЂ”, а ( на самом деле Т-величина ограничен- . ная.

Поэтому к выходу вычитателя 16

1 подсоединен пороговый элемент 17 с памятью. Величина порогового напряжения подобрана такой, чтобы малые флуктуации разностного сигнала на выходе вычитателя 16 не вызывали срабатывания триггера в пороговом элементе 17.

Таким образом, при совпадении оценок на выходах сумматоров 13 и 14 не ,происходит:срабатывания пороговоГо ,элемента 17, и на выходе элемента И

20 сохраняется разрешающее напряжение. Значит, число эктремумов, зарегистрированное в счетчике 19 и поступающее на второй вход элемента И 20, передается на выход устройства.

При несрабатывании порогового элемента 17 разрешающее напряжение поступает также на управляющий вход ключа 24.m-1. В результате напряжение оценки математического ожидания НСС с .выхода линии задержки 15 М „ (t T) 35 поступает через ключ 24.m-1 на выход устройства.

В данном случае получаем несмещенную оценку среднего значения, НСС при . наименьшем интервале запаздывания, определяемом, номером (m-1)-го каскада. Все остальные пороговые устройства срабатывают за интервал анализа, что приведет к появлению запрещающего напряжения на управляющих входах всех ключей 24 . 1... 24 . m-2. В результате оценки Й (t,Т)...МX (t, I) не по x ступят на выходы соответствующих. ключей 24. 1... 24.m-2.. При сглаживании НСС с математическим ожиданием М„(), описываемым нолиномом, степень которого выше; 2(m-1)-1, оценки 11 (" 1(t,Т) и М „" (t,Ò) на выходах соответственно (m-1)-ro u

m-го каскадов не совпадают обе или, по крайней мере, первая с истинным ь значением Мx(t) Формула из обр ет ения

Лдаптивное усредняющее устройство по авт. св. Р 1174948,. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет получения несмещенной оценки среднего, значения нестационарного случайного сигнала при наименьшем интервале за1716544

Составитель О.Соколов

РедактоР Т .ОРл овскаЯ ТехРед д, Кравчук КоРРектоР А. ОбРУчаР.Заказ 615 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 паздывания, в него введены m-2 (где

- m — количество каскадов устройства) элементов задержки, m-2 блоков вычитания, m-2 пороговых элементов с памятью, m-1 ключей, выходы которых являются выходами устройства, .причем вход j-ro (j = 1,2 ...,m-2) элемента задержки соединен с выходом сумматора j-ro каскада устройства, а выход

j-ro элемента задержки подключен к информационному входу j-ro ключа и к первому входу 3-ro блока вычитания, выход которого через j-й пороговый элемент с памятью соединен с управляющим входом j-ro .ключа, второй вход

j-го блока вычитания подключен к выходу сумматора.(j+1).-ro каскада устройства, информационный вход (m"1)-ro ключа соединен с первым входом дополнительного блока вычитания, а .управляющий вход (m-1)-ro ключа объединен с первым входом элемента И.