Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определеФиг / ния статистических характеристик случайных процессов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит тактовый генератор 1, аналогоцифровой преобразователь 2, блок 3 памяти , блок 4 элементов ИЛИ, элемент 5 задержки, два амплитудных дискриминатора 6 и 7, гг сумматоров 8 (п - количество оценок), п групп по п элементов 9 деления, блок 10 определения экстремальных значений , блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, три блока сравнения 14-16, два элемента И 17 и 18, два элемента ИЛИ 20 и 21, формирователь 19 импульса, блок 22 оценки плотности вероятностей и реверсивный счетчик 23. 2 ил. XI Оч СП 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

1 4 о

CR

Ю

6д (21) 4753365/24 (22) 25.10.89 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (») Московский институт инженеров гражданской авиации (72) С,Ж.Кишенский, Н.С.Вдовиченко, В,Э,Игнатьев и О.Ю,Христенко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1078436, кл, G 06 F F15/36, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1698897, кл. G 06 F 15/36, 12,10.89. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИ СЛУЧАЙНО. ГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определе„, Ы„„1765831 А1 ния статистических характеристик случайных процессов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит тактовый генератор 1, аналогоцифровой преобразователь 2, блок 3 памяти, блок 4 элементов ИЛИ, элемент 5 задержки, два амплитудных дискриминатора 6 и 7; и сумматоров 8 (n — количество оценок), п групп по п элементов 9 деления, блок 10 определения экстремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, три блока сравнения 14-16, два элемента И

17 и 18, два элемента ИЛИ 20 и 21, формирователь 19 импульса, блок 22 оценки плотности вероятностей и реверсивный счетчик

23. 2 ил.

1765831

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения статистических характеристик случайных процессов.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения плотности вероятности случайного процесса; на фиг. 2 — структурная схема блока оценки плотности вероятностей.

Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса содержит тактовый генератор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 памяти, блок элементов 4 ИЛИ, элемент 5 задержки, первый и второй амплитудные дискриминаторы 6 и

7, сумматоры 8 -8п, п групп по и элементов

9 деления в каждой — 9 -9», блок 10 определения экстремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, первый 14, второй 15 и третий 1.6 блоки сравнения, первый 17 и второй 18 элементы И, формирователь 19 импульса, второй 20 и первый 21 элементы ИЛИ, блок 22 оценки плотности вероятностей, реверсивный счетчик 23, входы 24 задания верхнего и 25 задания нижнето пороговых значений, вход 26 записи/считывания; выходы 27 и 28 — соответственно первого и второго амплитудных дискриминаторов, выходы 2911-29» блока

22, выходы 30 -30 соответственно элементов 911-9», выходы 31 и 32 соответственно элементов 17 и 18, Блок оценки плотности вероятностей (фиг, 2) содержит элементы И 33>-33», счетчики 3411 34» элементы деления 3511 35пп и сумматор 36.

Устройство работает следующим образом.

В начальном состоянии регистр 13 обнулен, содержимое блока памяти — нулевое, по входам 24 и 25 поданы на второй и третий блоки сравнения 15 и 16 значения (коды) уставки соответственно верхнего и нижнего порога отношения максимальной анализируемой плотности распределения к минимальной, Реверсивный счетчик 23 установлен в некоторое промежуточное состояние.

Работа устройства начинается с подачи реализации случайного процесса (СП) на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2 и одновременно сигнала записи по входу 26 на блок памяти 3. Сигнал записи подается в течение длительности реализации исследуемого СП. Генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, которыми производится аналого-цифровое преобразование блоком 2 входного сигнала и синхронное формирование адресов записи в счетчике 12. Отсчеты реализации СП,.сформированные АЦП, поступают в первый амплитудный дискриминатор 6 через блок элементов ИЛИ 4 и в элемент задержки 5, задержка которой равна целому числу тактов. Элемент задержки может быть реализован в виде совокупности регистров сдвига, разрядность которых равна разрядности от10 счетов, а количество — требуемому времени задержки

В амплитудных дискриминаторах 6 и 7 производится сравнение уровня поступившего сигнала с рядом уставок, одинаковых по величине шага, определяемого содержимым счетчика 23: Л, 2Л, ... КЛ. При попадании уровня сигнала в диапазон некоторой установки появляется сигнал на соответствующем выходе дискриминатора. Таким образом, в каждом отсчете сигнала на соответствующем выходе 27 и соответствующем выходе 28 соответственно блоков 6 и

7 появляются сигналы, которые вызывают появление сигнала на соответствующем выходе элемента 33 блока 22, по которому связанный с ним счетчик 34 инкрементируется.

После окончания реализации СП сигнал записи на входе 26 снимается, В этот момент формирователем 19 формируется импульс, записывающий содержимое счетчика

12 в регистр 13 и разрешающий анализ состояния блоков сравнения 15 и 16. К этому моменту в элементах деления 35 блока 22 сформированы значения, в совокупности представляющие двумерную плотность вероятности СП, на выходах сумматоров — 8— одномерные плотности вероятности, на выходах элементов деления 9 — условные плотности вероятности для соответствующих значений СП.

Суть адаптации устройства заключается в его подстройке по одномерной плотности вероятности СП таким образом, чтобы, с одной стороны, "края" функции плотности распределения не выходили за диапазон измерения, а с другой стороны, — чтобы данная функция рассредоточивалась по возможно большему числу сумматоров 8, что дает ее более точное представление за счет большего числа информативных точек распределения, Блоком деления 11 определяется отношение минимального и максимального значений плотности вероятности (двумерной) для данной реализации СП (сами максимальное и минимальное значения определяются блоком 10). Если сформированная величина отношения меньше нижнего порога, задаваемого по входу 25, срабатывает элемент И 18 и своим сигналом инкременти1765831 рует содержимое реверсивного счетчика 23, что пропорционально увеличивает шаги уставок — расширяет диапазон амплитудных дискриминаторов 6 и 7, что "сжимает" график измеряемой функции одномерной плотности вероятности реализации СП, Если отношение больше верхнего порога, задаваемого кодом на входе 24, срабатывает элемент И 17, декрементируя содержимое счетчика 23 и сжимая диапазон измерения блоков 6 и 7, что "растягивает" функцию одномерной плотности распределения СП.

Это, в свою очередь, способствует уменьшению (в последнем примере) отношения на выходе блока 11 на следующей ступени измерения, которая производится для той же реализации СП.

Вторая ступень измерения реализуется, следующим образом, Сигналом с выхода блока сравнения 14 (при окончании реализации) или — после записи — сигналом с формирователя 19 срабатывает элемент ИЛИ 21, осуществляющий сброс счетчика 12 и счетчиков в блоке 22.

Теперь, так как отсутствует сигнал записи и нет входного сигнала реализации СП, информация поступает в дискриминаторы 6 и

7 не с входа устройства, а от блока памяти через элементы ИЛИ 4 считыванием отсчетов по соответствующим адресам, начиная с начального, В остальном процесс анализа аналогичен вышеописанному. Завершение этой ступени измерения осуществляется после достижения содержимым счетчика 12 значения, равного значению, записанному в регистре 13 (для данной реализации СП), При этом на выходе блока 14 формируется сигнал, осуществляющий действия аналогично сигналу с формирователя 19.

Процесс последовательного измерения продолжается до тех пор, пока на определенной ступени измерения отношение максимального значения одномерной плотности вероятности СП к минимальному не попадает в промежуток между порогами по входам 24 и 25. При этом процесс заканчивается и с соответствующих выходов устройства снимается информация, с наиболее полной информативностью и точностью представляющая статистику исследуемой реализации СП.

Съем информации с устройства производится по срабатыванию блока 14 при отсутствии импульса с управляющего выхода устройства — с выхода элемента ИЛИ 20.

Текущая информация (после окончания некоторой промежуточной ступени измере ния) может быть снята в момент формирования импульса с элемента ИЛИ

21. Значение текущего диапазона (и шага) 5

55 квантования входного сигнала по уровням формируется в любой момент времени содержимым счетчика 23.

Формула изобретения

Устройства для определения плотности вероятности случайного процесса, содержащее тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок элементов ИЛИ, элемент задержки, два амплитудных дискриминатора, и сумматоров (n— количество оценок), и групп из и элементов деления, блок определения экстремальных значений, блок деления, счетчик, регистр, три блока сравнения, два элемента И, два элемента ИЛИ, формирователь импульса, блок оценки плотности вероятностей и реверсивный счетчик, причем информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, выход соединен с первым входом блока элементов ИЛИ и с информационным входом блока памяти, выход которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом элемента задержки и с информационным входом первого амплитудного дискриминатора, I-e выходы (1 = 1,n) первого и второго амплитудных дискриминаторов подключены к I-м входам соответственно первой и второй групп информационных входов блока оценки плотности вероятностей i-й выход j-й группы выходов (i = 1,n; j = 1,n) двумерной плотности вероятности блока оценки плотности вероятностей соединен с i-м входом j-го сумматора и с входом делимого i-го элемента деления j-й группы, выход )-го сумматора соединен с входами делителей элементов деления j-й группы, вход "Запись-считывание" устройства соединен с входом "3aпись-считывание" блока памяти и с входом запуска формирователя импульса, 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 блока памяти, с 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 элемен- та 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 входами сброса счетчика и блока оценки плотности вероятностей, выходы максимального и минимального значений блока определения экстремальных значений под1765831

Составитель Е.Хуртин

Техред М.Моргентал

Корректор Э,Лончакова

Редактор Т.Орловская

Заказ 3386 Тйраж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 ключены 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 соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента

ИЛИ и соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выходы сумматоров являются выходами значений одномерной плотности вероятности устройства, выходы элементов деления групп являются выходами условной плотности вероятности устройства, вторые входы второго и третьего блоков сравнения являются входами задания соответственно верхнего и нижнего пороговых значений

5 устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, выход элемента задержки соединен с информационным входом второго амплитудного дискриминатора, выход J-го сумматора под10 ключен к j-му входу блока определения экстремальных значений, выход реверсивного счетчика соединен с входами задания интервала первого и второго амплитудных.дискриминаторов.