Цифровой определитель дисперсии

 

ОПИСДНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ IIl 424)59

Союз Советски»

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 17.07.72 (21) 1811883/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.74. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 20.09.74 (51) М. Кл. 6 06f 15/36

Государственный комитет

Совета й1иннстров СССР оо делам иаооретений и открытий (53) УДК 681.3:519.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Я. Фриде, Б. С. Муш и Д. К. Симо (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДИСПЕРСИИ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике.

Предлагаемый цифровой определитель дисперсии случайного процесса может быть применен в различных комплексах оперативной обработки экспериментальной информации, например в системах первичной обработки радиолокационной информации.

Известный цифровой определитель дисперсии содержит устройство оценки математического ожидания (т) исследуемого процесса, включающее накапливающий сумматор, буферный триггер и преобразователь код — напряжение (ПКН), блок центрирования случайного процесса, многоуровневый квантователь и квадратор. В известном устройстве на интервале времени ti=ht.NI, где AII — целое числе, производится оценка математического ожидания (и) исследуемого случайного процесса, затем на интервале времени 4=At % производится суммирование квадратов разностей реализаций процесса и оценки математического ожидания (m":l. По окончании иптервала времени t2 в накапливающем сумматоре содержится величина Л D,, где D "— оценка дисперсии случайного процесса по j-ой выборке. Далее путем сдвига разрядов вправо на величину з=1орУ получают искомую оценку дисперсии случайного процесса (D,").

Недостатком известного устройства является то, что опо пригодно только при условии малого и заранее известного динамического диапазона изменения исследуемого процесса.

5 Практически эти требования не могут быть выполнены. Поэтому, чтобы иметь удовлетворительные точности оценки D; необходимо значительное число уровней квантования. Последнее существенно усложняет все элементы

10 известного устройства измерения дисперсии, так как треоует работы со словами большой разрядности пли создания сложных систем адаптивного квантования.

15 Другим недостатком известного устройства является то, что оно может дать удовлетворительные точности только для стационарных случайных процессов. В этом случае исследования нестацпонарного случайного про20 цесса интервал времени для определения оценки D ограничен. В известном устройстве получение оценок D, и лР разнесено во времени. Следовательно, часть выборки случайного процесса, используемая для определения

25 т, теряется для вычисления D," . Для малых интервалов стациопарности указанный выше недостаток приведет к тому, что точность оценки т" станет настолько низкой, что невозможно достичь заданной точности оцен30 ки DJ .

424159

55 и, = — me.

65

Целью предлагаемого изобретения является расширение класса решаемых задач и повышение точности работы определителя.

Сущность изобретения заключается в том, что в измеритель дисперсии дополнительно введены усилитель с управляемым коэффициенгом передачи, накопитель, схема сравнения, регистр, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и умножитель.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового определителя дисперсии.

Предложенное устройство содержит усилитель 1 с управляемым коэффициентом передачи, квантователь 2, блок 3 оценки математического ожидания, схему сравнения 4, регистр 5, накопитель 6, преобразователь код— напряжение 7, постоянный запоминающий блок 8, умножитель 9, квадратор 10 и накапливающий сумматор 11.

Выход усилителя 1 подключен ко входу квантователя 2, соединенного через блок 3 оценки математического ожидания со входом схемы сравнения 4. Ко второму входу схемы сравнения подключен регистр 5, а выход схемы сравнения подключен ко входу накопителя 6. Выход накопителя подключен ко входу преобразователя код — напряжение 7, соединенного с усилителем; через постоянный запоминающий блок 8 выход накопителя 6 подключен ко входу умножителя 9, соединенного с квантоватслем 2 через квадратор 10 и накапливающий сумматор 11.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый случайный процесс подается на усилитель 1 и далее поступает на квантователь 2, к выходу которого подключен блок

3 оценки математического ожидания исследуемого процесса. С периодом в М тактов с выхода блока 3 на схему сравнения 4 поступает величина оценки математического ожидания нормированного случайного процесса

m". Эта величина сравнивается с заданным значением математического ожидания mII IIopмированного случайного процесса, хранимым в регистре памяти 5. Результат анализа A>=

=то — m", полученнь.й на схеме сравнения

4, суммируется с текущей суммой в накопителе 6:

Z =-XJ-I+,Величина Z преобразуется в напряжение на HKH 7 и задает новый коэффициент передачи К,= j(Z;). В состоянии динамического равновесия Л;=0 и для исследуемого процесса на выходе усилителя имеет место равенство:

Нормировка случайного процесса позволяет с большой доверительной вероятностью привести пределы определения его к динамическому диапазону квантователя 2. Это, в свою очередь, в отличие от известного устройства, 4 исключает ошибки вычисления D„-: из-за несовпадения указанных выше величин.

С усилителя 1 нормированный сигнал подается на квантователь 2. Он квантует величину отклонения сигнала от т =т . Так как гроцесс определен на заданном интервале, то, cëåäîâàòå IIIIo, число уровней квантования для оосспечения заданной точности оценки может быть определено оптимально, что исключит избыточность кодов, хар актерную для известного устройства, и существенно упростит предлагаемое устройство.

Сигнал с квантователя одновременно поступает в блок 3 оценки математического ожидания и на квадратор 10. Таким образом, в отличие от известного устройства в предлагаемом устройстве параллельно оцениваются величины m" и D,". Это позволяет существенно повысить точность оценки D при постоянном интервале накопления в сравнении с известным устройством. Случайный процесс на выходе квантователя центрирован.

Поэтому возведение в квадрат (квадратор

10) и последующее суммирование (накопительный сумматор 11) реализаций случайного процесса в печение тактов дает величину:

: (к (t, К i — m,)) =- D К i N, 1=1 где К,: — коэффициент передачи усилителя.

Ограничивая объем выборки Л значениями из ряда У=2 (s=1, 2, 3......), что практически полностью удовлетворяет потребности эксперимента, деление на У можно получить путем снятия результата с накапливающего сумматора 11, начиная (с s+1)-го разряда, Далее для получения оценки дисперсии D„" необходимо домножить накопленную и:поде2 ленную на N сумму на величину 1/К i . Но значение коэффициента передачи однозначно определяется величиной Х, ь Поэтому по считанному из накопителя 6 значению Z>-I

2 считывается значение 1/К I из постоянного запоминающего блока 8, На умножителе 9

2 2 величины (D К >j и 1/К; > перемножаются и на выходе умножителя 9 получают искомую оценку дисперсии D исследуемого случайного процесса.

Затем сумматор 11 обнуляется и процесс вычисления D повторяется.

Таким образом, предлагаемый определитель дисперсии в отличие от известного устройства имеет большой динамический диапазон и повышенную точность вычисления 0 при анализе нестационарных случайных процессов.

Предмет изобретения

Цифровой определитель дисперсии, содержащий кваптователь, соединенный с квадратором, блок оценки математического ожида424159

Составитель Е. Тимохина

Техред Т. Курилко

Корректор Л. Чуркина

Редактор Б. Нанкина

Заказ 2385/8 Изд. № 1472 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ния, накапливающий сумматор и преобразователь код — напряжение, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач и повышения точности его работы, он содержит усилитель, накопитель, схему сравнения, регистр, постоянный запоминающий блок и умножитель, причем выход усилителя подключен ко входу квантователя, соединенному через блок оценки математического ожидания со входом схемы сравнения, ко второму входу которой подключен регистр, а выход схемы сравнения через накопитель подключен ко входу преобразователя код—

5 напряжение, соединенного с усилителем, а выход накопителя подключен через постоянный запоминающий блок ко входу умножителя, соединенного через накапливающий сумматор с выходом кзадратора.