Статистический анализатор

 

0П ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВйдЕТЕЛЬСТВУ п11 525!02

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.09.74 (21) 2058879/24 с присоединением заявки № (51) М. Кл G 06F 15/36

- r

ГосУдаРствениый комитет (23) приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681,3(088,8) Опубликовано 150876 Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 27.08.76 (72) Авторы изобретения

Э. В. Кавжарадзе и С. И. Сухишвили

71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д, И. Менделеева (54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для обработки случайных процессов.

Известен статистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения, 5 делитель напряжения, вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу статистического анализатора, а вторые входы — к выходам 10 делителя напряжения соответственно, триггеры Шмидта, входы которых соединены с выходами блоков сравнения соответственно, первый триггер, единичный вход которого подключен ко второму входу статистического ана- 15 лизатора, генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход — с выходом первого триггера, блок элементов И, первые входы которых соединены с выходом 20 первого элемента И, вторые входы — с единичными выходами триггеров Шмидта, а третьи входы — с нулевыми выходами триггеров

Шмидта соответственно, счетчик объема выборки, вход которого подключен к выходу пер- 25 вого элемента И, а выход — к нулевому входу первого триггера, блок элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов И соответственно, накопительные счетчики, входы которых подключены 30 к выходам блока элементов ИЛИ соответственно.

С целью расширения области применения предлагаемый статистический анализатор дополнительно содержит второй триггер, единичный вход которого подключен к третьему входу статистического анализатора, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход — с выходом второго триггера, а выход — со вторыми входами блока элементов ИЛИ, счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, триггеры, счетные входы которых соединены с выходами накопительных счетчиков соответственно, нулевые входы — с единичным входом второго триггера, а выходы — с выходами статистического анализатора, и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами триггеров, а выход — с нулевым входом второго триггера.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого анализатора.

Она содержит источник 1 эталонного напряжения 11„делитель 2 напряжения, блоки

3 сравнения, триггеры Шмидта 4, блок эле. ментов И 5, первый элемент И 6, счетчик 7 объема выборки, блок 8 элементов ИЛИ, второй элемент И, счетчик 10, накопительные счетчики 11, триггеры 12, элемент ИЛИ 13 триггеры 14 и 15, генератор 16 импульсов.

525102

15 и

1 3 1

К<,.> — М

T Ьх

i-1

nt

W (,,1 — gЫ, Устройство состоит из источника 1 эталонного напряжения, соединенного с делителем 2 напряжения, выходы которого подключены к первым входам блоков 3 сравнения, вторые входы последних соединены со входной клеммой случайного процесса x(t), выходы блоков

3 сравнения подключены к и-ным триггерам

Шмидта 4 соответственно, единичные выходы которых, кроме последнего триггера 4„, подключены к первым входам п=1 элементов И

5, а инверсные, кроме первого 41, к третьим входам тех же элементов, Вторые входы элементов 5 соединены с выходом первого элемента И 6 и со входом счетчика 7 импульсов. Выходы всех и-1 элементов

И 5 подключены к первым входам п-1 блока

8 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом второго элемента И 9 и со входом счетчика 10, Выходы блока 8 подключены ко входам п-1 накопительных счетчиков

11, выходы последних подсоединены со счетными входами соответствующих п-1 триггеров 12, единичные плечи которых объединены элементов ИЛИ 13, выход последнего подключен к установке нуля триггера 14, установка «1» которого подключена к установкам

«О» триггеров 12. Выход счетчика импульсов подключен к установке «О» триггера 15, единичные выходы триггеров 14 и 15 подключены к первым элементам И 6 и 9 соответственно, вторые входы которых подключены к выходу генератора 16 импульсов.

Известно, что существует связь между плотностью распределения стационарного эргодического случайного процесса и относительным временем пребывания реализации этого процесса внутри интервала

Лх (между U; и U; I), которая выражается следующим образом

Формула (1) позволяет определить оценку распределения вероятностей в любом интерВ3ае ivrem1Iy onopHbIivIH )ipoBHHMH Uz, U»,, ... Б,п

Если по формуле (1) разрядность счетчика. импульсов, определяющего время анализа случайного процесса и ширину промежутка уровней Лх= U; — U;+I — — const, брать таким, что Т.Лх=1, то формула (1) примет вид

На этой формуле и основан принцип построения предлагаемого устройства.

Для определения моды, т. е. медианы и математического ожидания для нормального случайного процесса, анализируется значение плотности вероятностей отдельных интервалов и определяется мода в интервале максимальной плотности вероятностей.

Устройство работает следующим образом.

В начальном состоянии все триггеры устройства находятся в состоянии «О», после того как подается случайный процесс на блоки сравнения, куда же через делитель напряжения подаются соответствующие уровни от источника эталонного напряжения, подается импульс на клемму «Пуска» W(,.), что вызывает переброску триггера 15 в положение «1», и подается разрешение на элемент И 6, через который начнут проходить импульсы с выхода генератора импульсов 16 на вход счетчика 7 и на вторые входы элементов И 5, один из которых в зависимости от состояния соответствующих триггеров Шмидта 4 будет пропускать импульсы через элемент ИЛИ 8 на один из накопительных счетчиков 11.

Импульсы будут проходить через тот элемент И 5, который управляется двумя соседними триггерами Шмидта 4, находящимися в разных состояниях, т. е. для i — того канала

UoI(x(t) (U»+I. Этим будет обусловлено нахождение исследуемого случайного процесса в промежутке Лхь Количество импульсов, прошедшее на соответствующий накапливающий счетчик, пропорционально времени нахождения случайного процесса в соответствующем промежутке. В ходе изменения значения случайного процесса открываются и закрываются разные элементы И 5 и импульсы проходят на разные накопительные счетчики 11. Это продолжается до тех пор, пока счетчик 7 не перополнится и импульс с выхода счетчика 7 не перебросит триггер 15 в положение «О», что обеспечит закрытие элемента И 6, и импульсы больше не будут проходить на входы счетчиков 11. Содержимое счетчиков 11 к этому времени будет соответствовать значению плотности вероятностей в соответствующих интервалах.

Ширина интервала, т. е. количество каналов, выбирается соответственно требуемой точности определения плотности вероятностей случайного процесса.

Для определения моды после переполнения счетчика 7 подается импульс на установку «1» триггера 14. Триггер перебросится в положение «1», подаст разрешение на элемент И 9, и импульсы с выхода генератора 16 будут проходить на счетчик 10 и накапливаться в счетчике 11 до тех пор, пока один из счетчиков

11 не переполнится, а переполняется тот, который содержит больше всех накопленных импульсов, что соответствует моде случайного процесса. Счетчик 10 при этом работает в режиме вычитания.

После переполнения счетчика 11 триггер 12 перебросится в положение «1», и сигнал с единичного плеча через элемент ИЛИ 13 вернет триггер 14 в положение «О», и этим процесс определения моды заканчивается. Триггер 12, находящийся в положении «1», определяет моду процесса.

525102

Устройство дает возможность исследовать и полимодальные законы распределения, что обеспечивается подачей импульса на шину пуск М после каждого переполнения счетчика 11. Импульс, поданный на шину пуск М, устанавливает триггеры 12 в положение «0», перебрасывает триггер 14 в положение «1» и тем самым продолжает заполнение счетчиков

11 до тех пор, пока не переполнит следующий по величине содержимого счетчик импульсов.

При этом содержимое счетчика 10 будет соответствовать значению плотности вероятности соответствующей моде (так как разрядности счетчиков 10 и 11 берутся одинаковыми).

Таким образом, устройство дает возможность определить плотность вероятностей и моду (как для унимодального, так и для полимодального) стационарного эргодического случайного процесса, а также осуществить вывод значения плотности вероятностей разных интервалов как параллельно, сраз после заканчивания режима определения W1,1, со счетчиков 11, так последовательно с выхода счетчика 10 в порядке, по величине, начиная с максимального значения.

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения, делитель напряжения, вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу статистического анализатора, а вторые входы — к выходам делителя напряжения соответственно, триггеры Шмидта, входы которых соединены с

35 выходами блоков сравнения соответственно, первый триггер, единичный вход которого подключен ко второму входу статистического анализатора, генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход — с выходом первого триггера, блок элементов И, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И, вторые входы — с единичными выходами триггеров

Шмидта, а третьи входы — с нулевыми выходами триггеров Шмидта соответственно, счетчик объема выборки, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход — к нулевому входу первого триггера, блок элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов

И соответственно, накопительные счетчики, входы которых подключены к выходам блока элементов ИЛИ соответственно, о т л и ч аю щий ся тем, что, с целью расширения области применения статистического анализатора, он дополнительно содержит второй триггер, единичный вход которого подключен к третьему входу статистического анализатора, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход — с выходом второго триггера, а выход — со вторыми входами блока элементов ИЛИ, счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, триггеры, счетные входы которых соединены с выходами накопительных счетчиков соответственно, нулевые входы — с единичным входом второго триггера, а выходы — с выходами статистического анализатора, и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами триггеров, а выход — с нулевым входом второго триггера, 525102

Составитель А. Карасов

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Брахнина

Редактор В. Филиппова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1963/4 Изд. № 1592 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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