Устройство для усреднения случайного процесса

 

б 33027

Цель изобретени я — повышение точности одновременного измерения текущих оценок смещения, полуразмаха и адаптивного шага по времени при обработке кваэистационарных реализаций случайного процесса.

Это достигается тем, что устройство для усреднения случайного процесса содержит блоки выбора уровня анализа, формирования веса, анализа кода, счетчик, генератор случайных чисел и элемент И, при этом первый вход блока выбора уровня анализа соединен с выходом блока памяти, а первый выход блока выбора уровня анализа подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя, к первому входу генератора случайных чисел, ко второму входу преобразователя код-временной интервал и к первому входу счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом генератора случайных чисел, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, второй вход счетчика подключен ко второму входу блока выбора уровня анализа и ко второму выходу аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока выбора уровня анализа соединен со вторым входом блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом блока выбора уровня анализа, седьмой выход блока управления соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого подключен к выходу элемента И, один вход которого подключен к восьмому выходу блока управления, выход блока запоминания знаков соединен с другим входом элемента И и с первым входом блока анализа кода, второй вход которого соединен с девятым выходом блока управления, а третий вход — с выходом блока памяти, выход блока анализа кода подключен к пятому входу блока перезаписи, шестой вход которого соединен с выходом блока фор,мирования веса, первый вход которого подключен к выходу блока памяти, а второй — к десятому выходу блока управления.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Она состоит иэ аналого-цифрового преобразователя 1, первый вход которого соединен со входом устройства, а выход подключен к первому входу блока элементов ИЛИ 2,выход которого соединен с первыми входами сумматора-вычитателя 3, блока перезаписи 4, триггера знака 5, второй вход которого соединен со вторым входом блока перезаписи 4 и подключен к выходу сумматоравычитателя 3, второй вход которого соединен с первым выходом блока перезаписи 4, а третий вход сумматора!

О

55 вычитателя подключен к выходу блока запоминания знаков б, первый вход которого подключен к выходу триггера знака 5. Второй выход блока перезаписи 4 соединен со входом блока памяти 7,выход которого подключен ко второму входу блока элементов ИЛИ

2, к первым входам блока управления

8 и преобразователя код-временной интервал 9, выход которого через аналоговый переключатель 10 подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя 1. Первые четыре выхода блока управления 8 соединены соответственно с третьим входом блока элементов ИЛИ 2, четвертым входом блока перезаписи 4, со вторым входом блока запоминания знаков 6 и четвертым входом сумматора-вычитателя 3.

Первый вход блока выбора уровня анализа 11 соединен с выходом блока памяти 7. Первый выход блока выбора уровня анализа 11 подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя 1, к первому входу генератора случайных чисел 12, ко второму входу преобразователя код-временной интервал 9 и к первому входу счетчика 13, выход которого соединен третьим входом блока элемента ИЛИ 2, четвертый вход которого соединен с выходом генератора случайных чисел

12, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления 8.

Второй выход счетчика 13 и второй выход аналого-цифрового преобразователя 1 подключен ко второму входу блока выбора уровня анализа 11. Второй выход блока выбора уровня анализа 11 соединен со вторым входом блока управления 8, шестой выход которого соединен с третьим входом блока выбора уровня анализа 11. Седьмой выход блока управления 8 соединен с третьим входом счетчика 13, четвертый вход которого подключен к выходу элемента И 14, один вход которого подключен к восьмому выходу блока управления 8. Выход блока запоминания знаков б соединен с другим входом элемента И 14 и с первым входом блока анализа кода 15, второй вход которого соединен с девятым выходом блока управления 8, а третий вход— с выходом блока памяти 7. Выход блока анализа кода. 15 подключен к пятому входу бло.<а перезаписи 4, шестой вход которого соединен с выходом блока формирования веса 16, первый вход которого подключен к выходу блока памяти 7, а второй вход — к десятому выходу блока управления 8.

Предложенное устройство преобразует исследуемый npoqecclJ(t) в центрированные отсчеты (U„) U>--Фп-11п1 разность между и -ым отсчетом Uq и n -oA оценкой среднего по уровню

m д, преобразованной в напряжением

33027

5 6

По отсчетам ))ц3 определяются существенные отсчеты (U»cj и их интер валы(д Г»,.)по текущим апертурам

Чр,) и приведенной апертуре 2 во е (после ошибки) . По существенным отсчетам tLl3»c) определяются оценки средних по уровню п » и по интервалу д п и полуразмахаР»,„=ад ))»с). Периодически корректируются диапазоны по смещению m д, размаху Рд, интервалу дТ<, .

Рассмотрим принцип определения оценок и » и д „ по рекурентным алгоритмам

«л 6(t » ° 1=mn 2 (un i,с Sni«1 (1) Разностей AU», . Для этого триггер знака 5 следит эа знаком б д» д,1>, » ф и через блок знаков 6 по другoM) входу элемента И ) 4 управляет прохождением импульсов в счетчик ) 3 до момента, при котором впервые, например,в р» au»+< =+ 1, т.е. будет оп5 ределен момент появления нового существенного отсчета U „, > с и его интервала а о с=ДТ»+1 с Д Го опорный интервал. При этом в счетчике фиксируется число, пропорциональное

)О интервалу междуна)„с и1)д,, а отсчет о „ запоминается в блоке памяти 7.

Существенный отсчетЧ „ с блока памяти 7 через второй вход блока элементов ИЛИ 2 поступает по первым вхогде,,т,„,д г +, д ) „ — текущие и предыдущие оценки средних по уровню и интервалу; 2, 2 — весовые в, в коэффициенты; 5»41 <,5 „+ 1 — случай|ислаЛ) р<),с -(UÄ+,с "U»)нв код центрирования существенного отсчета;

АТп+ с-- АТ„+1 - АТ р — КОД ЦЕНтРИРОванного интервала между существенными отсчетами Oр И О, После оп)эеделения предыдущих оценок m и А1 в и -ом цикле начинар р ется процесс определения существенHQro отсчетаПя, и оценок% „+1 и

АТ„+1. При этом оценка «m» с первого выхода блока запоминания поступает через первый вход в преобразователь код-временной интервал 9, который совместно с аналоговым переключателем 9 преобразует код »)„ в напряжение ll» », поступающее через второй вход в аналого-цифровой преобразователь 1 для формирования на его выходе центрированных отсчетов

)), 1 = U n + -Un . Отсчеты (Ч, через первйй вход блока элементов

ИЛИ 2, через первые входы поступают в сумматор-вычитатель 3 и триггер знака 5, куда также с блока памяти.

7 через второй вход блока элементов

ИЛИ 2 поступает предыдущий существенный отсчет U я . С выхода блока памяти 7 через первый вход в блок формирования веса 16 поступает U „с и формируется текущая апертура 2 U»ccÄ

2 o — приведенная апертура, задаваемая через второй вход блока формирования веса 16 с десятого выхода блока управления 8. Оценка 2 U»c с

8, выхода блока формирования веса через шестой вход блока перезаписи 4 поступает через второй вход в сумматор-вычитатель, где образуются разности IU»+ -Unc I< Б»c l = АД,„+, .

Параллельно через элемент И 14 по одному из его входов с восьмого выхода блока управления 8 в счетчик

13 через его четвертый вход поступает столько импульсов, сколько в сумматоре-вычитателе 3 образуется дам в сумматор-вычитатель 3 и триггер знака 5. С выхода блока анализа кода 15 считывается предыдущая оценка полуразмаха)) „,„, которая через четвертый вход блока перезаписи 4

c его первого выхода через второй вход поступает в сумматор-вычитатель

3, который совместно с триггером энака 5 и блоком запоминания знаков 6 >иределяет знак разности S я(!1)», .1-11„ ).

Если знак этой разности отрицаråëüíûé, то сохраняется оценка

Пд,р, а если, напримец61Д»(Й» U»m)=

+ 1, то с блока запоминания знаков

6 по гервому входу в блок анализа кода 15 поступает сигнал, по которо3() му вместо оценки U д„„в блок анализа кода 15 через его третий вход с выхода блока памяти записывается существенный отсчет У» (= Ц»+ — новая оценка полуразмаха вместо старой

35 1)»щ.

Затем с блока памяти 7 вызывается отсчет() д41c,c выхоДа генеРатора случайных чисел 12 вызывается случайное числобп+ . Оценкийр+1 и&п

4О через второй и четвертый входы блока элементов ИЛИ 2 через первые входы поступают в сумматор-вычитатель 3 и триггер знака 5, формирующие сумму

I (У и+ 1,с с) и- 1 11 = g и+ 1,с ° ко горая через второй и третий входы записывается через блоки перезаписи 4, памяти 7

45 по первому входу в блок формирования веса 16, определяющий величину 2 Й „, ., которая через шестой вход блока перезаписи 7 записывается через второй вход в сумматор-вычитатель 3. С блока памяти 7 через второй вход блока элементов ИЛИ 2 по первым входам записывается в сумматор-вычитатель

3 и триггер знака 5 предыдущая оценка среднего по уровню и определяет 5 сЯ (U»i 1 с ni t.k

Затем с блока памяти 7 вызывается оценка среднего дТ„, а со счетчика ).3 вызывается оценка текущего

60 интервала дт которые чеРез втоnii,с рой и третий входы блока элементов

ИЛИ 2 через первые входы поступают

- в сумматор-вычитатель 3 и триггер

633027

j3j

|знака 5, формирующие разность .Г

vs<,c ,дТ„-А Г„. С выхода г,;с ратора случайных чисел 12 через ч.-тве; тый вход 3 и триггер знака 5 ны ынается случайное число G n и формируется величина AT +5 и,1 -ь"Г

И,с и 1д= п <с которая через второй и третий входы за,писывается через блок перезаписи 4, 8 блок памяти 7 по первому входу н блок формирования веса 16, определяю-: щий величину 2 аГ„,,„, которая через шестой вход блока перезаписи 7 записывается через второй нхоц в сумма- }0 тор-вычитатель 3. С блока памяти 7 через вторые входы блока элементов

ИЛИ 2 по первым входам записывается н сумматор-вычитатель 3 и триггер знака 5 предыдущая оценка среднего по интервалу Ь Г„ и определяется ноOGeH B ATя 1 АГя+2, (Д Ги41 С+ Я и+ 3 2)

Полученные оценки Ж, и ь Мд эайомйнаются в блоке памяти 7 вместо старых оценок @in< kT n . После К циклов в блоке памяти 7 будут определе20 ны оценки средних по уровню m интервалу A Г> и полураэмаху 0" „„.

Коррекция диапазонов по смещению Л, размаху g с,, интервалу д Г производится периодически через И циклов следующим образом.

Оценки fn, A Г „,1J щ с блока памяти 7 поступают через первый вход в блок формирования весов 16, с выхода которого величины 2Яя, 284AVы, 30

2эбП щ через шестой вход блока перезаписи 4 с его первого выхода поступают через второй вход в сумматор.— вычитатель 3. С блока памяти 7 через второй вход блока элементов ИЛИ 2 поступают через первые входы в сумматор-вычитатель 3 H триггер знака

5 предыдущие диапазоны щ,„, 0 д, ь Гд и определяются знаки разностей

signjrn -2фM) sign(5Т -2å AY„) б п(ца 40

-2 IJ 1. Если знаки отрицательные, 85 то коррекции диапазонов не происходит. В случае, если все знаки положительны, то производится коррекция диапазонов по шаговым итеративным алгоритмам. е45

N p g w 4 A N G lg n (ltd 2 щ й), < 41 О ™ф (й Я)9

11 а+1 1.(а+ AOн йпфа " Uй где Arn,AV,AU — шаги коррекции форми- 50 руемые в блоке формирования веса 16; текущие и предыдущие оценки диапазонон по смещению, интервалу и размаху, формируемые в сумматоре-вычитателе 3 и триггере знака S и запоминаемые в блоке памяти 7.

Коррекция заканчивается тогда, когда знаки в алгоритмах (3), например i8ign(w>, -25<)>>ign(а Г,„+, -2 а Г„), Sign(Up g-2 < U„) будут впервые отрица" 60 тельнйе.Полученные оценки диапазонов

}м,„,, А Га, р, Ьд+ я, с блока памяти

7 через первый вход записываются в блок выбора уровня анализа 1Ф на место предыдущих оценок диапазонов

nl» A7 а, 1ГО ° C первого выхода блока выбора. уровня анализа 11 производится выбор диапазонов ио смещению, размаху и.интервалу в преобразователе код-временной интервал 9 через его второй вход, н генераторе случайных чисел 12 и счетчике 13 через их первые входы. В случае, если ири измерении в каком-нибудь цикле происходит переполнение н аналого-цифровом преобразователе 1 или счетчике 13, то ио сигналам с их вторых выходов через второй вход н блок выбора уровня анализа 11 подается сигнал для проведения очередной коррекции всех диапазонов или только тех, н которых зафиксировано несоответствие выбранных диапазонов и параметрон процесса Ц((,) . Команда о начале коррекции поступает со второго выхода блока выбора уровня анализа 11 в блок управления 8 через его второй вход.

Иэ описанного видно, что повышение точности достигнуто эа счет одновременного измерения текущих оценок средних по уровню щ, по интерналу AV <, иолураэмаху ц по

nm сущестненнйм ординатам (Q n< ) и их интервалам (5 Г Д и адаптивного выбора рабочих диапазонов по смещению pl, интервалу A 7 „, размаху

В СООтнЕтСтнИИ С Я „, 5Т я, О и„„ . Применение вспомогательйых случайных чисел Я„) позволяет умень шить смещенность оценок уи „, Af „, из-за грубого двеления на весовые коэффициенты 2 и 2 н алгорит

8 мах (1-2) центриронанных отсчета

Й у) 1 и интервала Й Гп \ п 1с

Формула изобретения

Устройство для усреднения случай- ного процесса, содержащее аналогоцифровой иреобразонатель, первый вход которого соединен со входом устройстна, а выход подключен к первому входу блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами сумматора-вычитателя, блока перезаписи и триггера знака, второй вход которого обьединен со вторым входом блока перезаписи и подключен к,выходу сумматора-вычитателя, второй вход которого соединен с первым выходом блока перезаписи, а третий вход сумматора-вычитателя подключен к выходу блока запоминания знаков пеРвый вход которого объединен с выходом триггера знака и подключен к третьему входу блока перезаписи, второй выход которого соединен со входом блока памяти, выход которого подключен ко второму входу блока элементов ИЛИ, к первым входам блока управления и преобразователя код10

633027

ЦНИИПИ Заказ 6556/40 Тираж 784 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 временной интервал, выход которого через аналоговый переключатель подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, первые четыре выхода блока управления соединены соответственно с третьим входом блока элементов ИЛИ, четвертым нходом блока перезаписи, со вторым входом блока запоминания знаков и четвертым нходом сумматора-вычитателя,о т л и ч а ю щ e e c я тем, что, с целью повышения точности устройства, .,н него, введены блоки выбора уровня анализа, формирования веса, анализа кода, счетчик, генератор случайных чисел и элемент И, при этом первый вход блока выбора уровня анализа соединен с выходом блока памяти, а первый выход блока ныбора уровня анализа подключен к тритьему входу аналого-цифрового преобразователя, к первому входу генератора случайных чисел, ко второму входу преобразователя код-временной интервал и к первому входу счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом генератора случайных чисел, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, второй вход счетчика подключен ко второму входу блока выбора уровня анализа, и к второму выходу аналого-цифрового преобразователя, второй ныход блока выбора уровня анализа соединен со вторым входом блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом блока выбора уровня анализа, седьмой выход блока управления соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого подключен к выходу элемента И, один вход которого подключен к восьмому выходу блока ynpasIQ ления, выход блока запоминания знаков соединен с другим входом элемента И и с первым входом блока анализа кода, второй вход которого соединен с девятым выходом блока управления, а третий вход — с выходом блока памяти, выход блока анализа кода подключен к пятому входу блока перезаписи, шестой вход которого соединен с выходом блока формирования веса, первый вход которого подключен к ныходу блока памяти, а второй вход— к десятому выходу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Р 334547, кл. Н 03 К 13/00, 1 971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 511595, кл. С1 06 Р 15/36, 1974.