Вычислитель оценки математического ожидания

 

Союз Советских

Социвлистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕКЙЯ -868772 (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) Заявлено 211279 (21) 2857402/18-24 (51) М.

G Об F 15/36 с присоединением заявки ¹â€”

Государствсииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 3009.81. Бюллетень М 3б

{53) УДК б81. 3 (0ss;8) Дата опубликования описания 300981 (72).Авторы изобретения

В.A.Äoáðûäåíü, В.И.Мелешко, И.A.Pàä и Г;Г.Хливняк

Харьковский инженерно-строительный и Харьковский государственный унив им. A.Õ.Ãîðüêîãî (71) Заявители (54 ) ВЫЧИСЛИТЕЛЬ ОЦЕНКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО

ОЖИДАНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом анализе случайных процессов.

Известно устройство для вычисления оценки математического ожидания, содержащее генератор импульсов, счетчик выборки, регистр, три элемента

И и индикатор P1j .

Наиболее близким к предлагаемому является вычислитель оценки математического ожидания, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход 15 которого является первым входом вычислителя, два элемента И, сумматор и счетччк выборки Г23 .

Однако известные устройства не обеспечивают получение достоверной 20 оценки математического ожидания.

Цель изобретения - повышение достоверности оценки математического ожидания. f

Поставленная цель достигается тем, что в вычислитель оценки математического ожидания введены два регистра, два .цифровых компаратора, блок сравнения, два элемента задержки, блок элементов И-ИЛИ, элемент НЕ-И, ЗО пять элементов И и блок индикации, при этом первые входы первого и второго. цифровых компараторов блока элементов И-ИЛИ объединены с первыми входами первого и второго регистров и подключены к выходу аналого-цифрового преобразователи, выход первого регистра соединен со вторыми входами первого цифрового компаратора и блока элементов И-ИЛИ, третий вход которого объединен со вторым входом второго цифрового компаратора и подключен к выходу второго регистра, четвертый вход блока элементов И-ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого объединен с первыми входами второго и третьего элементов

И и подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, вход которого подключен к выходу счетчика выборки, вход которого объединен со входом первого элемента задержки и соединен с выходом генератора импульсов, выход первого элемента задержки подключен ко входу второго элемента задержки, ко второму входу четвертого элемента И и к первому входу пятого элемента И, второй вход . которого соединен со вторым выходом

868772

Таблица 2

Отношение между

ХI и RЭ

Х4 с R>!

) йз

Таблица 3

i с 2

i ) 2

Таблица 4 с и и

&5 блока сравнения, выход пятого элемента И подключен к первому входу генератора импульсов, второй вход котороro является вторым входом вычислителя, выход второго элемента задержки соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, выходы которых подключены соответственно ко вторым входам первого и второго регистров, первый вход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами первого и шестого элементов И и соединен с выходом первого цифрового компаратора, второй вход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами второго и седьмого элементов И и подключен к выходу второго цифрового компаратора, выход.элемента НЕ-И соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к пятому входу блока элементов И-ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом второго элемен- )0 та И, выход блока элементов И-ИЛИ подключен ко входу сумматора, выход которого соединен со входом индикатора.

Блок-схема устройства приведена на чертеже. 25

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (AIIII) 1, регистры 2 и 3, цифровые компараторы 4 и 5, элементы И 6-12, генератор 13 импульсов, счетчик 14 выборки, блок 15 сравнения, элементы 16 и 17 задержки, элемент НЕ-И 18, блок 19 элементов

И-ИЛИ, сумматор .20 и блок 21 индикации.

Работа устройства основана на алгоритме, согласно которому из полученного ряда значений Х;, отбрасываются минимальное и максимальное, а оценка X математического ожидания апределяется как среднее арифметическое остальных значений, т.е. 40

Х = 12 X„,.--max (Х -min ХД) где max (X.f — максимальное значение из ряда Х „ ; 45

m i n CX 1 - минимальное значение

Г,1 из ряда X; .

Регистр 2 предназначен для хранения max (X, а регистр 3 — для хранения min (Х„ 50

Выходные сигналы A и В цифровых компараторов 4 и 5 определяются соответственно табл. 1 и 2, где через

R,R> и Х„. обозначены соответственно содеРжимое РегистРов и 3 и выходная кодовая комбинация АЦП 1 после

i - го преобразования аналог-код.

Т а б л и ц а 1

Блок 15 сравнения имеет два потенциальных выхода С и О, сигналы на которых определяются соответственно табл. 3 и 4, где через i обозначено содержимое счетчика 14 выборки.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии генератор 13 импульсов заторможен, в регистр 2 помещено число М, заведомо меньшее любого возможного значения Xi, а в регистр 3 - число М, заведомо большее любого возможного значения Х;. Счетчик 14 выборки и сумматор 20 установлены в нуль.

После запуска генератора 13 импульсов на его выходе появится первый тактовый импульс, запускающий

АЦП 1. Спустя время i„ на выходе ALII будет сформировано первое число выборки Х„, а на выходах цифровых компараторов 3 и 4 появится единичный сигнал, так как заведомо Х, > m;

Х„ C, M. При содержимом счетчика 14 выборки, равном единице, сигналы на выходах блока 15 сравнения отсутству868772 ют, ввиду чего тактовый импульс, задержанный элементом 16 задержки, не проходит через элементы И 11 и 12, поступая через элемент 17 задержки и элементы И 6 и 7 (поскольку A = 1;

В = 1), на управляющие входы регистров 2 и 3, в результате формируется новое их содержимое: R < = R > = Х „.

Спустя некоторое время на выходе генератора 13 возникает второй тактовый импульс (напомним, что n 2) .

Этот импульс обусловливает появление на входе АЦП 1 второго числа выборки

Х . Возможные следующие три сочетанйя: Х> (Х„; Х = Х„; Х > Х„. В первом случае A = О, В = 1, и тактовый импульс, по-прежнему, не проходя через элементы И 6 и 7 (табл. 3 и 4), поступает теперь лишь на управляющий вход регистра 3 минимума, передавая в него число Х >, т.е. теперь R1 = Х„, К = Х . Во втором случае A = О, Э

В = О и, следовательно, содержимое регистров 2 и 3 не изменяется, в третьем случае A = 1, В = О и тактовый импульс проходит через элементы

17,16 и 6 на управляющий вход регистра 2 максимума, т.е. получаем R g = X2

Rn = "1

В любом случае в регистрах 2 и 3 оказываются соответственно большее и меньшее из чисел Х„,Х1, если они не равны,,и одно и то же число (Х = Х ) в случае их равенства. и

Е Х . - max 1Х, - min (Х„f., 1

Величину п удобно -выбрать равной

2 . + 2 (k=1 2... ), тогда число слагаемых просуммированных сумматором

I к

20, будет иметь форму 2 и деление содержимого сумматора на это число, 25 необходимое для получения оценки (2), может быть достигнуто простым подключением j-x разрядов индикатора 21 к

j+k-в разрядам сумматора (= О, 1,...

m).

3Q При необходимости обрабатывать выборки произвольного объема деление на и — 2 можно выполнить, например, путем установки соответственного масштабного коэффициента АЦП 1.

35 Предлагаемый вычислитель обладает более высокой помехоустойчивостью, т.е. обеспечивает получение более достоверной оценки математического ожидания при наличии помех, благодаря чему его применение в соответствующих системах позволяет повысить надежность и качество их функционирования.

Формула изобретения

Вычислитель оценки математического ожидания, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобра50 зователя, второй вход которого является первым входом вычислителя, два элемента И, сумматор и счетчик выборки, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности

55 оценки математического ожидания,. в вычислитель введены два регистра, два цифровых компаратора, блок сравнения, два элемента задержки, блок элементов

И-ИЛИ, элемент НЕ-И, пять элементов

И и блок индикации, при этом первые входы первого и второго цифровых компараторов блока элементов И-ИЛИ объединены с первыми входами первого и второго регистров и подключены к выходу аналого-цифрового преобразова45 тели, выход первого регистра соедиПосле того, как на счетчик 14 выборки поступит третий тактовый импульс с выхода генератора 13, появится единичный сигнал на выходе с блока 15 сравнения. Благодаря этому третий (и все последующие) тактовый импульс, задержанный элементом 16 на время С, достаточное для того, чтсбы на вйходе АЦП 1 было получено очередное число Х, и чтобы сформировались выходные сигналы А и В цифровых компараторов 4 и 5, пройдет через элемент И 11 и через тот из элементов И 8,9 и 10, на первом выходе которого окажется единичный сигнал. Затем, спустя время задержки элемента 17, этот импульс поступит на первые входы элементов И 6 и 7. При этом возможны следующие три ситуации:

X q v Р1, Х. > Re, тогда A = 1, В = О, и тактовый импульс с выхода элемента И 11 пройдет через элемент

И 8 на первый управляющий вход блока

19, в результате чего в сумматор 20 будет передано содержимое регистра 2 максимума; импульс с выхода элемента задержки 17 передает в регистр 2 значение Хз.

Xn , тогда A=О, В = О, единйчный сигнал появляется на выходе элемента НЕ-И 18, и импульс с выхода элемента И 11 передает в сумматор 20 число Х> с выхода АЦП 1, содержимое регистров 2 и 3 не изменит5 ся. .Каждый i — и тактовый. импульс при

3 "работает" совершенно аналогично третьему, до тех пор, пока не будет достигнуто равенство i = n. При этом появится единичный сигнал на выходе блока 15, и и-й тактовый импульс, пройдя через элемент 16 задержки и элементы И 11 и 12, поступит на вход

"Стоп" генератора 13 импульсов, прек15 ращая работу схемы. На сумматоре 20 сформирована к этому времени величина

868772

33)/72 исное нен со вторыми входами первого цифрового компаратора и блока элементов

И-ИЛИ, третий вход которого объединен со вторым входом второго цифрового компаратора и подключен к выходу второго регистра, четвертый вход блока элементов И-ИЛИ, соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого объединен с первыми входами второго и третьего элементов И и подключен к выходу четвертого элемента

И, первый вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, вход которого подключен к выходу счетчика выборки, вход которого объединен со входом первого элемента задержки и соединен с выходом генератора нмпуль- 15 сов, выход первого элемента задержки подключен ко входу второго элемента задержки, ко второму входу четвертого элемента И и к первому .входу пятого элемента И, второй вход которо- 3Q го соединен со вторым выходом блока сравнения, выход пятого элемента И подключен к первому входу генератора импульсов, второй вход которого является Вторым входом вычислителя, вы- ход второго элемента задержки соединен.с первыми входами шестого и седьмого элементов И, выходы которых под ключены соответственно ко вторым входам первого и второго регистров, первый вход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами первого и шестого элементов И и соединен с выходом первого цифрового компаратора, второй вход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами второго и седьмого элементов И и подключен к выходу второго цифрового компаратора, выход элемента HE-И соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к пятому входу блока элементов И-ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом второго эле.мента И, выход блока элементов И-ИЛИ подключен ко входу сумматора, выход которого соединен со входом индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 277408, кл. G 06 F 7/38, 1970.

2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972, с. 54 (прототип).

Филиал ППП Патент,. г.ужгород,ул.Проектная,4