Устройство для контроля достоверности информации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()898488 (6i) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2504.80 (21) 2917644/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15,0182. Бюллетень ¹ 2

Дата опубликования описания 1501,82

Р }М g> з

G 08 С 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53} УДК 6 21 . 39 8 (088. 8) (72) Автор изобретения

С.С.Кукушкин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЧ

ДОСТОВЕРНОСТИ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть исгользовано в информационно-измерительных системах для оперативной верификации поступающей информации.

Известны устройства для оценки достоверности результатов измерений, решающие задачу оценки достоверности результатов измерений.

Известно устройство, содержащее элемент задержки, вход которого соединен со входом устройства и с первым входом блока определения абсолютнои разности, выход элемента задержки подключен ко второму вхоцу блока определения абсолютной разности, выход которого через последовательно соединенные сумматор и блок нормирования подключен к первым входам блока сравнения и элемента И, выход которого соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ, а второй вход подключен к выходу блока сравнения, выход элемента ИЛИ подключен к выходу устройства 11.

Устройство позволяет установить факт наличия или отсутствия в исследуемом нестационарном случайном процессе низкочастотной сос-.савллющей (тренда). В большинстве случаев низкочастотная составляющая представляет собой полезный сигнал, в то время как высокочастотная составляющая случайного процесса характеризует помеху. Недостаток устройства заключен в относительно невысокой точности определения оценок достоверности.

tð Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является усгройство, содержащее элемент задержки, вход которого соединен со входом устройства и с первым вхоцом блока определения абсолютной разности, выход элемента задержки подключен ко второму входу блока определения абсолютной разности, выход которого через последовательно соединенные сумматор и блок HopMHpDBBHHR подключен к первым входам блока сравнения и элемента И, выход которого соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ, а второй вход подключен к выходу блока сравнения, выход элемента

25 HJIH nOQKII10%BH K BbIXOQQ VCTpOACTBB параллельные цепи, каждый из которых содержит элементы задержки, блок вычитания, блок абсолютной разности, блок нормирования, блок сравнения, элемент И, элемент ЗАПРЕТ, в каждой

898488 ными входами первого элемента И и первого блока сравнения, выход первого блока сравнения соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со нторым входом первого элемента И, вход первого элемента задержки второго канала обработки информации подключен ко входу устройства, вход первого элемента задержки каждого из последующих (К-2) каналов обработки информации соединен с выходом блока вычитания предыдущеro канала обработки информации, второй вход первого блока сравнения каждой из К каналов обработки соединен с выходом блока нормирования последующего канала обработки информации, второй вход элемента ЗАПРЕТ каждого из (К-1) каналов обработки информации соединен с выходом перного блока сравнения предыдущего канала обработки информации, выходы первых элементов И всех К каналов обработки информации соединены с соответствующими входами первого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом устройства, введены второй элемент ИЛИ, (К+1) -й канал обработки .информации, состоящий из блока вычитания, блока определения абсолютной разности и элементов задержки, выход первого элемента задержки соединен с первым входом блока вычитания, выход которого непосредственно и через второй элемент задержки соединен соответственно с первым и вторым входами блока определения абсолютной разности, вход первого элемента задержки объединен со вторым входом блока вычитания и подключен к выходу блока вычитания К-того канала обработки информации, н каждый иэ К каналов обработки информации введены второй блок определения абсолютной разности, второй сумматор, второй блок сравнения, квадратор, блоки определения вероятности, второй элемент И и третин элемент задержки, вход которого объединен с первыми входами первого и второго блоков определения абсолютной разности, второй вход второго блока определения абсолютной разности соединен с выходом третьего элемента задержки, выход второго блока определения абсолютной разности соединен с первым входом второго сумматора, второй вХод которого соединен с выходом первого блока определения абсолютной разности, выход второго сумматора через последовательно соединенные первый блок определения вероятности и кнадратор соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго

- блока определения вероятности, выход второго блока сравнения соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выхоиз которых вход первого элемента задержки соединен с выходом блока вычитания предыдущей параллельной цепи и с первым входом блока вычитания соответствующей параллельной цепи, выход кото- рого подключен к первому входу блока определения абсолютной разности и через второй элемент задержки ко второму входу блока определения абсолютной разности, выход которого через последовательно соединенные сумматор и блок нормирования соединен со входами соответствующих блоков сравнения и элемента И, выход которого подключен ко входу элемента ИЛИ, выход блока сравнения подключен к первым входам соответствующих элементов 15

ЗАПРЕТ, выходы которых. соединены со вторыми входами элементов И. Устройство позволяет определить среднеквадратичную погрешность восстановления результатов измерений и степень по- 2О линома, описывающего на установленном интервале анализа поведение информационного параметра (2) .

Недостаток устройства заключается в ухудшении характеристик точности определения среднеквадратичной погрешности измерений при нелинейном тренде, описываемых полиномами высокой степени, что связано с уменьшением эффективности определяемых оценок среднеквадратичного отклонения при повышении порядка разностного оператора (номера ветви обработки входного сигнала).

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для контроля достоверности информации, содержащее первый элемент ИЛИ и К каналов обработки информации, первый из которых 4Q состоит из первого элемента задержки, вход которого объединен с первым входом первого блока определения абсолютной разности и подключен ко входу устройства, выход первого элемен- 45 та задержки соединен со вторым входом первого блока определения абсо-. лютной разности, выход которого через последовательно соединенные сумматор и блок нормирования соединен с первыми входами первого элемента

И и первого блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом .первого элемента И, каждый из последующих (К-1) каналов обработки информации состоит из первого эле- 55 мента задержки, вход и выход которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход .которого соединен непосредственно с первым и через второй gp элемент задержки со вторыми входами первого блока определения абсолютной разности, выход которого через последовательно соединенные первый сумматор и блок нормирования с пер- 65

898488 дом первого блока, вход второго блока определения вероятности каждого из К каналов обработки информации сое соединен с выходом первого блока определения разности последующего канала обработки информации, выход второго элемента И каждого из К каналов обработки информации соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит (К+1) каналов обработки информации, которые содержат элементы 1-3 задержки, блоки 4 и 5 определения абсолютной раз-; (5 ности, блоки 6 вычитания, сумматоры 7,8, блоки 9 и 10 определения вероятности, блок 11 нормирования,квадратор 12,блоки 13 и 14 сравнения, элемент ЗАПРЕТ 15, элементы И 16, 17, кроме того, уст- 20 ройство содержит элементы ИЛИ 18, 19, вход 20 и выходы 21, 22.

В основу работы предлагаемого устройства положен следующий алгоритм оценки достоверности результатов измерений. Его основу составляет применение к исследуемому случайному процессу восстановленных результатов измерений У(с) разностного оператора

Ь У(с) к-го порядка.

V(t)=f () +x(t), (1) где f (t) — информационный параметр представляемый на установленном интервале анализа номиномом (((-ной степени

f It) =a (t) t +a () t +,, ° +

+а,(t)<+ 0«) где x(t) — случайный процесс, характеризующий влияние помехи.

При формировании разностного сигнала первого порядка d "У «) =У,c) -V((.l) 40 случайный процесс У(t) с дисперсией преобразуется в случайный

М () процесс а "У(с) с дисперсией 2 6 z.

При каждом последующем применении к исследуемому процессу разностного 45 оператора в блоках б вычитания (() Ч()= Ч(-d (((ф (() (h(d (t))-d 3(t) It) d (g 4;) (К-" " -(50

Ь()(= J()= () lti(l" 7) дисперсия случайного процесса удваивается, а закон распределения значений преобразованного случайного проральной 55 предельной теоремой стремится по мере увеличения порядка разности к нормальному закону. При этом, если время задержки Т много меньше времени изменения информационного параметра f1 ) то операция определения 60 разности между значениями случайного процесса по отношению к функции представляет собой операцию численного дифференцирования. В соответствии с этим при каждом применении раз- 65

l v; )/3 I

Iv;I+Iv ( (ь У () I + Id V(t+ ((,) I Id У (t) — d V (ting))

Интегральные законы ) ."(й-)- ",,,= ;)- J

) ь)1 (t. )I ) () (i ..)l ностного оператора степень полинома, описывающего тренд преобразованного случайного процесса, ь у(t) понижается на единицу т-w rn-(l

f(,.), f (,),...,f(,)

В результате определения абсолютных разностей к-го порядка в блоках

5, их усреднения .в сумматоре 8 и нормирования в блоке 11 нормирования коэффициентом, учитывающим увеличение дисперсии нри преобразовании процессов, определяют оценки среднеквадратичного отклонения по формуле

6„((—- . (у) ° (а у (Й ) l (2 (При этом, если в процессе преобразований тренд не исключен, оценки среднеквадратичного отклонения совпадать не будут.

Совпадение в блоках 14 сравнения при установленных доверительных интервалах оценок среднеквадратичного отклонения свидетельствует о том, что тренд исключен, а значения совпавших оценок представляют собой среднеквадратичное отклонение шумового процесса.

Следовательно, значение совпавших оценок может быть использовано для оценки достоверности полученных результатов измерений. При этом с увеличением порядка разности К эффективность статистики (2), как оценки среднехвадратичного отклонения процесса У(С), уменьшается. Поэтому оценки среднеквадратичного отклонения шума e)(() в виде впервые совпавших оценок статистики (2), совпавших на (m-1)-ом и m-ом,шаге применения разностного оператора, более эффективны, чем оценки, полученные на основе совпадения значений на

m-ом и (m+1)-ом шаге. Характеристики несмещенности оценок среднеквадратичного отклонения шума наоборот улучшаются при увеличении порядка разности.

С помощью вновь введенных в устройство блоков реализуется алгоритм контроля эффективности и несмещенности оценок достоверности, основанный на формировании последовательности случайных процессов и сравнении их интегральных законов распределения в. соответствии со следующими соотношениями.

Сравниваемые случайные процессы вида

898488

Интегральные законы

Иитегральные законы

/ С Ф =>4(Q) ) )=(М(g()ê ) )1 )) 10

Характеристикой .несмещенности является постоянство во времени и равенство нулю средних значений случайных процессов (3,5,...2k+1). О 15 стационарности случайных процессов, постоянстве и равенстве нулю средних значений свидетельствует нормальность законов распределения выделенных в результате преобразований 20 случайных процессов Ь" У(Ф), где — Ь,...,k. Зависимости (4,6,...

2),+2) получены из условия нормальности распределения случайных величин )>" У )), имеющих к тому >ке

25 нулевые средние значения. Поэтому до тех пор, пока законы распределения значений Ь"У(Ф,) отличны от нормального и следовательно, тренд не

I исключен, их интегральные функции распределения F,"" 1 и F ) не совпадают. (>. )

Результат совпадения интегральных законов распределения F ) F( т) (Z) в предлагаемом устройстве представляет собой дополнительный критерий, позволяющий повысить достоверность определения степени полинома, описывающего поведение информационного параметра. Одновременно по результатам сравнения интегральных законов 40 в предлагаемом устройстве обеспечивается возможность текущего контроля достоверности определения оценок среднеквадратичной погрешности восстановления результатов измерений.

Устройство работает следующим образом.

Информационный параметр, погрешность восстановления которого необходимо определить, подают на вход

20 устройства. Исследуемый процесс проходит последовательную обработку в блоках 6 вычитания на время, соответствующее 2 Г,где Р=1,2,3...— порядковый номер элементов 1 задержки. В блоках 4 и 5 определения абсолютной разности при задержках 2 )i

Б и 2 )),, где 5=1, 2, 3... — порядковый номер элементов 2 и 3 задержки.

Абсолютные разности, полученные в каждом из ветвей обработки в блоке 5, 60 накапливаются в сумматоре 8 и одновременно суммируются в сумматоре 7 определения абсолютной разности.

Абсолютные разности, накапливаемые в сумматоре 8, усредняются за 65 установленные интервалы времени путем вывода со старших разрядов сумматора. Усредненные сигналы нормируются в блоках нормирования 11 путем умножения на соответствующие номеру цепи константы (-- =) или путем соЮ 1 К .Гя ответствующего ослабления сигнала.

Полученные результаты сравнивают в блоках 14 сравнения. Если информационный параметр на исследуемом интервале анализа, равном интервалу усреднения, может быть описан полиномом m-ной степени, то равенство определяемых оценок среднеквадратичного отклонения достигается в m-ной и последующих ветвях обработки. Сигнал равенства, сформированный m-ным блоком сравнения при заданном доверительном интервале через соответствующий элемент ЗАПРЕТ 15, на запрещающем входе которого сигнал от блока 14 сравнения отсутствует, открывает соответствующие элементы И

)16, 17, разрешая прохождение оценки среднеквадратичного отклонения искажающего процесса и оценки контроля достоверности определения среднеквадратичной погрешности результатов измерения через элементы ИЛИ 18, 19 на соответствующие выходы устройства.

Случайные процессы, сформированные в результате суммирования в блоке 4 предыдущей ветви и определения абсолютных разностей в блоке 5 последующеи ветви обработк>), поступают в со ответствующие блоки 9 и 10 определения вероятности.

После возведения в квадрат значений вероятности, получаемых в блоке

9, сравнивают в блоке 13 сравнения полученные интегральные функции распределения F,, и F . Сравнение (2) может быть произведено., например, путем определения абсолютной разности между соответствующими значениями функции F и «(вычисления сум(z)) (z) мы абсолютных отклонений вероятностей, соответствующих одному и тому же порогу ограничений Z случайных процессов

) У() + )> У(q)). )())) Ф> У(ц У(К

Ы

Равенство нулю абсолютных отклонений сравниваемых вероятностей свидетельствует о стационарности полученного в результате преобразований случайного процесса )>,) У () и несмещенности определяемых оценок среднеквадратичного отклонения шума. Результаты вычисления суммы абсолютных отклонений вероятности характеризуют степень отличия случайного процесса )" У(,, полученного в результате i-кратного применения разностного оператора, от эквивалентного ему в среднем стационарного случайного процесса и используются в предлагаемом устройстве сов89 84 88

Предлагаемое устройство позволяет за счет введения дополнительного критерия оценки исключения тренда из восстановленных результатов измерений повысить достоверность определения степени полинома, описывающего поведение информационного параметра, и достоверность оценок среднеквадратичного отклонения, что повы- 15 шает точность устройства. Одновременно в предлагаемом устройстве в отличие от известного обеспечивается возможность текущего контроля определения оценок среднеквадратичной 20 погрешности результатов измерений.

Формула изобретения местно с информацией о номере ветви обработки, начиная с которого совпадают оценки статистик, сравниваемые в блоках 14 сравнения для контроля достоверности определения среднеквадратичной погрешности восстановления результатов измерения.

Устройство для контроля достоверности информации, содержащее первый элемент ИЛИ и К каналов обработки информации, первый из которых состоит из первого элемента задержки, вход которого объединен с первым входом первого блока определения абсолютной разности и подключен ко входу устройства, выход первого элемента задержки соединен со вторым входом 35 первого блока определения абсолютной разности, выход которого через последовательно соединенные первый сумматор и блок нормирования соединен с первыми входами первого элемента И и первого блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, каждый из последующих (К-1) каналов обработки информации состоит из первого элемента 4 задержки, вход и выход которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого соединен непосредственно с перВым и через ВТороН элемент задержки со вторыми входами первого блока определения абсолютной разности, выход которого через последовательно соединенные первый сумматор и блок нормирования с первыми входами первого элемента И и первого блока сравнения, выход первого блока сравнения соединен с первым входом элемента

ЗАПРЕТ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, вход первого элемента задержки второ- щ го канала обработки информации подключен ко входу устройства, вход первого элемента задержки каждого из последующих (К-2) каналов обработки информации соединен с выходом блока 65 вычитания предыдущего канала обработки информации, второй вход первого блока сравнения каждого из К каналов обработки соединен с выходом блока нормирования последующего канала обработки информации, второй вход элемента ЗАПРЕТ каждого из (K-1) каналов обработки информации соединен с с выходом первого блока сравнения предыдущего канала обработки информации, выходы первых элементов И всех К каналов обработки информации соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом устройства, о т л и ч а в щ е е с я тем, что с целью повышения точности устройства, в него введены второй элемент

ИЛИ, (К+1) и канал обработки информации, состоящий из блока вычитания, блока определения абсолютной разности и элементов задержки, выход первого элемента задержки соединен с первым входом блока вычитания, выход которого непосредственно и через второй элемент задержки соединен соответственно с первым и вторым входами блока определения абсолютной разности, вход первого элемента задержки объединен со вторым входом блока вычитания и подключен к выходу блока вычитания

К-того канала обработки информации, в каждый из К каналов обработки информации введены второй блок определения абсолютной разности, второй сумматор, второй блок сравнения, квадратор, блоки определения вероятности, второй элемент И и третий элемент задержки, вход которого объединен с первыми входами первого и второго блоков определения абсолютной разности, второй вход второго блока определения абсолютными разности соединен с выходом третьего элемента задержки, выход второго блока определения абсолютной разности соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока определения абсолютной разности, выход второго сумматора через последовательно соединенные первый блок определения вероятности и квадратор соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока определения вероятности, выход второго блока сравнения соединен с первым входом второго элемента

И, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, вход второго блока определения вероятности каждого из К каналов обработки информации соединен с выходом первого блока определения разности последующего канала обработки информации, выход второго элемента И каждогo из К каналов обработки информации соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выход ко89 84 88

ВНИИПИ Заказ 11955/68 Тираж 638 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 торого соединен со вторым выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство С СI

Р 739618, кл. G 08 С 25/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2749381,кл. G 08 С 25/00, 1979, (прототип).