Устройство для определения статистических параметров случайных сигналов
ОП ИСАНИЕ
И ЗОБРЕТЕ Н Иэе
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсимк
Социалистическик
Республик
<и934486
{61) Дополнительное к авт. санд-ву У517895 (БI)М. Кд. (22) Заявлено 20, 10 ° 80 (21) 2995828/18-24
I с присоединением заявки М
4 06 Г 15/36
Гоеударстваниый кееюет
СССР ао делаи изебретеиий и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 07. 06. 82. Бюллетень М 21
Дата опубликования описания 07.06 . 82 (53) УДК 681.3 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Б.Ф,Иванков, В.Я,Перевознюк и В.Н.Холин
- l (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ
ПАРАИЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ
Изобретение относится к вычислительным устройствам, предназначенным для определения статистических параметров случайных сигналов, преимущественно нйзкочастотных, в реальном масштабе времени, и может быть использовано в различных областях науки и техники.
По основному авт.св. 1Р517895 из" вестно устройство для определения статистических .параметров случайных сигналов, содержащее блок эталонных делителей, селектор, блок задания исходной информации, коммутатор, интегратор, блок сравнения, блок нор IS мирования напряжений, блок запускаостанова и блок управления, блок интеграторов, входы которого соединены с селектором, а выходы через коммутатор подключены к первому выходу блока нормирования, второй вход которого соединен с выходом интегратора и с первым входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, а второй вход - к первому выходу бгока эталонных делителей, второй выход которого соединен с входом интегратора, а третий выход — с первым входом селектора, второй вход которого подключен к блоку задания исходной информации, а третий вход соединен с выходом блока запуска-останова, соединенного с выходом блока управления и входом коммутатора Я.
Процесс обработки, информации в предлагаемом устройстве автоматизирован не полностью, так как, обычно ставится еще задача последующего сглаживания или выравнивания полученного статистического ряда, поскольку опытно полученная гистограмма характеризуется, как правило, значительным перепадом координат, особенно в случае небольшой длительности записи.
Цель изобретения — сокращение продолжительности обработки сигна6 4 нов, где k = 0,1,2,...,N; величина напряжения, подаваемого селектором
2 на блок 1 интеграторов; величина напряжения, подаваемого на блок 8 сравнения для задания общего времени обработки случайного процесса. Включение устройства осуществляется при помощи блока 12 запуска-останова.
Напряжение, представляющее собой реализацию исследуемого случайного процесса Х (т), поступает на вход селектора 2, который, в зависимости от величины мгновенного значения процесса Х. (t), соединяет один из входов блока 1 интеграторов с блоком
10 эталонных делителей напряжения. . Вследствие этого к выбранному k-uy интегратору прикладывается постоянное напряжение U > и выходное напряжение интегратора за время t +,< пребывания .случайной величины в пределах под диапазона (X„, х ) увеличивается на велнчинудй = ивх tK K+
В Отличие от .схемы прототипа где все остальные ветви с интеграторами остаются отключенными от селектора 2, в устройстве, благодаря наличию резисторов 3 связи, накопление производит не только k-ый, но и другие интеграторы, причем зарядный ток i 1, выбранного,,k-ro интегратора, максимален, а токи остальных интеграторов имеют меньшие значения по сравнению с k-ым. Смысл . этого состоит р том, что появлению некоторого значения хк к+ случайной
I величины придается не абсолютный смысл, а считается, что вместо величины Х „+„могли бы появиться и друlC>K+4 гие близкие значения, но только с меньшей вероятностью. Такое понимание статистических измерений лежит в основе известного математического метода функциональных вкладов, который разработан для повышения скорости сходимости статистической оценки Q(x) плотности распределения случайной величины (гистограммы) к ее истинному значению f(x) . Суть метода состоит в том, что статистическую оценку f (х) представляют в виде нормированной суммы весовых функций х>= " ф ("-" ) где N — число измерений;
oC. - константа;
a(" "" ) - весовая функция. ь| О У
3 93448 лов посредством сглаживания гистограммы в процессе записи.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения статистических параметров случайных сигналов содержит сглаживающие резисторы, причем входы i-го и i+1-го (=1,...,n-1) интеграторов блока соединены через соответствующие сглаживающие резисторы, а входы пер.- 10
Bbro и последнего интеграторов блоl ка через сглаживающие резисторы подключены к шине нулевого потенциа.ла устройства, На фиг. 1 приведена структурная 15 схема устройства; на фиг. 2 - график зарядных токов интеграторов, на .фиг. 3 - гистограммы распределения случайного процесса а) в схеме прототипа б) в схеме предлагаемого
„7 устройства.
Устройство содержит блок 1 интегв раторов 1,...1, селектор 2, сглаживающие резисторы 3, 4, коммутатор, блок 6 нормирования напряжений, интегратор 7, блок 8 сравнения, блок 9 управления, блок 10 эталонных делителей, блок 11 задания исходной информации, блок 12 запуска-останова.
В устройстве входы блока 1 интеграторов подключены к селектору 2, а между собой соединены резисторами 3; кроме того входы первого и последнего.интеграторов связаны через резисторы 4 с общей шиной устройства.
Выходы блока 1 через коммутатор 5
35 подключены к первому входу блока 6 нормирования, второй вход которого соединен с выходом интегратора 7 и с первым входом блока 8 сравнения, 40 выход которого подключен к входу блока 9 управления, а второй вход — к первому выходу блока 10 эталонных делителей. Второй выход блока 10 эталонных делителей соединен с входом
45 интегратора 7, а третий выход - с первым входом селектора 2, второй вход которого подключен к блоку 11 задания исходной информации, а третий . вход соединен с выходом блока 12 запуска-останова, соединенного с выходом блока 9 управления и входом коммутатора 5.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы на блоке 10 эталонных делителей устанавливаются: величины напряжений, задающие границы интервалов (хк, хк+.,) поддиапазо6 d тическую оценку плотности распределения в укаэанном поддиапаэоне.
И)()= )=1 Для считывания этих результатов с выхода блока интеграторов 1 и блока 8 сравнения подается сигнал управления на коммутатор 5, который .опрашивает последовательно все интеграторы блока 1 и через блок 6 нормирования выдает нормированные значения напряжений на регистрацию, которая представляет собой закон распределения случайной величины X(t) . Эффект от применения предлагаемого устройства состоит в том, что результат измерений уже не нуждается в сглаживании (выравнивании), которое требует дополнительной затраты вре" мени исслеаователя. Сказанное иллюстрируется гистограммами на фиг. 3, На первой из них (а) показан результат измерений f (x) в схеме прототи" па, а на второй (б) представлена гистограмма распределения f<(x) того мощью предлагаемого устроиства. Сглаживания в достаточно плотном ряде точек гистограммы весьма удобны для их последующего использования в ЭВИ, для генерирования случайных последо, ательностей с заданным распределением. В целом использование устройства дает сокращение продолжительности исследований эа счет дальнейшей их автоматизации. Формула изобретения устройство для.определения статистических параметров случайных сигна-. лов по авт.cs. И 517895, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения продолжительности обработки сигналов, оно содержит сглаживающие резисторы, причем входы 1-го и i+1-го (i = 1...,,n-1) интеграторов блока соединены через соответствующие сглаживающие резисторы, а входы первого и последнего интеграторов блока через сглаживающие резисторы подключены к шине нулевого потенциала устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР и 517895, кл. G 06 F 15/36, 1976 (прототип). 5 93448 В предлагаемом устройстве выражению весовой функции соответствует график распределения зарядных токов в интеграторах (фиг.2), соответствующих тому интегратору k, который в данный момент подключен с помощью селектора 2 к блоку 10. Форма этой зависимости определяется отношением сопротивления R резисторов связи 3 к входному сопро- 0 тивлению R15> интеграторов: чем больше величина Кс /R><, тем меньше ответвляется ток в соседние интеграторы и токи 1,, к уменьшаются по сравнению с 1 Настройка Rgy>7 R>X 15 соответствует доверчивой интерпретации результатов отдельных измерений, характерной,, в частности, для прототипа. И наоборот, когда величины Всв и R с о0и з3м е р и м bы, это обоэнача- ?о ет, что к измерению подходят с известным недоверием; такой выбор сопротивления ЙВ„ рекомендуется при малой длительности измерений или при регистрации процессов с большой .25 же процесса X(t), полученная с по1 Резисторы 4, связывающие первый и последний интеграторы с шиной нулевого потенциала устройства, служат для того, чтобы вид функции распределения зарядных токов по интеграто- . рам не зависел от номера поддиапазона, выбранного селектором 2. Сопро". тивление йо„ этих резисторов выбира" ются равным входному сопротивлению 35 бесконечной последовательности интегрирующих ячеек, включая резисторы 3. В этом случае конечный ряд измерительных цепей можно считать частьв Ю их бесконечного ряда, и указанное нежелательное явление не имеет места. При изменении случайной величины X(t) селектор 2 отключает данный интегратор и одновременно замыкает новую ветвь соседнего интегратора, 45 соответствующую новому поддиапазону, в какой попала случайная величина X(t) Таким образом, интеграторы накапливают уровень напряжения, который с учетом выбранной меры недовер- 5@ чивости к результатам отдельных измерений определяет время t пребывания процесса X(t) в каждом из поддиапазонов (Х„, Хк+ ). Значение времени t, отнесенное к общей длительности измерений, представляет собой статис934.486 Я И )Г И Я Составитель В.Фукалов Редактор И,Ковальчук Техред M.Tenep Корректор И.Муска Заказ 3938/46 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного коийтета СССР по делам изобретений и открытий 113D35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
