Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к статистической измерительной технике, предназначено для определения статистических характеристик случайных процессов.

Известно устройство, вычисляющее оценку двумерной плотности вероятности, содержащее интегратор, два компаратора, генератор тактовых импульсов, линию задержки, триггер, нелинейный преобразователь, элемент И, ключ, фазовращатель, два генератора гармонических сигналов, входом устройства является первые входы компараторов, к второму входу первого из которых подключен первый вход генератора тактовых импульсов, второй выход его - к второму входу второго компаратора и через линию задержки - к установочному входу триггера, подключенного к выходу первого компаратора и т.д . i .

Недостатком этого устройства является определение каждого значения последовательно во времени, т.е требуется многократное предъявление одной и той же реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения двумерной плотности вероятности. Устройство содержит компаратор, линию задержки и ключ, входы которых являются входами устройства. Выход линии задержки соединен с вторыми входами компаратора и ключа, управлягаций вход которого соединен с выходом компаратора. Кроме того, устройство содержит два амплитудных дискриминатора на И выходов и треугольную матрицу счетчиков импульсов, состоящую из последовательно соединенных схем совпадения на два входа и счетчиков, причем i-и выход первого амплитудного дискриминатора соединен с первыми входами схем совпадения i -и строки, а J -и выход второго амплитудного дискриминатора соединеИ с вторыми входами схем совпадения -; -го столбца. Входы первого и второго амплитудного дискриминатора соединены соответственно с первым и вторым вык.одами ключа, а выходы счетчиков служат выходами устройства 2 .

Недостатком этого устройства является измерение только одной статистической характеристик двумерной плотности вероятности.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач, а именно иэ.мерение, кроме двумерной, условной и одномерной плотностей вероятности,

Указаннвя цель достигается тем, что в основное устройство для определения плотности вероятности случайного процесса, содержащее линию задержки, компаратор, ключ, амплитудные дискриминаторы и блок оцки плотности вероятности, содержащий п каналов, где М - количество оценок, при этом каждый ( -и канал, где1-1-И, содержит (г)+1)- элементов И и счетчиков, счетный вход каждого счетчика -го канала соединен с выходом соответствуквдего элемента И своего канала, первые входы элементов И -го канала объединены и подключены к -му выходу первого амплитудног9 дискриминатора, вторые входы j-х элементов И всех каналов объединены и подключены к j -у выходу, где , второго амплитудного дискриминатора, входы амплитудных дискриминаторов соединены соответственно с прямым и инверсным выходами ключа, первый информационный вход которого объединен с входом линии задержки, с первым входом компаратора и является входом устройства, управляющий вход ключа соединен с выходом компаратора, второй вход которого объединен с вторым информационным входом ключа и соединен с выходом линии задержки, оно содержит п-Бходовые сумматоры и интерполяторы по числу каналов блока оценки двумерной плотности,п(и-и)/2- входной сумматор и в каждом канале блоки деления по числу элементов И в канале, при этом первый вход блока деления в каждом канале объединен с соответствукщим входомГ|(ичМ/2-входового сумматора и соединен с выходом соответствующего счетчика своего канала, вторые входы блоков деления всех каналов объединены и подключены к выходу п(й41)/2-входового сумматора, одноименные входы И-входовых сумматоров и интерполяторов в каждом канале попарно объединены и подключены к выходу соответствующего блока деления своего канала, выходы интерполяторов и h -входовых сумматоров являются соответствующими выходами устройства,

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит компаратор линию 2 задержки и ключ 3, входы которого являются входами устройства. Выход линии 2 задержки соединен с вторыми входами компаратора 1 и ключа 3, управлягаций вход которого соединен с выходом компаратора 1. Кроме того, устройство содержит два амплитудных дискриминатора 4 и 5 на п выходов и блок 6 оценки двумерной плотности вероятности, выполненный на треугольной матрице, содержащей п каналов, каждый из которых содержит элементы И 7 на два входа и счетчики-ij 8 причем -( -и выход первого амплитудного дискриминатора 4 соединен с первыми входами (n + l)--i элементов И 7 -i -го канала, а j -и выход второго амплитудного дискриминатора 5 соединен с вторыми входами j -к элементов И 7 где j rl-n). Входы первого и второго амплитудных дискриминаторов 4 и 5 соединены соответственно с прямым и инверсным выходами ключа 3.

Устройство содержит также блоки 9 деления по числу элементов И, сумматор 10 нa))|7 входов, п входовые интерполяторы Пии -входовые сумматоры 12 по числу каналов. Сумматор 10 предназначен для наполнения суммарной текущей оценки двумерной плотности вероятности, а блоки 9 деления - для нормирования текущей оценки двумерной плотности. Первые входы блоков 9 деления связаны с выходами соответствующих счетчиков 8 (импульсов), вторые входы - с вьлходами сумматора 10, и(п + О /2 счетчиков 8 (первый вход к выходу счетчика 8-11, второй - счетчика 8-12 и т.д., последний - к выходу счетчика В-пп). Входы интерполятора 11 и сумматора 12 каждого}-го канала объединены ппарно и связаны с выходами соответствующих блоков 9 деления, а выходы интерполяторов 11 и сумматоров 12 так же, как и выходы блоков 9 деления, являются выходами устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал X (t) подается на первый вход компаратора 1 и линию задержки 2 и первый вход ключа 3. Одновременно с выхода линии 2 задержки на вторые входы компаратора 1 и ключа 3 поступает задержанный на времяо сигнал x(i-). Компаратор 1 сравнивает величины текущего х (-t ) и задержанного x(t-С значений сигнала и формирует на выходе импульс, поступающий на управляющий вход ключа 3. В зависимости от полярности управляющего импульса ключ 3 пропускает исследуемый сигнал X (-t) на вход первого амплитудного дискриминатора 4 или второго амплитудного дискриминатора 5, задержанный сигнал х (l-l поступает на вход другого амплитудного дискриминатора 5 или 4.

Амплитудные дискриминаторы работают следующим образом. Если значение сигнала находится внутри

одного из заданных амплитудных интервалов uh j а значение задержанного сигнала х(t -1 ) внутри интервала ihj , то на ( -м выходе первого амплитудного дискриминатора 4 5 и- на J -м выходе второго аииплитудного дискриминатора 5 формируются сигналы, в результате чего срабатывает соответствующий элемент И 7, что фиксируется соответствукщим

0 счетчиком 8.

Таким образом, за время предъявления случайного сигнала в счетчиках 8 накапливается информация о двумерной плотности вероятности.

5 Но эта информация ненормирована и по мере предъявления новых реализаций неограниченно нарастает. Эта информация с выходов всех счетчиков поступает на сумматор 10, а

0 суммарная оценка двумерной плотности подается на второй вход блоков 9 деления, на первый вход которых поступает информация с выхо- , дов счетчиков 8. В результате с вы5 ходов блоков 9 деления снимается

нормированная оценка двумерной плотности вероятности. Одновременно по каналам (строкам) матрицы блока б формируется информация об услоQ вных плотностях вероятности: на первом канале о плотности()/х - t , с) на втором (с учетом блоков 9-11) о плотности , t) и т.д. Поскольку выходы первых в канале блос ков связаны с входами интерполятора 11 первого канала, с его выхода снимается функцияf ( - ) Kopt ректирующаяся по мере корректировки информации на блоках 9 деления при ::1. Аналогичным образом с выхода

интерполятора 11 (-2) снимается условная плотность1(х t/х .t , Cl. поступаицая с блоков 9 (л 1, , j2) и т.д.

Кроке того, информация с блоков

5 9 поступает на и входы сумматора 12 первого канала для накопления информации об одномерной плотности СО () в интервале ( О, h, ) с блоков 9 второго канала - на п входы

0 сумматора 12 второго канала для накопления данных об одномерной .плотности (j (х) в интервале (htjh) и т.д. В итоге на сут маторах 12 образуется интерполяция в п точках

5 одномерной плотности со (х). Здесь используется известное равенство L

UbU4-t,4,1dXt-

0 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно измерить двумерную и условную плотности вероятности при однократном предъявлении реализаций

5 случайного процесса.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее линию задержки, компаратор, ключ, амплитудные дискриминаторы и блок оценки плотности вероятности, содержащий п каналов, где п - количество оценок, при этом каждый , -и канал, где 4 - 1-п, содержмт (n+l)-i элементов И и счетчиков, счетный вход каждого счетчика i --го канала соединен с выходом соответствукиего элемента И своего канала, первые входы элементов И i -го канала объединены и подключены к л -му выходу первого амплитудного дискриминатора, вторые входы 1-х элементов И ёсех каналов объединены и подключены к J -у выходу, где j-1-n, второго амплитудного дискриминатора, входы амплитудных дискриминаторов соединены соответственно с прямым и инверсным выходами ключа, первый информационный вход которого объединен с входом линии задержки, с первым входом кЬмпаратора и является входом устройства, управлягаций вход ключа соединен с выходом компаратора, второй вход которого объединен с вторым информационным входом ключа и соединен с выходом линии задержки, отличающее ся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержитП -входовые сумматоры и интерполяторы по числу каналов блока оценки двумерной плотности,п(пм)/2 - входовый сумматор и в каждом канале блоки деления по числу элементов (Л И в канале, при этом первый вход блока деления в каждом канале объеди- ней с соответствующим входом ri(nfi)/Z входового сумматора и соединен с выходом соответствукхг1его счетчика своего канала, вторые входы блоков деления всех каналов объеди-. нены и подключены к выходу п(м4А)/2 входового сумматора, одноименные ; входы п -входовых сумматоров и ин- 00 терполяторов в каждом канале попарна объединены и подключены к выходу соответствующего блока деления 00 О5 своего канала, выходы интерполяторов и п-входовых сумматоров являются соответствующими пыходами устройства.