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

элемента.И, второй вход которого подключен к первому выходу триггера, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход блока оценки среднеквадратического отклонения соединен с входом блока умножения, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом блока оценки матеметического ожидания.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для определения характеристик случайных процессов.

Известно устройство для определения стационарности случайного процесса, содержащее преобразователь аналог-код, первый выход которого соединен с входом первого делительного блока, второе делительное устройство, элементы И, элемент НЕ, триггер, третье делительное устройство, реверсивные счетчики, вычитающие счетчики, элемент ИЛИ, генератор считывающих импульсов 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения стацио.нарности, содержащее блок задания начальных условий, логический блок {зазрешения сравнения, блок запоминания, выход которого подключен к. первому входу блока сравнения, блок формирования, блок управления, блок анализа гипотез и источник синхроимпульсов.

Устройство осуществляет проверку, стационарности случайного процесса способом непараметрического оценивания, а именно на основании критерия тренда (инверсий). Например, если в каком-либо ряду из N наблюдений, записанных в запоминающем устройстве в порядке их получения, за некоторым выбранным числом следует меньшее по величине, то в этом случае имеет место инверсия. Таким образом подсчитывается общее число инверсий А, т.е. для всех наблюдаемых значений, и сравнивается с двумя числами: минимальное распределение числа инверсий и АМДКО максимальное распределение числа инверсий С21

Недостатки известных устройств заключаются в низкой точности оценки стационарности.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения стационарности случайного процесса, содержащее первый блок сравнения, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, первый блок запоминания, формирователь импульсов, аналого-цифровой преобразователь блок управления, генератор импульсов, содержит второй блок запоминания, счетчик, третий блок сравнения, счетчик выборки, первый и второй счетчики адресов, блок ключей переписи кодов, два элемента И, триггер, делитель частоты, блок оценки среднеквадратического отклонения,блок оценки математического оясидания, блок умножения, сумматор, элемент ИЛИ, а блок управления содержит два формирователя импульсов, при, этом первые входы первого и второго элементов И объединены со счетными входами счетчика выборки, первого счетчика адреса, с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и подключены к выходу генератора импульсов, выход аналого-цифрового преобразователя соединен .с информационными входами первого и второго блоков запоминания, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом счетчика, выход которого подключен к первому входу первого б.чока сравнения, выход первого формирователя импульсов блока управления соединен с управляющими входами первого и второго блоков запоминания, с управляющими входами первого и второго счетчиков адресов: и с входом триггера, выход второго формирователя импульсов Блока управления соединен с управляющим входом сумматора, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, адресный вход первого блока запоминания соединен с выходом первого счетчика адреса, кодовый вход которого подключен к выходу блока ключей переписи кодов, информационны вход которого объединен с адресным входом второго блока запоминания и соединен с выходом второго счетчика адреса, счетрый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первьй вход элемента ИЛИ объединен с управляющим входом блока ключей переписи кодов и соединен с выходом формирователя импульсов, вход которог подключен к первому выходу делителя частоты, второй выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов блока управления, выход счетчика выборки соединен с входом второго формирователя импульсов блока управления и с входами блока оценки среднеквадратического отклонения и блока оценки математического ожидания, второй вход элемента ИЛИ; соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу триггера, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен -к входу ; ;елителя частоты, выход блока оценки среднеквадратического отклонения соединен с входом блока умножения, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом блока оценки математического ожидания.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок управ Цения.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, аналого-цифровой преобразователь 2, первый 3 и второй 4 блоки . запоминания, первый счетчик 5 адреса, первый элемент И 6, элемент ИЛИ 7, эторой счетчик 8 адреса, триггер 9, второй элемент И 10, счетчик 11 (объема) выборки, блок 12 управления, третий блок 13 сравнения, счетчик 14, управляемый делитель 15 частоты, формирователь 16 импул/ьсов,

блок 17 ключей переписи кода, сумматор 18, блок 19 оценки среднеквадратического отклонения,блок 20 оценки математического ожидания, блок 21 умножения, первый блок 22 сравнения, второй блок 23 сравнения. Блок управления (фиг. 2) состоит из первого 24 и второго 25 формирователей импульсов.

0 В основу работы устройства положе- но соображение, что монотонное изменение ординат реализации стационарного процесса маловероятно. Исполь- зуя нормальность распределения пере-

5 менной А, решающее правило для альтернативы убывающего тренда можно записать в виде:

A MCAl DCATXcc, 0 для возрастающего тренда

A MHAl-Dl-ftlXoi,,

5 где М А1 ь - математическое

ожидание числа . инверсий J ОГАЪ-- - дисперсия числа

инверсий;

М - число выборок; .

0 V - квантиль нормированной функции нормального распределения.

Устройство работает следующим

5 образом.

С приходом импульсов от генератора 1 в аналого-цифровом преобразователе 2 осуществляется преобразование значений реализации случайного про0цесса j поступающего на сигнальный вход, в цифровой код, поступающий на сигнальные входы запоминающих блоков 3 и 4. Одновременно импульсы генератора 1 поступают на вход перво5го счетчика 5 адреса и через первый элемент И 6, элемент ИЛИ 7 на вход второго счетчика В адреса. Элемент И 6 открыт по второму входу высоким потенциалом триггера 9, исходное сос0тояние которого выбрано таким, что второй элемент И 10 закрыт. С приходом импульсов счетчики 5 и 8 адреса переключаются, обеспечивая параллельную запись цифровых кодов с выхода преоб5разователя 2 в соответствующие ячейки запоминающих блоков 3 и 4.

При достижении необходимого объема, измерения N , которьй фиксируется счетчиком 11 (объема) выборки, с блока 12 управления на вход тригге ра 9 поступает сигнал, перебрасывающий его в другое состояние. При этом элемент И 6 закрывается, а элемент И 10 открывается. Кроме того, по команде блока 12 управления запоминающие блоки 3 и 4 ставятся в режим считывания, а первый 5 и второй 8 счетчики адреса сбрасываются в перво состояние. При этом информация из запоминающего блока 3 считывается в моменты прихода каждого импульса от генератора 1 и поступает на первый вход блока 13 сравнения. На втором входе блока 13 сравнения все это время присутствует цифровой код, соответствующий значению Х , так как счетчик 8 адреса находится в первом состоянии. Таким образом, блок 13 сравнения производит сравнение первого значения реализации v со всем последующими в моменты прихода импульсов генератора 1.

Если значение X-t больше любого значения V-i , то на выходе блока 13 сравнения появляется импульс, который просчитывается счетчиком 14, а если результат сравнения меньше или равен, то импульс не воз«икает. С приходом N -1 импульсов происходит сравнение со всеми последующими значениями. Кроме того, на выходе управляемого делителя 15 частот после цикла сравнений возникает импульс, управляющий работой формирователя 16, а именно: по переднему фронту формирователь 16 выдает короткий импульс, переводящий счетчик 8 адрса во второе положение, так что на ;второй вход блока 13 сравнения теперь подается цифровой код, соответствующий значению Xj v п° заднему фронту импульса с выхода управляемого делителя 15 частоты импульс формиро„вателя 16 переписывает код счетчика 8 адреса через блок 17 ключей переписи кода в сче.тчик 5 адреса, имеющего вход начальной установки числа. Таким образом, к моменту прихода следующего импульса от генератора 1 счетчик 3 адреса уже находцтся во втором состоянии, а в момент прихода импульса генератора счетчик 5 адреса перебрасывается в следующее состояние, соответствующее появлению на первом входе блока 13 сравнения цифрового кода значения Х

Таким образом, далее происходит сравнение числа Х,2 со всеми последующими, а результат сравнения (в случае , где г 3,N) накапливается в счетчике 14 и т.д. Когда закончится сравнение последней пары чисел XN-Д и Уц , на втором выходе блока управления возникает команда на сумматор 18, разрешающая выполнение арифметических операций. К этому времени по известному объему выборки К в блоке 19 определения оценки среднеквадратического отклонения записано значение . а в блоке 20 определения оценки математического ожидания вычислено значение MCAj Ввиду того, что для заданной степени 20 вычислено значение №А и для заданной степени доверия oi коэ(.Ьфициёнт УО известен (от объема N не зависит), то блок 21 осуществляет, масштабирование, т.е.перемножение оГдТ и ХА . Сумматор 18 выполняет операцию ИС-АЦ ч + л Ot-AlV (б случае проверки на убывающий тренд) и результат поступает на первый вход блока 22 сравнения, на второй вход которого поступает код количества инверсий А с выхода счетчика 14. Результат сравнения поступает на блок 23, который выдает исследователю информацию о том, стационарен или имеет тренд исследуемый участок реализации случайного процесса.

Таким образом, устройство позволяет производить анализ реализации на стационарность. Однако в отличие от известного позволяет определить в случае нестационарности знак тренда и имеет при этом большую мощность решающего правила, что позволяет уменьшить вероятность ложного принятия гипотезы стационарности. Эффективность изобретения заключается в сокращении объема измерений по сравнению с известным устройством (при той же вероятности принятия ложной гипотезы).

f

Фиг.г