Устройство для определения среднего значения случайного процесса Советский патент 1985 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения сред них значений нестационарных случайны сигналов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения воз можности определения среднего значения нестационарных сигналов. На чертеже показано функциональная .схема устройства. Устройство содержит первый ключ I,второй усреднитель 2, вычитатель 3, первый усреднитель 4, блок сравнения 5, счетчик 6, второй ключ 7, делитель частоты 8, генератор импул сов .-9, злемент 10 задержки, сумматор II,элемент зквивалентности 12, второй регистр 13, первый регистр 14, третий регистр 15 и четвертый регистр 16. Устройство для определения среднего значения случайного процесса ра ботает следуюпщм образом. Перед началом работы в зависимос ти от требуемой погрешности определения среднего значения и алгоритма, реализуемого вторым усреднителем 2, в первом регистре 14 назначается объ ем выборки ,ij при условии, что с выхода первого ключа 1 поступают некоррелированные выборки. Шаг дискретизации задается делителем частоты 8 с учётом его коэффициента деления и частоты генератора импульсов 9. В исходном состоянии счетчик 6 сброшен в ноль И для второго усреднителя 2 устанавливается минималь ный объем выборки , задаваемьш вторым регистром 13 Третьим регистром 15 устанавливается необходимый объ:ем выборки k, причем k N. При поступлении входного сигнала с информационного входа первого ключа 1 на второй усреднитель 2 происходит усреднение его значений по алгоритму текущего среднего на заданном объеме выборки Nn,ip. Небольшой объем выборки N обес печивает быструю сходимость алгоритма оценки среднего значения т„, но с . большой дисперсией результата. Напри мер, алгоритм оценки текущего среднего значения определяется по формуле J-3, , - x(i,b.t). -..ц -Ит(Л а дисперс11я оценки при условии некоррелированности выборок вычисляется по вьфажению Каждое последующее значение оценки т с второго усреднителя 2 вычитается из лредьщущего значения т, поступающего с элемента задержки 10, в вычитателе 3. Знаки разностей усредняются в первом усреднителе 4 на объеме выборки k,, заданном третьим регистром 15. Результат оценки Ajgj, знаков разностей ,, получаемый с первого усреднителя 4 по истечении каждого объема выборки сравнивается в блоке сравнения 5 с заданным числом uA. Число &А задается в четвертом регистре 16, При выполнении условия A. блоком сравнения 5 вырабатывается импульс сброса счетчика 6, а при выполнении обратного условия тек импульс сброса отсутствует. Известно, что сумма разностей знаков текущих оценок средних значений характеризует матрицу вероятностей переходов, причем до истечения , матрица вероятностей на участке стационарности симметрична и выполняется условие ,йА. Так как на объеме выборки N.;,| произойдет -q проверок этих условий., где q . По истечении объема выборки N нг участке стационарности выполняется условие ff uA и импульс .сброса счетчика 6 отсутствует. При этом с второго выхода делителя -частоты 8 через второй ключ 7 приходит сигнал на увеличение числа в счетчике6, а на выходе сумматора 11 пол гчится объем выборки, например, НТРК 2N.,. После прохождения заданного числа минимальных объемов выборки f., когда f-N. будет равно , заданному первым регистром 14, срабатывает элемент эквивалентности 12, который закрывает второй ключ 7. Таким образом, после прохождения объема выборки Y. выходе .второго усреднителя 2 будет оценка среднего значения случайного процесса с дисперсией, определяемой . При резком изменений среднего значения входного сигнала в оценке его появляется смещение. По истечении объема выборки k, заданного третьим регистром 15, с,помощью элемента за31

держки 10 и вычитателя 3 в первом ус реднителе А накапливается такое значение , что в блоке сравнения 5 вьтолняется условие . Это значит, что сумма разности знаков текущих оценок .средних значений характеризует.ся несимметричной матрицей вегроятностей переходов. Блок сравнения 5 вырабатывает импульс сброса счетчика 6 в ноль. С сумматора 11 второму усреднителю 2 будет задан мини334

м.альньй объем выборки , определенньм вторым регистром 13, что обеспечивает ускоренное устранение смещения оценки среднего значения сигнала. Для получения оценки среднего значения кусочно-стационарного случайного процесса с заданной погрешностью необходимо иметь интервал стационарности больше шага дискретизации сигнала, умноженного на объем выборки ,.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее первый и второй ключи, первый и второй усреднители, вьгчитатель,- счетчик, делитель частоты,блок сравнения, генератор импульсов,, выход которого подключен к входу делителя частоты, первый и второй выходы соединены соответственно с управляклцим входом первого ключа и с информационным входом второго ключа, вы- . ход которого подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу первого усреднителя, информационный вход которого соединен с. выходом вычитателя, первьй вход которого подключен к выходу второго усреднителя, информационный вход которого соединен с выходом первого ключа, информационный вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения среднего значения нестационарных сигналов., в него введены регистры, элемент задержки,, сумматор, элемент эквивалентности, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого регистра и к информационному выходу счетчика, выход элемента эквивалентности соединен с управляющим (Л входом второго ключа, информационный выход счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, выход сумматора соединен с управляющим входом второго усреднителя, выход которого через элемент задержки подО) ключен к второму входу вычитателя, 4 выход третьего регистра соединен с управляющим входом первого усредниоо со теля, выход четвертого регистра соединен с вторым входом блока сравнения.