Устройство для контроля стационарности случайного процесса Советский патент 1985 года по МПК G06F17/18 

рой группы и к выходу 1-го элемента ИЛИ второй группы, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом i-гб элемента И третьей группы и с выходом элемента И И первой группы, четвертый вход j-ro элемента И первой группы и третьи входы первого и N-ro элементов И первой группы подключены соответственно к прямым выходам триггеров группы, инверсные выходы которых соединены с вторым входом i-ro элемента И второй группы,, третьи в1соды которых подключены к выходу Меньше i-ro блока сравнения группы, -выход Больше которого соединен с третьими входами первого и N-ro и четвертым входом J-ro элементов И второй группы, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента И и соединен с прямым выходом тр.иггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выходы второго счетчика и второго регистра соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, выход Больше которого подключен к первому входу шестого элемента И, выход Меньше блока сравнения соединен с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом шестого элемента И и подключен к инверсному выходу элемента ИЛИ, выходы шестого и седьмого элементов И являются соответственно выходами Нестационарность и Стационарность устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТАЦИОНАРНОСТИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее группу из N счетчиков, первый счетчик, группу из N регист- ров, первый регистр, группу из N блоков сравнения, первую группу элемен-гс тов И,первый элемент И, выход Мень ше i-го блока сравнения группы подключен к первому входу i-ro элемента И группы ( i 1, N), выход Больше i-ro блока сравнения группы со.единен с вторым входом ( 1+1)-го элемента И первой группы, первые входы блоков сравнения группы объединены и подключены к информационному входу устройства, второй вход i-ro блока сравнения группы соединен с выходом i-го регистра группы, о т л и чающеес.я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения стационарности случайного процесса и формирования дифференциальных гистограмм, в него введены вторая и третья группы из N элементов И, первая и вторая группы из N элементов ИЛИ, группа из N триггеров, триггер, элементы И, элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, блок сравнения, коктаратор, второй счет- чик, второй регистр, причем выход первого регистра соединен с первым выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, суммирующий- и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых .объединены с третьими входами j-x (,N-l) элементов И первой группы, вторыми входами первого и Ц-го элементов И первой группы, первыми входами элементов И второй группы и подключены к выходу третьего элемента И, первый вход которого объединен с первым входом четвертого элемента И, и соединен с тактовым входом устройства, второй вход треть(Л его элемента И подключен к инверсно-му выходу пятого элемента И, прямой выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого подключен к прямому выходу элемента ШШ,Вход которого ю соединен с прямым выходом i-ro эл«о о оо : мента ИЛИ первой группы и объединен .. с первым входом i-ro элемента И треть ей группы,вторые входы которых объединены со счетным входом второго счетчика и подключены к выходу четвертого элемента И, единичный вход триггера объединен с единичными входами триггеров грзшпы и соединен с выходом компаратора, нулевой вход i-ro триггера группы подключен к инверсному выходу i-го элемента ИЛИ первой группы, каждый вход которого соединен с выходом одноименного разряда i-ro счетчика группы, суммирующий и вычитающий входы которого под;ключены к выходу i-ro элемента И вто

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для анализа распределений случайных величин и для контроля стационарности слу- 5 чайных процессов. 1

Цель изобретения - расширение функиональных возможностей за счет опрееления стационарности случайного роцесса и формирования дифференци- Ю альных гистограмм.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содерлотт N регистров 1, регистр 2, регистр 3, N+1 блоков А 15 и 5 сравнения, компаратор 6, N+1 счетчиков 7, счетчик 8, счетчик 9 три группы по N+2 элементов И 10-12,. две группы по Nrfl элементов ИЛИ 13 и 14, группы из W+1 триггеров 15, 20 элемент ИЛИ 16, элемент ИЛИ-НЕ 17 и пять элементов И 18-22, информационный 23 и тактовый 24 входы и выходы 25 и 26 устройства.

Принцип работы устройства при осу- 25 ществлении контроля стационарности случайного процесса заключается в сравнении двух гистограмм распределения амплитуд случайной функции, полученных в различные отрезки вре- зо мени. Для сравнения гистограмм авто .

матически проводятся две серии статистических экспериментов. При проведении первой серии экспериментов осуществляется накопление информации в счетчиках 7 и 8} при проведении второй серии - считьшание информации.

Устройство работает следующим образом.

. В исходном состоянии реверсивные счетчики 7 и 8 и счетчик 9 уста-, новлены в нулевое состояние, триггеры 15 также установлены в нулевое состояние, соответстующее подаче разрешающего потенциала на входы элементов И 10, в регистры 1 занесены значения границ интервалов гистограммы амплитуд входной функции а, а,.., а, ... а, в регистр 3 занесено максимально допустимое значение разности частот абсолютных попаданий для каждого из разрядов гистограммы, определяемое по -критерию А.Н.Колмогорова.

На информационный вход 23 устройства в цифровом коде подаются значения амплитуд входной функции. По ступление тактовых сигналов на вход 24 устройства соответствует съему информации. Поданные на информационный.вход 23 устройства значения функции X могут принадлежать одному из следующих трех интервал ов числовой оси - « а ; ja, а,,,; ац ,+ юС , при этом в первом И третьем случаях соответственно с первого выхода первог и второго выхода N-ro блока 4 сравне ния на входы соответствующих элемент И 10 и 11. подается разрешающий потен циал. Во втором случае всегда найдут ся два блока А сравнения с. номерами i и 1-1 (,3, .„о, N), устанавлив ющие факт истинности неравенств (X а j и (сх 7 а j ) , в результа те чего с первого выхода i-ro и с второго выхода (1-1)-го блока 4 срав нения подаются на два входа i -х элементов И 10 и М разрешающие потенциалы. Поданный на вход 24 устройства тактовый импульс через открытый элемент И 10 поступает на суммирующие входы (N+2)-ro счетчика 8 и одного из N+1 счетчиков 7, При поступлении на вход 24 второго тактового сигнала осуществляются процессы,аналогичные описанным вьщге, Идентичные . процессы происходят до тех пор, пока содержимое счетчика 8 не будет равно записанному в регистр 2 заданному числу формирований гистограммы, При равенстве содержимых счетчика 8 и регистра 2 на выходе компаратора 6 формируется разрещающий потенциал, устанавливающий все триггеры 15 в единичное состояние, при котором каждый поданный на вход 24 устройства тактовый сигнал через открытый элемент И I1 поступает на вычитающие вкодь ( N+2 )-го счетчика 8 и одного из N+1 счетчиков 7, Аналогичные процессы происходят до тех пор, пока при поступлении некоторого V-ro тактового сигнала содержимое какого-либо счетчика 7, например 1-г не будет равно нулю. Нулевой код 1-го счетчика обуславливает появление разрешающего потенциала на ,инверсиом выходе 1-го элемента ИЛИ 14, устанавливающего 1-й триггер 15 в ну левое состояние, открывая 1-й элемен И 10 и закрывая 1-й элемент И 11. При поступлении на вход 24 следующих за V-M тактовых сигналов, в зависимости от состояний триггеров . 15, каждый из сигналов проходит либо на суммирующий, либо на вычитающий вход одиого из N+1 счетчиков 7 и на вычитающий вход ( N+2)-ro счетчика 8, 00 Так осуществляется вычисление модуля разности между числом попаданий в каждом из интервалов значений амплитуд исследуемой в первой и второй сериях статистических экспериментов . При равенстве нулю содержимого счетчика 8 на выходе элемента ИЛИ- НЕ 17, как и на прямом выходе элемента И 20, - разрешающий потенциал, который подается на вторые входы элементов И 18 и 19, устанавливая группу W+1 триггеров в состояние, соответствзтощее подаче тактовых импульсов на вычитающие входы, причем элемент И 18 закрыт запрещающим потенциалом, поданным с инверсного вы-, хода элемента И 20, Таким образом, в каждом k-м счетчике 7 ( ,2,,,.,N+1) находится разность между числом попаданий в К-й интервал значений случайной функции в ходе проведения первой и второй серий статистических экспериментов , Если содержимое хотя бы одноГо счетчика 7 не равно нулю, то с прямого выхода первого элемента ИЛИ 16 на вход элемента И 19 подается разрешающий потенциал. Сигналы с входа 24 через элемент И 19 подаются на входы элементов И 12 и счетчика 9, При этом, если содержимое 1-го счетчика 7 равно нулю,, то с инверсного вы хода 1-го элемента ИЛИ 14 подается на вход соответствующего элемента И 12 потенциал, запрещающий прохождение импульсов на вход счетчика 7, На вход счетчика 9 постзшают импульсы до тех пор, пока не будут равны нулю содержимые всех счетчиков 7, обеспечивая перезапись в счетчик 9 максимального из чисел находящихся в счетчиках 7. Если содержимое всех счетчиков 7 равно нулю, то на прямом выходе элемента ИЛИ 16 будет потенциал, запрещающий дальнейшее прохождение через элемент И 19 с входа .24 устройства тактовых сигналов, на инверсном выходе элемента ИЛИ 16 будет разрешающий потенциал, свидетельствующий об окончании эксперимента. Результатом проведения эксперимента является соотношение содержимых счетчика 9 и регистра 3, Если записанное в счетчик 9 содержимое максимальной разности между числами поS . 120 паданий в каждом из интервалов случайной функции меньше допустимой величины содержимого регистра 3, то процесс считается стационарным, в этом случае с первого выхода схемы 5 сравнения через элемент И 21 на первый выход 25 устройства подается разрешающий попотенция, в противном случае с второго выхода блока 5 сравнения разрешающий потенциал, поданный через элемент И 22 на выход 26 устройства, 00 свидетельствует о нестационарности процесса, Предлагаемое устройство обеспечивает решение задач контроля стационарности случайных процессов и формирования дифференциальных гистограмм, причем обеспечивается контроль стационарности не только нормального эргодического процесса, но и про- с любым законом распределения амплитуд случайной функции.