Устройство для определения стационарности случайных процессов Советский патент 1986 года по МПК G06F17/18 

«1

Изобретение относится к автома- тике и вычислительной технике и может быть использовано для исследования случайных нроцессов, например для решения задач технической диаг- ностпки.

Целью изобретения является расширение функциональных Бозмолшостей путем определения момента нарушения стационарности исследуемого случайного процесса и момента отклонения его функции распределения вероят™ ностей от нормальной за счет определения типа распределения.

На фиг.I приведена функциональная схема устройства;, на фиг. 2 - схема узла сравнения.

Устройство содержит блок 1 преобразования Фурье, квадратор 2, блок 3 вычисления свертки, блок 4 преобра зования Фурье, синхронизатор 5, узел 6 сравнения, блок 7 задания начальных условий, блок 8 анализагипотезы, блоки 9 и 0 оперативной памяти, блок 11 вычисления суммы квадратов разностей и блок 12 сравнения.

Устройство работает следуюидам образом.

Одна из реализаций исследуемого случайного процесса поступает на вход первого блока 1 преобразования Фурье и одновременно на вход квадратора 2, в котором осуществляется квадратичное преобразование случайного процесса. С выхода квадратора 2 сигнал, пропорциональный квадрату исследуемого случайного процесса, цоступает на вход второго блока 4 преобразования Фурье.

В каждом из блоков I и 4 осущест вляется дискретизация входных процессов по сигналам, формируемым синхронизатором 5, на интервале анализа, также формируемом сонхронизатором 5.

В каждом блоке I и 4 осуществляется преобразование входных процессов в цифровую форму, вычисление оценок спектров мощности, нормировка калодой из спектральных составляющих относительно средней за интервал анализа мощности соответствующего входного процесса, запись нop иpoвaн ных значений спектрал.ьных составляющих в выходные оперативные запоминающие устройства, синхронизированная сигналами синхронизатора.

Спектральный анализ поступающих на входы блоков 1 и 4 сигналов осу

o

5

П

5

20 5

30

40

55

35

45

50

092

ществляется в полосе частот, определяемой ишриной спектра случайного процесса после квадратичного преобразования.

Полученный в блоке 4 массир спект- ральных составляющих спектра мощности случайного процесса, подвергнутого квадратичному преобразова1шю, по командам синхронизатора 5 записывается по информационным входам в блок 10 оперативной памяти. Полученный массив составляющих спектра мощности случайного процесса поступает на вход блока 3, в котором осуществляется автосвертка поступившего спектра и вычисление массива спектральных составляющих нового спектра. Полученный таким образом спектр.определяет спектр МО1ДНОСТИ квадрата исследуемого процесса лишь в том случае, если исследуемый случайный процесс является стационарным и гауссовским.

Функционирование блока 3 и моменты передачи результатов вьиисленных значений спектральных отсчетов в блок 9 оперативной памяти синхронизированы сигналами синхронизатора 5.

По командам синхронизатора 5 осуществляется упорядоченная поспедо- вательная выборка значений спектральных составляющих из блоков 9 оперативной памяти и передача их в блок 11, в котором производится вычисление квадрата модуля разности значений соответствующих спектральных составляющих и накопление суммы квадратов разностей для всех спек- ральных составляющих

Вычисленное значение этой поступает на блок 12, где производит- . ся его сравнение с пороговым значением, поступающим из блока 7 задания начальных условий. Величина порогового значения определяешься на этапе обучения исходя из требуемого значения вероятности ошибочного принятия решения с нарушением стационарности исследуемого случайного процесса или отютонения его функции распределения вероятностей от нормальной.

Выходной сигнал блока I2 поступает в блок 8 анализа гипотезы, где осуществляется выбор одной из двух гипотез: исследуемый процесс стационарный и гауссовский, если сумма среднеквадратических отклонений меньше порогового значения, или исследуемый процесс нестационарный и

(или) негауссовсний, если сумма сред неквадрэтических отклонений больше порогового значения. Работа устройства на последующих интервалах анализа протекает аналогично.

Формула изобретения

Устройство для определения стацио- .парности случайных процессов, содержащее квадратор, блок сравнения, блок задания начальных условий, блок анализа гипотезы, выполненный в в: .- де компаратора, вход которого подключен к выходу блока сравнения, а выход, является выходом устройства, о т личающее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения типа распределения, в устройство дополнительно введены два блока .преобразования Фурье, блок вычисления суммы квадратов разностей, два блока опера тивной памяти, блок вычисления сверт ки, снхнронизатор, причем информационный вход первого блока преобразования Фурье, объединенный с входом квадратора, является входом устройства, выход квадратора соединен

2511094

с информационным входом второго блока преобразования Фурье, входы низации первого и второго блоков преобразования Фурье соединены с пер- 5 вым и вторым выходами синхронизатора, выход первого блока преобразования Фурье соединен с информационным входом блока вычисления свертгси, синхронизирующий вход которого соединен 10 с третьим выходом синхронизатора, а выход соединен с информационным входом первого блока оперативной памяти, вход синхронизации которого подключен к четвертому выходу синхрониза- 15 тора, а выход подключен к первому входу блока вычисления суммы квадратов разностей, выход второго блока преобразования Фурье соединен с информационным входом второго блока оперативной памяти, вход синхронизации которого соединен с пятым выходом синхронизатора, а выход - с вторым входом блока вычисления суммы квадратов разностей, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй 9ход которого сое- Д1шен с выходом блока задания начальных условий.

20

25

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения типа распределения. Работа устройства основана на сравнении спектральных интенсивностей квадрата входного сигнала и свертки спектра входного си гнал а, различие которых свидетельствует о нарушении стационарности или отличии процесса от гауссовского. Устройство содержит блоки преобразования Фурье, 1компа- ратор, блоки оперативной памяти, блок сравнения, квадратор, блок задания начальных условий, блок вьтчис- ления свертки, синхронизатор. 2 ил. ю ел to

фиг.1

Составитель В,Орлов Редактор И.Рыбченко Техред М.ХоданичКорректор А.Обручар

Заказ А413/А7Тираж 67 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,. Москва, , Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг.2