Устройство для параметрической оценки закона распределения Советский патент 1987 года по МПК G06F17/18 

112

Изобретение относится к измерительной и вычислительой технике, в частности к устройствам, предназначенным для аппаратурного измерения вероятностных характеристик случайных процессов, и позволяет выбирать тип распределения и определить его параметры.

Цель изобретения - повьшение точности устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока вычисления процен тилей; на фиг.З - алгоритм работы блока вычисления процентилей.

Устройство содержит усилитель 1, блок 2 вычисления моментов, анализатор 3 функции распределения, блок 4 вычисления процентилей, блок 5 определения типа распределения, блок 6 определения параметров распределения блок 7 памяти, синхронизатор 8 и блок 9 проверки согласия.

Блок вычисления процентилей (фиг.2) 25 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, группу регистров 11, элемент сравнения 12, регистр 13, групп триггеров 14, коммутатор 15,

дешифратор 16.

Блок 4 вычисления процентилей X., ,

.1 можно реализовать на основе

л

Хо,

универсального метода, заключающегося в том, что выборка случайного сигнала X(t) объемом N располагается в поряд- 35 ке возрастания ее элементов ; . .. Х. Тогда искомые процентили распределения Хе)) , соответствующие тому, что вероятность (t)Xoi- ci,,

Сигнал с выхода усилителя 1 поступает на вход АЦП 10, являющегося входом блока 4 вычисления процентилей. В исходный момент времени происходит начальная установка блока 4 вычисления продентилей, при которой S принимает значение О (S - порядковый номер элемента выборки), i - значение m (i - текущее значение номера разряда регистра 13, 1. - разрядность регистра 13), Р - значение N(Р - коэффициент перехода).

По тактовому сигналу, i-й разряд регистра 13 принимает значение 1.

При этом на выходе регистра 13 появляется адрес Р-го элемента выборки, равньш 1000...О, который через комму 1, можно принять равными Xfi-My 40 татор 15 разрешает поступление Хр-го

элементу выборки случайного сигнала, сигнала, где i - целая часТь от N- - o/i.

Для определения процентилей распределения используется метод сортировки бинарными вставками.

Блок 5 определения типа распределения содержит последовательно соединенные регистр и дешифратор кода.

элемента выборки на вход элемента сравнения 12, на другой вход которой поступает последующий элемент выборки с АЦП 10. Если в результате сравнения 45 (фиг.З, алгоритм работы блока вычисления процентилей) то на выходе элемента сравнения 12 остается нулевой потенциал, а при приходе на тактовый в-ход регистра 13 следующего

Блок 6 определения параметров рас- 50 тактирующего сигнала i-й разряд регипределения состоит из последовательно соединенных регистра и двух дешифраторов .-J

Блок 7 памяти содержит элементов памяти (групп ячеек памяти), 55 где I - количество секций блокд 7 памяти, равное количеству типов распределений, предлагаемых для сопоставления с распределением исследуемого

сигнала; а I- - количество комбинаций параметров j-ro типа распределения.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый входной случайный сигнал нормируется и центрируется усилителем 1. Отнормированный и центрированный сигнал поступает на входы блока 2 вычисления моментов, блока 4 вычисления процентилей и анализатора 3 функции распределения. Блок 4 вычисления процентилей измеряет величины Xj,, Хо(7 0,5, которые определяют параметры закона распределения опорной схсучайной величины блока 2 вычисления моментов, и позволяет опреде

лить PI, Р2 при заданном объеме выборки с минимальной погрешностью.

Определение параметров распределения исследуемого сигнала происходит следующим образом.

Сигнал с выхода усилителя 1 поступает на вход АЦП 10, являющегося входом блока 4 вычисления процентилей. В исходный момент времени происходит начальная установка блока 4 вычисления продентилей, при которой S принимает значение О (S - порядковый номер элемента выборки), i - значение m (i - текущее значение номера разряда регистра 13, 1. - разрядность регистра 13), Р - значение N(Р - коэффициент перехода).

По тактовому сигналу, i-й разряд регистра 13 принимает значение 1.

При этом на выходе регистра 13 появляется адрес Р-го элемента выборки, равньш 1000...О, который через коммуэлемента выборки на вход элемента сравнения 12, на другой вход которой поступает последующий элемент выборки с АЦП 10. Если в результате сравнения (фиг.З, алгоритм работы блока вычисления процентилей) то на выходе элемента сравнения 12 остается нулевой потенциал, а при приходе на тактовый в-ход регистра 13 следующего

стра 13 обнуляется, а (1-1)-й разряд принимает значение 1. В противном случае, если на выходе элемента сравнения формируется единичный потенциал, и при поступлении тактового сигнала на вход регистра 13 (1-1)-й разряд его принимает значение 1, а i-й разряд регистра 13 сохраняет единичное значение.

значение 31283796

После этого V принимает i+1, а Р принимает значение р-2 (блок в алгоритме работы блока и вычисления процентилей). Вышеописанный цикл работы группы блоков (регистр 5 13, коммутатор 15, элемент сравнения 12, группа 11 регистров) повторяется т-1 раз до тех пор, пока i не станет равно m (фиг.З, алгоритм работы блока вычисления процентилей). При этом код, сформированньй в регистре 13, вляется адресом регистра в группе регистров 11, в который необходимо занести Хд,, . Для этого необходимо содержимое регистров группы 11, адре са которых меньше содержимого регистра 13, сдвинуть на один регистр лево (фиг.З, алгоритм работы блока ычисления процентилей) и S принимает значение S+1. 20

Вьш1еописанный цикл формирования порядоченного ряда элементов Xj овторяется N раз, после чего в групе 11 регистров сформируется ряд со следующим расположением элементов выборки

Nn,N,, N

. 15

25

где

11

N.

1К

30

N

21

N

24

35

40

, . NtK 2Ф минимагльньш положительный

элемент;

максимальный положительный

элемент;

максимальный отрицательный

элемент;

минимальный отрицательный

элемент.

Расположение элементов в полученном ряду обусловлено тем, что отрицательные числа в двоичной системе представляются в дополнительном коде.

л Для определения Х необходимо

окончательно упорядочить ряд. Для этого в группе 11 регистров происхоит потйктный сдвиг влево содержимого егистров до тех пор, пока крайний евый регистр не займет элемент выборки с единичным значением знакового азряда, что соответствует элементу (блоки 12,13 алгоритма работы блоа вычисления процентилей). 50

После окончания сортировки, в -Ый, N-0,5, ячейках группы 11 реистров, где N - объем выборки, нахоятся цифровые коды искомых проценти- сг

л

ей Xoii, АО,, Xd,2, поступающие с выодов указанных регистров на вход лока 6 определения параметров расределения .

ме ци сл

Л

ве ра ра ле ма ро ра ра щи

Ф

оц ще то ле со и фо ро ве со ан бл то де ко

ти яв ле фу фо со си ве бл си чт 45 не ти ра дв не го Да ли хо вх и де ти

ин пр

5 а 20

15

На вход блока 6 определения параметров распределения, поступают в цифровом виде оценки процентилей исследуемого распределения. Сигналы

ЛАД

Ы 0,5, «2 записываются соответственно в C1-q, (q + 1)-K, XK+1)-pj разряды регистра, где q - количество разрядов для представления процентилей в цифровом виде. Затем эта информация считывается и подается на второй дешифратор кода. В результате работы которого определяется код параметров распределения, соответствующий , Х„,5 Xrii2.

Формула изобретения

5 0

5

0

5

0

0

г

Устройство для параметрической оценки закона распределения, содержащее усилитель, блок вычисления моментов, блок определения типа распределения, блок памяти, блок проверки согласия, синхронизатор, причем вход и первый выход усилителя являются информационным входом и выходом центрированного процесса устройства соответственно, второй выход усилителя соединен с информационными входами анализатора функции распределения и блока вычисления моментов, выход которого соединен с входом блока определения типа распределения, выход которого соединен с входом адреса

типа распределения блока памяти и является выходом кода типа распределения устройства, выход анализатора функции распределения соединен с информационным входом блока проверки согласия, первый и второй выходы синхронизатора соединены соответственно с входами разрешения считывания блока памяти и блока проверки согласия, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в 5 него введены блок вычисления процен-. тилей и блок определения параметров распределения, содержащий регистр и два дешифратора, входы которых соединены с выходом регистра, выход первого дешифратора соединен с входом за- . Дания параметра опорной случайной не- личины блока вычисления моментов, выход второго дешифратора соединен с входом адреса параметров блока памяти и является выходом параметра распределения устройства, выход блока памяти соединен с входом задания границ

интервалов анализатора Функции распределения, третий, четвертый выходы

синхронизатора соединены соответст- .венно с входом запуска анализатора функции распределения, входом разрешения считывания блока вычисления мо- .ментов,выход блока проверки согласия является выходом значения параметров качества аппроксимации устройства, блок вычисления процентилей содержит аналого-и;ифровой преобразователь, группу из N (N - объем выборки, целое число) регистров, регистр, группу ,из m (га - разрядность регистров группы) триггеров, коммутатор, элемент сравнения и дешифратор, причем информационный вход аналого-цифрового пре- образователя соединен с вторым выходом усилителя, а выход соединен с информационным входом регистров группы и первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход Больше-равO

5 -

;но соединен с входом разрешения сдвига регистра и входами разрешения записи триггеров группы, выход регистра соединен с управляющим входом коммутатора, входом дешифратора и тактовьми входами триггеров группы, выходы которых соединены с соответствующими входами разрешения перезаписи регистров группы, вькоды которых соединены с группой информационных входов коммутатора, выход дешифратора соединен с входами разрешения считывания регистров группы, выходы К-го

значение процентиK-ent(Nc) , Л - ля , -го (N 0,5)J и ent(Nd42)J регистров группы соединены с входом регистра блока определе- ния параметров распределения, тактовый вход регистра блока вычисления процентилей соединен с пятым выходом синхронизатора.

L

Г I в S: 0; L: m; P:- N

Г RGJ3i:i-r- 1

Начало

в L -

-r

rRG(l3)

I / c-/30-;j: y

I

ff&f3ft,t-U:

, .2

-t

Hem 7

dp 1бл; i Adpii-n

S: S +

Hen

hen

С КонецJ

Редактор В.Ковтун

Составитель В.Орлов

Техред И.По гович Корректор .Пожо

Заказ 7444/ г9Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Фиг.З

Изобретение относится к измери- тельной и вычислительной технике, в частности ft устройствам,- предназначенным для аппаратурного измерения вероятностных характеристик случайных процессов, и позволяет выбирать тип распределения и определять его параметры. Цель изобретения - повьшение точности устройства. Устройство содержит входной усилитель 1, блок 2 вычисления моментов, блок 5 определения типа распределения, анализатор функции распределения 3, блок 4 вычисления процентилей, блок 6 определения параметров распределения, блок 7 памяти, синхронизатор 8, блок 9 проверки согласия. Исследуемьш слу- . чайный сигнал поступает на вход устройства и после нормирования и центрирования у :;илителем. происходит вычисление процентилей и моментов распределения, на основании которых определяются его параметры и тип. После этого с помощью анализатора. функции распределения, блоков памяти и проверки согласия происходит определение качества аппроксш ации эмпирического закона распределения выбранной теоретической кривой. 3 ил. § (Л Ю СЮ с О