Статический анализатор Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения законов распределения случайных сигналов в адаптивных системах и в других областях, имеющих связь со случайными сигналами.

Цель изобретения - распшрение функциональных возможностей за счет определения законов распределения координат пространственно-временных случайных сигналов.

На фиг,1 показана схема статистического анализатора; на фиг,2 и 3 JO

ненциального функционального преобразователя 37,, аттенюатора 38 и делителей 39 напряжения,

Формирователь пространственных сигналов сходства (фиг.2 работает следующим образом. Входами К -входо- вого формирователя 2 к си нала являются входы соответствующих усилителей 25. При прохождении сигналов через соответствующий канал, т.е. через последовательно соединенные усилители 25к и фазовращатель 26 к,- осуществляется выравнивание фаз входных сигналов сумматора 27. В формировасхемы формирователей пространственных 5 теле 2 осуществляется переход от мнои временных сигналов сходства соответственно; на фиг.4 - схема фильтра низкой частоты.

Статистический анализатор (фиг.1) содержит датчики II-IK входных сиг- налов, группу К формирователей 2,-2j пространственных сигналов сходства, К групп, каждая из N формирователей (, временных сигналов сходства, группу из N рещающих блоков первую группу из N сумматоров , рещающий блок 6, группу из N счетчиков 7, -7 , группу из N делителей напряжения, группу из N перемножителей , К. групп из N ключей 104-10,, группу из (К+1) Ъумматоров, 1 1ц, группу из К счетчиков 12ц-12ц, генератор 13 одиночных им- Ъу льсов, элемент. И 14, элемент 15 задержки, счетчик 16 нормирования результатов, интеграторы , фильтры 18, и 18 низкой частоты, сумматоры 19,, и 19, генераторы 20, и 202 экспоненциального напряжения, перемножители , индикаторы 22 - 24 соответственно плотности распределения, функции распределения я характеристической функции.

Формирователь пространственных сигналов сходства (фиг.2) содержит группу усилителей 25, фазовращатели 26 и сумматор 27.

Формирователь временных сигналов сходства (фиг.З) содержит линию 28 задержки, группу усилителей 29 задержки, группу формирователей 30 импульсов, сумматор 31 и ключ 32,

Фильтр низкой частоты (фиг.4) содержит генератор 33 линейно изменяющегося напряжения, N (или К) парал- лельных каналов, каждьй из которых состоит из элемента 34 вычитания, квадратора 35, усилитель 36, экспо

ненциального функционального преобразователя 37,, аттенюатора 38 и делителей 39 напряжения,

Формирователь пространственных сигналов сходства (фиг.2 работает следующим образом. Входами К -входо- вого формирователя 2 к си нала являются входы соответствующих усилителей 25. При прохождении сигналов через соответствующий канал, т.е. через последовательно соединенные усилители 25к и фазовращатель 26 к,- осуществляется выравнивание фаз входных сигналов сумматора 27. В формирова0

5

0

гих каналов к одному каналу. Выходной сигнал сумматора 27 подается на выход формирователя сигнала.

Каждый формирователь 2 простран- ств енных сигналов сходства согласован с соответствующей гауссовской компонентой смеси пространственных координат сигнала, что означает создание фазовых сдвигов в каждом канале формирователя в соответствии с математическим ожидаением tnj(cii ,) и корреляционной функцией R(ui;, й- ). Эти фазовые сдвиги приводят к синфазному сложению выходных сигналов каждого канала формирователя. Поэтому каждый формирователь пространственных сигналов сходства формирует максимальный сигнал в направлении, совпадающем или близком к ожидаемому 5 направлению сигнала. Для сигналов, принятых датчиками с других направлений, условие синфазного сложения в данном ф ормироват.еле сигнала сходства не выполняется, и они не максимизируются.

Формирователи временных сигналов сходства, импульсная характеристика которых согласована е соответствующей гауссовской компонентой смеси временной координать сигнала, осуще- ставляют операцию взвешенного сумми- рования.

0

5

Устройство работает следующим образом.

На входы датчиков 1,- поступают сигналы с разных направлений пространства, Выходные сигналы датчиков 1( 1к поступают на соответствующие входы каждого формирователя 2,-2|, выходные сигналы которого, проходя соответственно через группы формирователей ,ц, поступают на соответствующие входы решающего блока 4 п.

где n 1,N, имеющего К входов и К выходов. Так как импульсные характеристики п-х формирователей 3,-Зц всех блоков ц одни и те же, то величина их выходных сигналов определяется лишь сигналами сходства формирователей 2,-2. Поэтому решающий блок А на своем k-м выходе вьщеля- ет максимальный сигнал, определяемый выходным сигналом формирователя 214 пространственных сигналов. Этот си1 нал поступает на k-й вход k-входного сумматора 19 и на вход ключа 10ц , Решающий блок 6 имеет N

распределения которых соответствуют законам распределения гауссовских компонент пространственных и временных координат.

Общее количество реализаций I исследуемого случайного пространственно-временного сигнала определяется счетчиком 16, При переполнении счетчика 16 (его коэффициент передачи 10 устанавливается заранее) группами делителей 8 списываются соответственно нормированные показания, кото- ры е являются вероятностями разделенных пространственных и временных .

из N сумматоров 5,-5д| группы, а также канал с максимальным сигналом, определяемым максимальным сигналом 3) , где п 1,N, формирователя. Выходной сигнал решающего блока 6, снимаемый с его п-го выхода, открывает по управляющему входу ключ Ю, где

п IfNj через который проходит сигнал, снимаемый с п-го выхода п-го решающего блока 4, группы.

Выходные сигналы ключей 10| , где

k l,k, поступают на соответствующий i-й вход п-входового суммато- 30 ра 11 группы, и счетчиком J 2 « регистрируется импульс, соответствую- зий сигналу, сходному с сигналами из подсовокупностей пространственных.,

(П1

А выходной сигнал с

входов и N выходов и выделяет макси- -5 -подсовокупностей, мальный из N сигналов, поступающих Условия регистрации законов распределений - плотностей вероятностей, интегральных функций распределений и характеристических функций требу- 20 ют, чтобы эти характеристики бьти функциями от некоторых физических переменных, например функциями от напряжения, тока, времени и др. Поэтому для аппаратурного определения эти законы представим в виде функций от физических переменных. Выбор того или иного параметра определяется свойствами индикаторов.

При переполнении счетчика 16 на его выходе появляется сигнал, который запускает генератор 3, Первый и второй фильтры J8 при подаче на их I входы запускающих единичных импуль- I сов дают соответственно импульсные отклики, которые зависят, от напряжения или времени так же, как и плотности вероятностей разделенных подсовокупностей - от X и г. Сигналы с фильтров 18 перемножаются с нормированными значениями выходных сигналов соответственно - делителей 8 групп в группах перемножителей 9|-9/ и 9j,, Выходные сигналы соответствующих групп перемножителей суммируются соответственно в сумматорах I9 и 19, Сигналь с выходов этих сумматоров через перемножитель 21,, поступают на сигнальный вход индикатора 22 плотности.

Выходные сигналы сумматоров и 19 одновременно интегрируются первым 17 и вторым 17 интеграторами, выходы которых через перемножитель 214 подаются на сигнальный вход индикатора 23, Сигналы счетчика 16 и генератора 13 подаются на соответству- ющие входы элемента И 14 и через зле- мент 15 задержки постзтают на входы

реализаций

п-го выхода решающего блока 6 регистрируется п-м счетчиком 7, Одно- -. временно выходные сигналы решающего блока 6 поступают через N-входовьш сумматор II к,., на вход счетчика 16, где подсчитывается количество реалиN

заций I 21 1„, В результате такоГ1 1

го анализа над реализациями случайного пространственно-временного сигнала счетчиками I2 и 7 регистрируют40

45

(П)

ся числа реализаций I-,.

.СП)

,(ь)

Л

1Ь)

N

принадлежащие соответст- 50

ственно пространственгц.1М и временным подсовокупностям реализации. Таким образом, статистический анализатор всю совокупность реализаций ,,сг исследуемого пространственно-временного сигнала разделяет на k пространственных подсовокупностей и N временных подсовокупностей, законы

5731 -4

распределения которых соответствуют законам распределения гауссовских компонент пространственных и временных координат.

Общее количество реализаций I исследуемого случайного пространственно-временного сигнала определяется счетчиком 16, При переполнении счетчика 16 (его коэффициент передачи 10 устанавливается заранее) группами делителей 8 списываются соответственно нормированные показания, кото- ры е являются вероятностями разделенных пространственных и временных .

40

45

запуска индикаторов 22 - 24, а так- же на входы генераторов 20, и 202- .

Сигнал с генератора 20, перемножается с выходным сигналом сумматора 19, в перемножитель 21, затем через интегратор 17 подается на первый вход перемножителя 21 , Сигнал с генератора 20 перемножается с сигналом сумматора 19 в перемножителе 21 и через интегратор 17 подается на вход перемножителя 21, с выхода которого подается на сигнальный вход индикатора 24,

Характеристическая функция в анализаторе получается путем специальных функциональных -преобразований а именно expCjVete), где 1 1,2; j - мнимая величина; Vg - вещественный параметр. При поступлении запускающего импульса с выхода элемента 15 задержки генераторы 20,, 20 вырабатывают соответственно напряжение exp(jVgtg), которое в перемножитеЛях 21, и 2 Ц перемножаются с сигналами сумматоров 19 и 19, а затем интегрируются интеграторами 17 и 17..

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий первую группу из N формирователей временных сигналов сходства, решающий блок, М выходов которого

30

группа из К+1 сумматоров, группа из Н решающих блоков, группа из К счетчиков, группа из К делителей напряжения, вторая группа К перемножителей, второй, третий, четвертый и пятый перемнолдатели, второй фильтр низкой частоты, второй сумматор, вто рой генератор экспоненциального напряжения, третий и четвертый интеграторы, соответствзтощие одноименные

соединены соответственно со счетными 35 входы всех k формирователей, проствходами счетчиков группы, выходы которых соединены соответственно с первыми входами -N делителей напряжения группы , вторые входы которых объединены с входом генератора единичных импульсов, с первым входом элемента И и подключены к выходу счетчика нормирования результатов, выходы М делителей напряжения группы подключены соответственно;к пер- вьм входам N перемножителей первой группы, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого фильтра низкой частоты, вход которого объединен с вторым входом элемента И и подключен к выходу генератора единичных импульсов, выход элемента И через элемент задержки подключен к входу первого генератора экспоненциального напряжения и входам запуска индикатора плотности вероятности, индикатора функции рас пределения и индикатору характерис

тической функции, выходы fecex индикаторов являютсявыходами соответствующих значений функций анализатора, выходы W перемножителей группы соединены соответственно с N входами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и входом первого интегратора, выход первого перемножителя подключен к входу второго интегратора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ-. ных возможностей за счет определения законов распределения пространственно-временных случайных сигналов, в него введены группа из К формирователей пространственных сигналов сходства, К-1 групп по N формирователей временных сигналов сходства. в каждой

группе (где К и N -соответственно количества пространственных и временных координат сигнала), первая группа из N сумматоров К групп ключей по N ключей в каждой группе, вторая

группа из К+1 сумматоров, группа из Н решающих блоков, группа из К счетчиков, группа из К делителей напряжения, вторая группа К перемножителей, второй, третий, четвертый и пятый перемнолдатели, второй фильтр низкой частоты, второй сумматор, второй генератор экспоненциального напряжения, третий и четвертый интеграторы, соответствзтощие одноименные

0

5

ранственных сигналов сходства группы объединены и являются группой информационных входов анализатора, а выхо-- ды каждого из К формирователей пространственных сигналов сходства группы , соединены с входами N формирователей временных сигналов сходства соответствующей группы, выходы которых, в каждой; группе соединены соответствен- . но с одноименными входами соответствующих ,М блоков группы, К выходов каждого из N решающих блоков группы соединены соответственно с К входами ;соответствующих сумматоров первой группы, К выходов каждого из }} решающих блоков группы подключены соответственно к управляюищм входам одноименных ключей соответствуюртх К групп, информационные входы N клю- чей каждой из k групп объединены соответственно с N входами (К+1)-го сумматора второй группы и подключены солтнетственно к N выходам решающего

0

130

блока, а выходы N ключей каждой из К групп соединены соответственно с N входами соответствующего из К матор ой второй группы, выход (К + 1)-го сумматора второй группы соединен с входом счетчика.нормирования результатов, выходы К сумматоров второй группы подключены к входам К счетчиков группы, выходы которых подключены к первым входам К делителей напря- О того интегратора, вход которого поджения группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу счетчика нормирования результатов, а выходы К делителей напряжения группы подключены соответственно к пер- 15 рого подключен к выходу элемента за- вым входам перемножителей второй группы, вторые входы которых соединены соответственно с выходами второго фильтра низкой частоты, вход которого соединен с выходом генератора оди-20 чены к информационным входам индика- ночных импульсов, выходы перемножи- торов соответственно плотности расп- телей второй группы соединены соот- ределения функции распределе - ветственно с входами второго сумма- ния и характеристической функтора, выход которого подключен к пер- ции.

держки, второй вход второго перемножителя подключен к выходу первого сумматора, выходы третьего, четвертого и пятого перемножителей подклю8

вым входам второго и третьего перемножителей непосредственно, а через третий интегратор - к первому входу четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход второго интегратора подключен к первому входу пятого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом четверключен к выходу третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения, вход которого подключен к выходу элемента за- чены к информационным входам индика- торов соответственно плотности расп- ределения функции распределе - ния и характеристической функции.

держки, второй вход второго перемножителя подключен к выходу первого сумматора, выходы третьего, четвертого и пятого перемножителей подклю

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения законов распределения случайных сигналов в адаптивных системах и других областях, имеющих связь со случайными сигналами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения законов распределения координат пространственно-временных случайных сигналов. Цель достигается тем, что в схему известного устройства введены формирователи пространственных сигналов сходства и дополнительные формирователи временных сигналов сходства, а также группы ключей, группа дополнительных сумматоров и группа решающих блоков, группа делителей напряжения, группа счетчиков, дополнительная группа перемножителей, генератор экспоненциального напряжения и другие дополнительные узлы, которые с помощью соответствующих связей и современной эле- . ментной позволяют использовать программное управления и применить анализатор в состав приборов и систем, адаптации, например летательных аппаратов. 4 ил. с (Л со о ел со

Z9i

2В

ижь

Фиг.З

Редактор В, Данко

Составитель Э. Сечина Техред Н.Глущенко Корректор М, Шароши

Заказ 2360Тираж 672Подписное

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, i

Фм.Ч