Адаптивный анализатор плотности распределения вероятностей Советский патент 1987 года по МПК G06F17/18 

11

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения статистических характеристик случайных процессов в условиях недостатка априорной информации, например в системах связи для анализа распределения интервалов между сообщениями или распределения количества ошибок в пачке импульсов.

Целью изобретения является повышение точности оценки гистограммы,

На фиг.1 представлена структурная схема адаптивного анализатора на фиг.2 - структурная схема блока синхронизации.

Анализатор (фиг.1) содержит усреднитель 1, блок 2 вычитания, формирователь 3 модуля сигнала, блок 4 вычисления максимума, дискриминатор 5 знака, блок 6 синхронизации, триггер 7, элемент И 8, счетчик 9, цифро аналоговый преобразователь 10,. эле мент 11 сравнения, элементы ИЛИ 12 и 13, регистр 14 сдвига, элементы И 15, 16, счётчик 17, блоки 18, 18| памяти, блок 19 элементов ИЛИ.

Блок 6 синхронизации (фиг.2) содержит генератор 20 тактовых импульсов , переключатель 21, счетчики 22-24, триггер 25, элементы И 26-28, элемент 29 задержки. Выход переполнения счетчика 22 подключен к первом выходу блока 6 синхронизации, первые входы элементов И 26 и 27 сое- дине ны соответственно со входом и выходом переполнения счетчика 22, а второй вход элемента И 26, инверсный вход элемента И 27 и первый вход элемента И 28 подключены к инверсному выходу триггера 25, Выход элемента И 27 через элемент 29 задержки соединен с вторым выходом, выход элемента И 26 - с третьим выходом блока 6 синхронизации, вход R триггера 25 и вход S триггера 30 подключены ко входу начальной установки.

Адаптивный анализатор осуществляет вычисление плотности распределения вероятностей за два этапа: этап обучения и этап оценивания функции Wj(.

В исходном состоянии блоки анализатора установлены в нулевое состояние, а в блоке 6 синхронизации на первом выходе формируются импульсы дискретизации исследуемого сигнала, на втором выходе - задержанные импуль

412

сы с частотой, равной частоте дискре тизации, на третьем выходе - импульсы тактовой частоты, определяемой быстродействием логических элементов.

С этапа обучения начинается анализ сигнала.

Вычисляемая в усреднителе 1 текущая оценка среднего значения М(х)

поступает на вход блока 2 вычитания, в котором осуществляются операции дискретизации и вычитания, вследствие чего на выходе образуются отсчеты центрированного случайного процесса .

x(i &t) x(i t) - М(х) Центрированный двуполярный сигнал в виде ряда отсчетов поступает на вход формирователя 3 модуля сигнала, в котором вычисляется абсолютное значение этих отсчетов (). При считывании каждого i-ro отсчета на вход блока 4 вычисления максимума в нем по сигналу блока управляющей синхронизации разрешается операция сравнения амплитуды отсчета (х;) с максимальным значением отсчета (х. )

t Г1

из ранее поступившей последовательности отсчетов и большее из этих значений запоминается для последую- , сравнения.

Так, в блоке 4 вычисления максимума производится отбор и фиксация.максимального из модулей отсчетов сигнала, который является характеристикой размаха (диапазона изменения аргумента) вычисляемой функции W(x).

Следовательно, значение (х).,„„„ заМцКС

дает шкалу измерений и величину шага аппроксимации л х (х), /К, где К - количество дифференциальных коридоров (ординат) каждой из ветвей функции.

Так как определение максимального из значений модулей отсчетов, как правило, не требует высокой досто верности, то этап обучения может осуществляться на небольшом интёрвале Т И (0,2-0,3)-Tg, где Tg - интервал вычисления оценки W(x), т.е. длительность этапа оценивания.

Этап оценивания осуществляется при начальном условии, сформированном на этапе обучения: из первоначальных текущих данных в блоке 4 вычисления максимума получена информация об ожидаемом амплитудном диапазоне функции, а в блоке 6 синхрони

зации тактовые импульсы начинают поступать на третий выход.

Процедура обработки в усреднителе 1, блоке 2 вьгаитания и формирователе 3 модуля сигнала выполняется аналогично этапу обучения, а в дискриминаторе 5 знака сигнала определяется знак отсчета.

Одновременно с этим, по сигналам с первого выхода блока 6 синхро- . низации срабатывает триггер 7, от- крьшая элемент И 8 для прохождения тактовых импульсов на счетный вход счетчика 9, текущие значения А выходного кода которого формирует на выходе цифроаналогового преобразователя 10 ступенчато-изменяющееся напряжение. При этом, величина каждой ступени зависит от значения (х) ,

глакб

подключенного к, опорному входу цифроаналогового преобразователя 10.

При выполнении соотношения АЦ, (х;,) срабатывает элемент 11 сравнения, выходной импульс которого поступая На вход установки в гера 7, возвращает его в исходное состояние, при котором запрещается прохождение тактовьк импульсов на вход счетчика 9 адреса.

ноль триг-

Одновременно импульс с выхода элемента 11 сравнения поступает на информационный вход регистра 14 и через элемент ИЛИ 12 - на тактовый вход вследствие чего единичный импульс записывается в первую ячейку (раз- . ,ряд) регистра 14 сдвига, являясь при этом сигналом разрешения считывания (через элемент ИЖ 13 и элементы И 15 или 16) блоков 18 и 18 памяти, синхронизирующим сигналом разреW

считанного

из блоков 18шения записи кода по коду адреса Л, или 18v памяти в счетчик 17. Очередной тактовый импульс с третьего выхода блока 6 синхронизации, поступая на тактовый вход регистра 14 сдвига, осуществляет сдвиг единичного импульса во второй разряд, что является сигналом разрешения счета для счетчика 17: его содержимое увеличивается на единицу и становится равным (W|v+1)-. По следующему сигналу - с третьего разряда регистра 14 сдвига - разрешается запись этого кода () в ту же т-ую ячейку блоков 18 или 18,памяти (в соответствии с кодом адреса AW,) , а по сигналу с выхода четвертого разряда.осу13108414

ществляется обнуление счетчиков 9 и 17.

В результате выполнения этапов обучения и оценивания в первом и втором блоках 18, 18- памяти накоплены оценки плотности распределения вероятностей в соответствии с отрицательным или положительными отсчетами центрированного сигнала.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Адаптивный анализатор плотности распределения вероятностей, содержащий усреднитель, регистр сдвига, элемент сравнения, два счетчика, блок синхронизации, дискриминатор знака, блок вычитания, формирователь модуля сигнала, блок вычисления максимума, два элемента И, причем вход уменьшаемого блока вычитания соединен с входом усреднителя и является входом анализатора, выход усреднителя соединен с входом вычитаемого блока вычитания и является выходрм среднего значения анализатора, выход блока вычитания соединен с входом дискри минатора знака и через формирователь модуля сигнала соединен с информационным входом блока вычисления максимума и первым входом элемента сравнения, выходы Больше нуля и Меньше нуля дискриминатора знака соединены соответственно с первыми входами .первого и второго элементов И, первый и второй выходы блока синхронизации соединены соответственно с тактовыми входами блока вычитания и блока вычисления максимума, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьше- .ния точности, в него введены два элемента ИЛИ, два блока памяти, триггер, третий элемент И, блок элементов ИЛИ и цифроаналоговый преобразователь, причем, выход блока вычисления максимума соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом первого счетчика и адресными входами первого и второго блоков памяти, информационные входы ; которых соединены с выходом второго счетчика, входы разрешения считывания первого и второго блоков памяти соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а выходы первого и второго блоков памяти

.5- 13

соединены соответственно с первым и вторым входами блока элементов ИЛИ, выход цифроаналогового преобразоват теля соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с входом установки в О триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и информационным входом регистра сдвига, вход разрешения сдвига которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом третьего элемента И и подключен к третьему выходу блока синхронизации, первьй выход которого соединен с входом установки в 1 триггера, выход которого соединен с вторым входом третьего

16

элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход первого разряда регистра сдвига соединен с первым входом второго s

элемента ИЛИ и входом синхронизации второго счетчика, выходы второго и третьего разрядов -регистра сдвига соединены соответственно со счетным входом второго счетчика и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого разряда регистра сдвига соединен с входами установки в О первого и второго счетчиков , выход блока элементов ИЛИ соеди-

нен с информационным входом вта-- рого счетчика и является выходом анализатора.

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для анализа статистических характеристик случайных процессов в условиях недостатка априорной инфор- мации. Цель изобретения - повышение точности оценки гистограммы. Анализатор содержит усреднитель 1, блок 2 вычитания, формирователь 3 модуля сигнала, блок 4 вычисления максимума, дискриминатор 5 знака, блок 6 синхронизации, триггер 7, элементы И 8, 15. 16, счетчики 9,17, элементы ШШ 12,13, цифроаналоговый преобразователь 10, элемент 11 сравнения, регистр 14 сдвига, блоки 18, 19 памяти, блок 20 элементов ИЛИ. Работа анализатора основана на адаптивном вь иислении масштаба преобразования на этапе обучения и вычисления гистограммы в полученном масштабе на этапе оценивания. 2 ил. (Л Сдд 00 4: фиеА

cftuff.

Редактор Н.Горват

Составитель Е.Ефимова Техред Л.Олейкик

1893/46

Тираж 673Подписное

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

Корректор М.Пожо