Статистический анализатор Советский патент 1988 года по МПК G06F17/18 

САЭ 1

00

САЭ

Изобретение относится к специали- зированньи средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения вероятностных характеристик случайных процессов, например, в радиофизике, технической диагностике и метеорологии.

Целью изобретения является повышение быстродействия анализа за счет обеспечения идентичной статистической достоверности оценки ординат плотности распределения.

На фиг. 1 приведена структурная схема анализатора} на фиг, 2 - схема D-триггера; на фиг, 3 - временная диаграмма формирования выходных импульсов блоков, поясняющая принцип работы анализатора-, на фиг. 4 - диана хвостах распределении может составлять сотни процентов при заданных N и их. Компромиссным решением этой

2 задачи является задание частости попадания величины отсчетов х в интервал Дх при га-м значении аргумента вычисляемой функции F(x) и задание представительного диапазона анализа

JO усечением хвостов F, благодаря чему достигается одинаковая статистическая достоверность вычислений для всех ординат и существенно уменьшается длительность вычислений.

15 Статистический анализатор работает следующим образом.

В исходном положении в регистр 10 числа записан код заданной частости п, характеризующей требуемую достограмма эффективности процедуры вычис- 20 верность оценки F(x ), а в регистр

ления достоверных оценок F(x) при заданной величине .

Статистический анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блоки 2

тель 5, счетчик 6 объема выборок, генератор 7 тактовых импульсов, схемы 8 и 9 сравнения, регистры 10 и 11 числа, управляемый делитель 12 частоты, элемент И 13, элемент 14 задержки, 30 элемент И 15, D-триггер 16, содержащий элейент НЕ 17, элементы И 18-21.

Построение статистических анализаторов основано на задании детермини11 числа - код с учетом априорной информации о типе плотности распределения вероятностей (фиг. 4), В делителе 12 установлен коэффициент И 3 памяти, сумматор 4, дели- 25 пересчета k , а время задержки То

элемента 14 задержки выбрано несколько большим времени переходных процессов и времени записи - считывания кодов при их преобразовании в анализаторе. В исходном состоянии делитель 12- установлен в единичное состояние (во всех разрядах установлены 1).

При подключении исследуемого сигна хвостах распределении может составлять сотни процентов при заданных N и их. Компромиссным решением этой

задачи является задание частости попадания величины отсчетов х в интервал Дх при га-м значении аргумента вычисляемой функции F(x) и задание представительного диапазона анализа

усечением хвостов F, благодаря чему достигается одинаковая статистическая достоверность вычислений для всех ординат и существенно уменьшается длительность вычислений.

Статистический анализатор работает следующим образом.

В исходном положении в регистр 10 числа записан код заданной частости п, характеризующей требуемую досто

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения статистичес- . ких характеристик, случайных процессов, например, в радиофизике, технической диагностике, метеорологии. Целью изобретения является повьше- ние быстродействия анализа. Сущность изобретения заключается во введении в известную структуру двух схем сравнения, двух регистров числа, двух элементов И, упраляемого делителя частоты, элемента задержки, D-тригге- ра и связей между блоками. Это позволяет увеличить быстродейст- вие при вычислении множества ординат оценки плотности распределения, не меньших заданного уровня, при одинаковой статистической обусловленности каждой из ординат оценки. Обеспечением одинаковой статистической достоверности ординат оценки различной величины облегчается вторичная обработка получаемой информации. 4 ил. 9 (О

рованного количества дифференциаль- 35 нала к входу анализатора производится запуск генератора 7. Первьй же выходной импульс генератора 7 переводит делитель 12 в нулевое состояние и через элемент И 13 поступает на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 1. Его выходной код Xj(lut) подается на адресные входы блоков 2 и 3 памяти и записывается в виде единицы в соответствующие ячейки.

ных коридоров - интервалов дх, m 1,2,...,К, и количество выборок N исследуемого сигнала, зависящего от допустимой статистической погрешности анализа, что требует проведения длительных экспериментов для обеспечения допустимых погрешностей на граничных участках гистограммы. Предлагаемый анализатор исключает указанные недостатки благодаря тому, что автоматически усекает хвосты плотности распределений - ординаты небольшой величины. Для некоррелированных отсчетов х относительная статистическая погрешность вычислений определяется соотношением

(.)

1

N

1-F(x« )ux

F(X.)UX

т.е. зависит от параметров N, лх и истинной величины ординаты F(): для средней части гистрограммы погрешность небольшая Sp

5 нала к входу анализатора производит05

0

5

ся запуск генератора 7. Первьй же выходной импульс генератора 7 переводит делитель 12 в нулевое состояние и через элемент И 13 поступает на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 1. Его выходной код Xj(lut) подается на адресные входы блоков 2 и 3 памяти и записывается в виде единицы в соответствующие ячейки.

При определении законов распределения дискретными методами осуществляется некоррелированная выборка из исследуемого процесса, В предлагаемом анализаторе это условие задается при помощи генератора 7 и делителя 12 с определенным коэффициентом пересчета К.

В процессе накапливания информации в блоке 2 памяти она поступает для контроля в схему 8 сравнения, в которой сравнивается с кодом, записанным в регистре 10 числа. Если коды не равны, то на входы элемента

И 15 подаются тактовый импульс с выхода элемента 14 задержки и разрешают щий потенциал с выхода схемы 8. Этот импульс поступает на второй вход сум- матора 4, увеличивая его содержимое на единицу, и на счетный вход счетчика 6 объема выборок. Текущее значение частости i п с выхода сумматора 4 записывается через информационный вход блока 2 памяти в его соответствующую ячейку, а в делителе 5 число i делится на текущее значение объема выборки из счетчика 6, На выходе делителя 5 формируется текущее значекие одной из ординат оценки плотности распределения. По заднему фронту разрешающего импульса, поступающего с выхода элемента И 15 на управляющие входы блоков 2 и 3 памяти, осущест- вляется запись сформированных новых значений частости и ординаты F(x )

т

соответственно.

Следующий управляющий импульс через элемент И 13 проходит на запуск преобразователя 1,только в случае возврата управляемого делителя 12 частоты в единичное состояние, т.е. после его переполнения. .

Последующие циклы работы осущест- вляются аналогично при условии, что для кодов, поступающих на входы схемы 8, выполняется неравенство i - п.

При выполнении условия i п на вькоде схемы 8 формируется потенциал, разрешающий прохождение импульсов че- .рез элемент И,15. Этот импульс также устанавливает делитель 12 в единичное состояние (через его управляющий вход).

В схеме 9 сравнения осуществляется циклическое сравнение очередной формируемой ординаты F(x) с заданным допустимым-уровнем Т „; : при F(x ) на выходе схемы 9 срав-

П

нения формируется импульс останова дл для этой ординаты оценки, который .поступает через второй .вход D-триг- гера 16 на его вьпсод, формируя команДУ Z,.

Осуществляемый таким образом запрет означает, что для данной ординаты оценки, удовлетворяющей условию эквивалентности (достижению заданной статистической достоверности) на схеме 8 сравнения, дальнейший учет попадания выборок х в данный дифференциальный коридор приводит к избыточно точности определения ординаты (х„).

В предлагаемом анализаторе это используется для уменьшения продолжительности процесса вычисления: попадние в дифференциальный коридор, приводящее к избыточной точности оценки, не используется, а следующий отсчет сигнала происходит не через К тактов работы генератора 7 (так как К - коэффициент пересчета делителя 12), а через один такт.

Коэффициент пересчета К выбран для обеспечения некоррелированной выборки отсчетов, поэтому сформированная внеочередная выборка является также некоррелированной ( б 7 сГ ) по отношению к предыдущей, использованной для формирования оценки плотности распределения, что поясняется временными диаграммами на фиг. 3. Последовательность импульсов на выходе элемента И 15 формируется некоррелированной (J Е ), что необходимо для задания тактовых импульсов на управляющие входы блоков 2 и 3 памяти.

Таким образом, предлагаемьш статистический анализатор, реализующий принцип обеспечения заданной частости для ординат оценки плотности распределения, не меньших , позволяет увеличить быстродействие анализов в 1,2-1,4 раза. Усечение хвостов функции, позволяет достичь погрености вычислений, равной единицам - десяткам процентов, в то время как при сохранении хвостов функции, например, для гам а-распределений, имещих протяженную монотонно убывающую правую ветвь гистограммы при коэффициенте формы d - -1, погрешность и длительность анализа существенно увеличиваются.

Предлагаемый анализатор может быть применен для оперативной обработки потоков случайных процессов с высокой точностью, что характерно для научных экспериментов на судах в открытом море, в самолетных метеорологических лабораториях при изучении частотных и временных свойств морских волнений и потоков солнечной радиации по комплексной целевой программе Мировой океан, требующих минимального участия человека-оператора в заданий параметров работы приборов, может также использоваться ка прибор широкого назначения на медицинских и промЬшшенных предприятиях

Фм,1

fM

Fmn

Фиг.з