Устройство для определения среднего значения Советский патент 1988 года по МПК G06G7/52 

00 СХ)

со

4

гч

10

11383410

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначено для анализа нестационарных случайных сигналов и является усовершенствованием устройств по авт„св„№ 1140134

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет оценки распределения вероятностей степени аппроксимирующего полинома.

На чертеже представлена блок-схема устройствао

Устройство содержит первый интегратор 1 , первый элемент 2 задержки, первый вычитатель 3, второй интегратор 4, второй элемент 5 задержки, первый сумматор 6,, третий элемент 7 задержки, второй вычитатель 8, третий интегратор 9, четвертый элемент 10 задержки и второй сумматор 11 о

Выход первого элемента 2 задержки соединен с входом третьего элемента 7 задержки, а выход первого интеграреключателя 18, подвижный контакт ко торого подключен к первому интегратору 1„ Второй замыкающий его контак соединен с выходом ключа 19, информационный вход которого соединен с выходом двухвходового сумматора 20„ Первый вход последнего подключен к выходу генератора 21 шума. Второй вход сумматора 20 соединен с первым выходом управляемого генератора 22, второй выход котюрого соединен с .подвижным контактом переключателя IB Второй замыкающий контакт последнего

15 соединен с объединенными входами сброса ячеек памяти i-x пороговых- элементов основного устройства, где , 2, 000, т-1, и входом т-го счетчика 23, выход которого подсое20 динен к дешифратору 24, выходом подсоединенным к входу триггера 25, выход последнего соединен с управляющим входом ключа 19, В псоды i-го порогового элемента 16-1-соединены

тора 1 подключен к входу второго эле- 25 с входом i-ro счетчика 26-1оСбрасымента 5 задержки, выход которого соединен с первым входом первого cyMi-ia- тора 6, выход первого вычитателя 3 подключен к входу второго интегратора 4, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 6, первый выход которого подсоединен во втором каскаде к четвертому элементу 10 задержки и одновременно к первому

входу второго вычитателя 8. К второ- or гера 25 в нулевое состояние подачей му входу вычитателя 8 подсоединен сигнала по входу Сброс о Переключа- задержки о

выход третьего элемента 7

Выход вычитателя 8 подсоединен-к входу третьего интегратора 9, выход которого подсоединен к входу второго сумматора 11, другой вход которого подключен к выходу элемента 10 задержки о Выход i-ro сумматора 12 подключен к входу i-ro элемента задержки из числа (т-О доиол1-штельно введенныхо Выход I-го элемента 13 задержка соединен с первым входом i-ro вычитателя 14, вторые входы вычитателей объединены и подключены к выходу т-го сумматора 15о Выход i-i:o вычитателя 14 соединен с входам i-ro порого- вого элемента 16(с памятью)с Выход последнего является выходом для определения (2 1-1)-й степени полинома, описывающего функцию математического ожидания о

Вход устройства соединен с входом блока 17 определения дисперсии и размыкаюи;им контактом сдвоенного петель 18 устанавливают в положение, подключающее вход устройства к входу первого интегратора 1. В интерва- 40 ле анализа, когда реализация случайного нестационарного сигнала поступает на вход первого интегратора 1, производят определение его дисперсии с помощью блока 17о В основном уст- 5 ройстве, включающем блоки 1,2, ,90 ,..,16,проводят оценку степени полинома, описывающего изменение среднего значения случайного сигналаj что происходит следующим образомо

Случайный нестационарный сигнал (сне) с неизвестным математическим ожиданием (средним значением) одновременно поступает на интегратор 1 и элемент 2 задержки о Первый сглаженный сигнал поступает далее на вычитатель 3, на второй вход которого поступает задержанный на половину интервала сглаживания СНСо В вычитате- ле 3 осуществляют первое центрирова50

55

0

реключателя 18, подвижный контакт которого подключен к первому интегратору 1„ Второй замыкающий его контакт соединен с выходом ключа 19, информационный вход которого соединен с выходом двухвходового сумматора 20„ Первый вход последнего подключен к выходу генератора 21 шума. Второй вход сумматора 20 соединен с первым выходом управляемого генератора 22, второй выход котюрого соединен с .подвижным контактом переключателя IB Второй замыкающий контакт последнего

5 соединен с объединенными входами сброса ячеек памяти i-x пороговых- элементов основного устройства, где , 2, 000, т-1, и входом т-го счетчика 23, выход которого подсое0 динен к дешифратору 24, выходом под, соединенным к входу триггера 25, выход последнего соединен с управляющим входом ключа 19, В псоды i-го порогового элемента 16-1-соединены

вающие входы счетчиков 26-1 и 23, а также триггера 25 объединены с входом Сброс. Выходы счетчиков 26-1,... 000, 26-i, 000, 26-(m-) являются выходами устройствао

Устройство работает следующим об- разоМо

Вначале производят сброс счетчиков 23, 26-1, .00, 26-(ni-l) и триг.гера 25 в нулевое состояние подачей сигнала по входу Сброс о Переключа-

тель 18 устанавливают в положение, подключающее вход устройства к входу первого интегратора 1. В интерва- ле анализа, когда реализация случайного нестационарного сигнала поступает на вход первого интегратора 1, производят определение его дисперсии с помощью блока 17о В основном уст- ройстве, включающем блоки 1,2, ,90 ,..,16,проводят оценку степени полинома, описывающего изменение среднего значения случайного сигналаj что происходит следующим образомо

Случайный нестационарный сигнал (сне) с неизвестным математическим ожиданием (средним значением) одновременно поступает на интегратор 1 и элемент 2 задержки о Первый сглаженный сигнал поступает далее на вычитатель 3, на второй вход которого поступает задержанный на половину интервала сглаживания СНСо В вычитате- ле 3 осуществляют первое центрирова

ние сигнала, Тов. из случайного сигнала вычитают его сглаженное значение, полученное на выходе интегратора 1„ Далее первый центрированный сигнал сглаживают в интеграторе 4 и подают на сумматор 6, на другой вход которого подают задержанный элементом 5 задержки сигнал с выхода интегратора 1 о В результате на выходе сумматора

6получают оценку материматического ожидания случайного сигнала на выходе первого каскадао Эту оценку подаю на второй каскад на вычитатель 8, на второй вход которого поступает случайный сигнал, задержанный элементом

7задержки еще на половину интервала сглаживания, В вычитателе 8 вычитают

из случайного сигнала его оценку ма- тематического ожидания, полученную с выхода сумматора 6„ Затем второй центрированный сигнал сглаживают в интеграторе 9 и подают на один из входов сумматора 11, на другой вход которого подают задержанный элементом 10 задержки сигнал с выхода сумматора 6. В результате на выходе сумматора 11 второго каскада получают еще одну оценку математического ожидания случайного сигнала Устройство снабжено подобными каскадами в количестве п, необходимом для сведения ошибки смещения к нулюо

На выходе сумматора 12 i-ro каска да получают 1-ю оценку математического ожидания, а на выходе сумматора 15 т-го каскада т-ю оценку математического ожидания случайного сигнала.

Для определения характера функции описывающей изменение математическог ожидания случайного сигнала, из i-й оценки математического ожидания, задержанной в элементе 13 задержки, в вычитателе 14 вычитают т-ю оценку математического ожидания случайного сигнала а Разность оценок с выхода последнего подают на вход i-ro порогового элемента 16 (с памятью) Если на интервале анализа разность оценок не превышает заданного порогового уровня, не происходит срабатывание ячейки памяти порогового элемента 16 Это означает, что степень полино ма, описьгоающего изменение математического ожидания случайного сигнала, меньше величины (2 i-1)„

Если на интервале анализа разность i-и т-й оценок превышает задан

0

s

0 5 о

-,,

Q дс

0

5

ный пороговый уровень, происходит срабатывание ячейки памяти порогового элемента 16 Это означает, что степень полинома, описывающего изменение математического ожидания случайного сигнала, больше или равна ве.- личине (2i-l).

Предположим, что степени полинома, описывающего изменение среднего значения сне, могут быть только четными Пусть при этом на интервале анализа происходит срабатывание i-ro порогового элемента 16, что и зафиксируется в его ячейки памяти, и не сработает (1+1)-я и последующие ячейки памяти о Это означает, что степень, полинома Р, описывающего изменение среднего значения СНС, удовлетворяет неравенству .+ 1, или, учитьшая, что степень полинома может быть только четной, получают i„

Устанавливают на первом выходе управляемого генератора 22 сигнал такой формы, чтобы он описьшался полиномом, степень которого Р На выходе генератора 21 шума устанавливают сигнал, дисперсия которого на выходе переключателя 18 равна измеренной дисперсии на интервале анализа СНСо

Далее вновь производят сброс всех счетчиков- 23, 26-1, о., 26-(m-l) и триггера 25 в нулевое состояние,и устанавливают переключатель 18 во второе положение, когда к интегратору 1 подключен выход ключа 19, а второй выход управляемого генератора 22 подключен к входу счетчика 23

Импульсы на втором выходе генератора 22 появляются в начале каждого такта генерации сигнала на первом выходе генератора 22„ Причем эти импульсы в каждом такте сбрасывают ячейки памяти пороговых элементов 16-i в нулевое состояние Общее число импульсов подсчитьгоается счетчиком 23 о Дешифратор 24 определяет число тактов, кратное десяти плюс один, например (100+1), (1000+1) и т„д. В момент появления в счетчике 23 одного из указанных чисел на выходе дешифратора 24 появляется перепад напряжения, который вызывает срабатывание триггера 25. В результате на выходе последнего появляется управляющее напряжение, которое закрывает ключ 9о Тогда смесь сигнала, описываемого полиномом 21-й степени, и

5138

помехи с выхода сумматора 20 переста- ют поступать на вход интегратора 1 основного устройства., В каждом счетчике 26-,„ „., 26-Г, ..„, 26-(т-1) при этом фиксируется число срабатываний соответствующего порогового элемента основного устройства. Каждое указанное число, отнесенное к общему числу тактов, определяемому дешифратором 24, дает оценку вероятности степени полинома, описывакяцего изменение среднего значения СНС Совокупность всех чисел, зафиксированных, в счетчиках 26-i и отнесенных к общему числу тактов, дает оценку распределения вероятностей степени указанного полиномао

После переключения: в первое положение переключателя 18 и сброса счетчиков 23, 26 л1 , «00, 26-(т-1) и триггера 25 в нулевое состояние, можно вновь производить измерения степени полинома, описывающего изменение среднего значения СНС Оценка распределения вероятностей степени полинома, описывающего среднее значение СНС, может быть использована для уточне ния /(корректировки) степени полинома, а также для классификации СНС, Формула изобре.тения

Устройство для определения среднего значения по авт.ев о № 1140134, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет оценки распределения вероятностей степени аппроксими4

0 5

0 5

0

5

106

рующего полинома, в него введены блок определения дисперсии, управляемый генератор, генератор шума, дпухвхо- довый сумматор, ключ, сдвоенный переключатель, m счетчиков, дешифратор, триггер, при этом вход блока определения дисперсии объединен с размыкающим контактом сдвоенного переключателя и является информационным входом устройства, первый подвижный контакт сдвоенного переключателя соединен с входом первого интегратора, первый замыкающий контакт сдвоенного переключателя подключен к выходу ключа, информационный вход которого соединен с выходом двухвходового сумматора, первый вход которого соединен с выходом генератора шума, второй вход двухвходового сумматора подключен к первому выходу управляемого генератора, второй выход которого соединен с вторым подвижным контактом сдвоенного переключателя, второй замыкающий контакт которого соединен с объединенными входами установки в о ячеек памяти 1-х пороговых элементов (,2,,о.,т-1) и входом т-го счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, выход которого соединен с входом установки в о триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход i-ro порогового элемента соединен со счетным входом i-ro счетчика, входы установки в о m счетчиков и вход установки в 1 триггера объединены и являются входами установки в о устройства.