Устройство для определения стационарности случайных процессов Советский патент 1989 года по МПК G06F17/18 G06F17/14 

:л ч

N9

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности определения стационарности случайных процессов независимо от вида распределения вероятностей.

На чертеже изображена структурная схема устройства для определения стационарности случайных процессов.

Устройство содержит первый 1 и : второй 2 блоки преобразования Фурье, первый 3 и второй 4 блоки вычисления логарифмов 5 синхронизатор 5, блок 6 усреднения, узел 7 сравнения, блок 8 задания начальных условий и блок 9 анализа гипотезы.

Устройство работает следующим образом.

Одна из реализаций анализируемого случайного процесса поступает на входы первого 1 и второго 2 блоков преобразования Фурье. В первом блоке 1 преобразования Фурье вычисляются оценки мгновенного амплитудного спектра методом БПФ, Подынтёрв ал анализа, на котором осуществляется определение оценок мгновенного ампли тудного спектра, формируется синхронизатором 5 и выбирается из условия ATJ DI, где ( - интервал корреляции исследуемого слз чайного процесса.

Во втором блоке 2 преобразования Фурье определяются оценки спектра мощности исследуемого случайного процесса посредством усреднения оценок спектра мощности, полученных на

каждом из N подынтервалов анализа в соответствии с соотношением

s(w) f

где S (и) - оценка спектра мощности исследуемого случайного процесса, полученная на i-M подынтервале анализа Число подынтервалов анализа, по которым осуществляется усреднение, формируется синхронизатором 5 исходя из общего интервала анализа Т, связанного с подынтервалами соотношением

Т NAT.

Интервал анализа Т также формируется синхронизатором 5, его длительQ

5

0

5 g

5

0

5

0

5

ность определяется разрешающей способностью спектрального анализа и степенью усреднения спектра исходя . из требуемого значения ошибки принятия решения о нарушении стационарности.

Рассмотрим работу устройства на одном интервале анализа. В каждом из блоков 1 и 2 преобразования Фурье осуществляется дискретизация анализируемого случайного процесса по командам синхронизатора 5, причем частота дискретизации определяется эффективной шириной спектра исследуемого случайного процесса. Запись нормированных значений спектральных составляющих в выходные оперативные запоминающие устройства блоков преобразования Фурье также производится по командам синхронизатора 5,

Сформированный в первом блоке 1 преобразования Фурье массив спект ральных составляющих мгновенного амплитудного спектра анализируемого случайного процесса по командам синхронизатора 5 поступает в первый блок 3 вычисления логарифмов, в котором производится логарифмирование спектральньк составляющих мгновенного амплитудного спектра. Полученный в блоке 3 массив логарифмически преобразованных спектральных составляющих мгновенного амплитудного спектра по командам синхронизатора 5 поступает в блок 6 усреднения, в котором осуществляется их усреднение по тому же количеству подынтервалов , что и при вычислении спектра мощности во втором блоке 2 преобразования Фурье, Массив усредненных логарифмически преобразованных оценок амплитудного спектра поступает в первый блок оперативной памяти узла 7 сравнения.

Массив спектральных составляющих спектра мощности анализируемого случайного процесса, полученный во втором блоке 2 преобразования Фурье, по командам синхронизатора 5 поступает во второй блок 4 вычисления логарифмов, в котором прозводится логарифмирование спектральных составляющих спектра мощности. Сформированный во втором вычислительном блоке 4 массив логарифмически преобразованных оценок спектральных составляющих спектра мощности анализируемого случайного процесса по командам синхронизатора 5 поступает во второй блок оперативной памяти узла 7 сравнения.

По командам синхронизатора 5 осуществляется упорядоченная последовательная выборка значений логарифмов спектральных составляющих из блоков оперативной памяти узла 7 сравнения и передача в вычислитель узла 7 сравнения, в котором производится вычисление квадратов модуле разностей значений логарифмов соответствующих спектральных составляющих и накопление суммы квадратов разностей для всех спектральных составляющих. Значение этой суммы поступает в компаратор узла 7 сравнения, в котором производится сравнение с пороговым значением, ран-

ным -

Выходной сигнал узла сравнения поступает в блок 9 анализа гипотезы, Б котором принимается решение:

исследуемый случайный процесс стационарный, если сумма квадратов

отклонений (-с/2|

исследуемый случайный процесс нестационарный, если сумма квадратов отклонений |-с/2 |,

Формула изобретения

Устройство для определения стационарности случайных процессов, содержащее два блока преобразования Фурье, информационные входы которых соединены и являются информационным входом устройства, блок анализа гипотезы, вьтолненный в виде компаратора, выход которого является выходом устройства, блок задания начальных условий, синхронизатор и узел сравнения, содержащий два блока оперативной памяти, блок вычисления суммы квадратов разностей и блок сравнения, причем в узле сравнения выходы первого и второго блоков оперативной памяти соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления суммы квадратов разностей, выход которого подключен к первому входу

0 блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания начальных условий, а выход соединен с входом компаратора блока анализа гипотезы, входы синхронизации

5 первого и второго блоков преобразования Фурье соединены соответственно с первым и вторым выходами синхрони- затора, входы синхронизации первого и второго блоков оперативной памяти

0 узла сравнения соединены соответственно с третьим и четвертым выходами синхронизатора-, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет

5 обеспечения возможности определения стационарности случайных процессов независимо от. вида распределения вероятностей, в устройство введены два блока вычисления логарифмов и

0 блок усреднения, выход первого блока преобразования Фурье подключен к информационному входу первого блока вычисления логарифмов, выход которого соединен с информационным входом бло ка усреднения, выход которого подключен к информационному входу первого блока оперативной памяти, узла сравнения, выход второго блока преобразования Фурье подключен к информационному входу второго блока вычисления логарифмов, выход которого соединен с информационным входом второго блока оперативной памяти узла сравнения, входы синхронизации

5 первого и второго блоков вычисления логарифмов и блока усреднения подключены соответственно к пятому, шестому и седьмому выходам синхронизатора.

5

0

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть Использовано для обнаружения случайных сигналов. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности определения стационарности случайных процессов независимо от вида распределения вероятностей. Функционирование устройства основано на асимптотически нормальных вероятностных характеристиках, таких как логарифмы спектральных оценок, разброс которых слабо зависит от разброса собственно спектральных оценок, связанного с наличием аддитивного шума. Устройство содержит блоки 1 и 2 преобразования Фурье, блоки 3 и 4 вычисления логарифмов, синхронизатор 5, блок усреднения 6, узел 7 сравнения, блок 8 задания начальных условий, блок 9 анализа гипотезы. 1 ил. (Л