Коррелометр Советский патент 1989 года по МПК G06F17/15 G06F17/18 

11

Изобретение относится к специализированным средствам измерительной и вычислительной техники, предназначенной для аппаратурного определения функции корреляции случайных процессов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения нелинейной взаимосвязи.

На чертеже приведена функциональная схема коррелометра.

Коррелометр содержит блок 1 и 2 определения начальных моментов, блок 3 вычисления натурального логарифма, делитель 4, интерполятор 5, сумматор 6, делитель 7, блок 8 вычисления натурального логарифма, депитель 9, интерполятор 10, сумматор II, вычи- татель 12, регистр 13 и синхронизатор 14,

Работа коррелометра основана на том, что для измерения взаимосвязи между случайными величинами X и Y используется информационная мера (коэффициент нормированной информации)

- H(Y)-H(Y/X) , H(Y/X)

уд иЩ

R

1H(Y)

где II(Y) - энтропия величины Y; H(Y/X) - условная энтропия Y при известном X,

основанная на информационных статистиках Шеннона.

Для определения значений H(Y), H(Y/X) требуется знание законов распределения F(Y), F(Y/X), которые в общем случае могут быть неизвестны.

В основу коррелометра положено использование информационного подхода для аппроксимации законов распределения. Исходными данными для построения оценок при этом выступают значения математического ожидания, среднеквадратического отклонения законов рас

пределения, а также границы области возможных значений случайных величин. Если, в частности, случайные величины изменяются в диапазоне (-°°,oa )t то значение коэффициента нормированной информации (1) совпадает со значением коэффициента корреляции. При

78225 где

10

15

20

25

30

35

40

5й- энтропия случайной величины в случае, когда среднеквадратическое отклонение принимается равным 1. С учетом этого (1) преобразуется

5У/х + 1п(У/л

RV/X где 6у/х

(Ту

1Sv+lnffv

(3)

значение среднеквадратичес- кого отклонения величины при заданном X; среднеквадратическое отклонение величины Y.

Б коррелометре используется зависимость эталонных значений энтропии S о г S (для случая единичного значения среднеквадратического отклонения) , где 9, - нормированное значение математического ожидания, равное SI//G-,

Коррелометр работает следующим образом.

Значение случайной величины Y/X поступает на информационный вход блока 1 определения начальных моментов. При поступлении импульса с первого выхода синхронизатора на тактовый вход блока 1 определения начальных моментов на первом его выходе появляется код, равный значению среднеквадратического отклонения , поступающий на информационный вход блока 3 определения натурального логарифма и вход делителя 4. На втором выходе блока I определения начальных моментов появляется код, равный значению t математического ожидания S) , поступающий на вход делимого делителя 4. По импульсу с второго выхода синхро

низатора 14, поступающему на тактовые входы делителя 4 и блока 3 вычисления натурального логарифма, на выходе делителя 4 формируется сигнал, равный нормированному значению математического ожидания S) (Эуд, на выходе блока 3 вычисления натурального логарифма появ- ляется сигнал, равный значению Inffy/y поступающий на первый информационный вход сумматора 6, Значение v с выхода делителя 4 поступает на информационный вход интерполятора 5. По

Изобретение относится к области специализированным средствам измерительной и вычислительной техники, предназначенной для аппаратурного определения функции корреляции случайных процессов с различными видами статистики. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения нелинейной взаимосвязи. Цель достигается тем, что в коррелометре вычисляется информационная мера корреляции - коэффициент нормированной информации. Коррелометр содержит блоки 1, 2 определения начальных моментов, блоки 3, 8 вычисления натурального логарифма, делители 4, 7, 9, интерполяторы 5, 10, сумматоры 6, 11, вычитатель 12, регистр 13, синхронизатор 14. 1 ил.

использовании информационного подхода окончании цикла работы интерполято- для аппроксимации законов распределения энтропия случайной величины определяется по формуле

ра 5 на его выходе появляется код, равный эталонному значению энтропии

,

(2)

5У/х

поступающий на второй информа

ционный вход сумматора 6. При посту

окончании цикла работы интерполято-

ра 5 на его выходе появляется код, равный эталонному значению энтропии

окончании цикла работы интерполято-

5У/х

поступающий на второй информационный вход сумматора 6. При поступлении импульса с четвертого выхода синхронизатора 14 на тактовый вход сумматора б на его выходе формируется сигнал, равный значению энтропии Нуд согласно (2), поступающий на вход делимого делителя 7.

Работа канала обработки случайной величины Y аналогична. Сигнал, рав- JQ нпй Ну согласно (2), с выхода сумматора 11 поступает на вход делителя делителя 7. При поступлении импульса с пятого выхода синхронизатора 14 на тактовый вход делителя 7 на его выхо-15 де появляется сигнал, равный значению Нуд /Ну, поступающий на вход вычитаемого вычитателя 12, на вход уменьшаемого которого из регистра 13 памяти поступает единичный код. По 20 импульсу с шестого выхода синхронизатора 14 на выходе вычитателя 12 появляется значение коэффициента нормиро-: ванной информации КуД .

25

Формула изобретения

Коррелометр, содержащий первый блок определения начальных моментов, два блока вычисления натурального 30 логарифма, первый делитель, два сумматора, вычитатель, регистр, синхронизатор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет опреде

ления нелинейной взаимосвязи, в него введены второй и третий делители, второй блок определения начальных моментов и два интерполятора, причем информационные входы первого и второ- го блоков определения начальных моментов являются соответственно первым и вторым информационными входами коррелометра, выходы математического ожидания первого и второго блоков

определения начальных моментов соединены с входами делимого соответственно первого и второго делителей, выходы среднеквадратического отклонения первого и второго блоков определения начальных моментов соединены с входами делителя соответственно первого и второго делителей и информационным входом соответствующего блока вычисления натурального логарифма,выходы первого и второго блоков вычисления натурального логарифма соединены с первыми входами соответственно первого и второго сумматора, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго интерполяторов, информационные входы первого -и второго интерполяторов соединены с выходами соответственно первого и второго делителей, выходы первого и второго сумматоров соединены соот- вественно с входами делимого и делителя третьего делителя, выход которо25 го

соединен с входом вычитаемого вы4

0

5

Q

читателя, вход уменьшаемого которого соединен с выходом регистра, выход вычитателя является выходом коррелометра, первый выход синхронизатора соединен с тактовыми входами первого и второго блоков определения начальных моментов, второй выход синхронизатора соединен с тактовыми входами первого и второго делителей и первого и второго блоков вычисления натурального логарифма, третий выход синхронизатора соединен с тактовыми входами первого и второго интерполяторов, четвертый выход синхронизатора соединен с тактовыми входами первого и второго сумматоров, пятый выход синхронизатора соединен с тактовым входом третьего делителя, шестой выход синхронизатора соединен с тактовым входом вычитателя.