Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса Советский патент 1992 года по МПК G06F15/36 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определе- ния статистических характеристик случайных процессов.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения плотности вероятности случайного процесса; на фиг. 2 - структурная схема блока оценки плотности вероятностей.

Устройство для определения плотности вероятности случайного процесса содержит тактовый генератор 1, аналого-цифровой преобразователь 2,блок 3 памяти, блок элементов 4 ИЛИ, элемент 5 задержки, первый и второй амплитудные дискриминаторы 6 и 7, сумматоры 8i-8n, n групп по п элементов 9 деления в каждой - 9ц-9пп, блок 10 определения экстремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, первый 14, второй 15 и третий 16 блоки сравнения, первый 17 и второй 18 элементы И, формирователь 19 импульса, второй 20 и первый 21 элементы ИЛИ, блок 22 оценки плотности вероятностей, реверсивный счетчик 23, входы 24 задания верхнего и 25 задания нижнего пороговых значений, вход 26 записи/считывания; выходы 27 и 28 - соответственно первого и второго амплитудных дискриминаторов, выходы 29ц-29пп блока 22, выходы ЗОп-ЗОпп соответственно элементов 9ц-9пп, выходы 31 и 32 соответственно элементов 17 и 18.

Блок оценки плотности вероятностей (фиг. 2) содержит элементы И ЗЗгЗЗпп, счетчики 34ц-34Пп, элементы деления 35ц-35пп и сумматор 36.

Устройство работает следующим образом.

В начальном состоянии регистр 13 обнулен, содержимое блока памяти - нулевое, по входам 24 и 25 поданы на второй и третий блоки сравнения 15 и 16 значения (коды) уставки соответственно верхнего и нижнего порога отношения максимальной анализируемой плотности распределения к минимальной. Реверсивный счетчик 23 установлен в некоторое промежуточное состояние.

Работа устройства начинается с подачи реализации случайного процесса (СП) на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2 и одновременно сигнала записи по входу 26 на блок памяти 3. Сигнал записи подается в течение длительности реализации исследуемого СП. Генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, которыми производится аналого-цифровое преобразование блоком 2 входного сигнала и синхронное формирование адресов записи в счетчике 12. Отсчеты реализации СП, сформированные АЦП, поступают в первый амплитудный дискриминатор 6 через блок

5 элементов ИЛИ 4 и в элемент задержки 5, задержка которой равна целому числу тактов. Элемент задержки может быть реализован в виде совокупности регистров сдвига, разрядность которых равна разрядности от0 счетов, а количество - требуемому времени задержки.

В амплитудных дискриминаторах 6 и 7 производится сравнение уровня поступившего сигнала с рядом уставок, одинаковых

5 по величине шага, определяемого содержимым счетчика 23: А, 2А,... КД. При попадании уровня сигнала в диапазон некоторой установки появляется сигнал на соответствующем выходе дискриминатора. Таким об0 разом, в каждом отсчете сигнала на соответствующем выходе 27 и соответствующем выходе 28 соответственно блоков 6 и 7 появляются сигналы, которые вызывают появление сигнала на соответствующем вы5 ходе элемента 33 блока 22, по которому связанный с ним счетчик 34 инкрементируется. После окончания реализации СП сигнал записи на входе 26 снимается. В этот момент формирователем 19 формируется им0 пульс, записывающий содержимое счетчика 12 в регистр 13 и разрешающий анализ состояния блоков сравнения 15 и 16. К этому моменту в элементах деления 35 блока 22 сформированы значения, в совокупности

5 представляющие двумерную плотность вероятности СП, на выходах сумматоров - 8 - одномерные плотности вероятности, на выходах элементов деления 9-условные плотности вероятности для соответствующих

0 значений СП.

Суть адаптации устройства заключается в его подстройке по одномерной плотности вероятности СП таким образом, чтобы, с одной стороны, края функции плотности рас5 пределения не выходили за диапазон измерения, а с другой стороны, - чтобы данная функция рассредоточивалась по возможно большему числу сумматоров 8, что дает ее более точное представление за счет

0 большего числа информативных точек распределения.

Блоком деления 11 определяется отношение минимального и максимального значений плотности вероятности (двумерной)

5 для данной реализации СП (сами максимальное и минимальное значения определяются блоком 10). Если сформированная величина отношения меньше нижнего порога, задаваемого по входу 25, срабатывает

элемент И 18 и своим сигналом инкрементирует содержимое реверсивного счетчика 23, что пропорционально увеличивает шаги уставок; - расширяет диапазон амплитудных дискриминаторов 6 и 7, что сжимает график измеряемой функции одномерной плотности вероятности реализации СП, Если отношение больше верхнего порога, задаваемого кодом на входе 24, срабатывает элемент И 17, декрементируя содержимое счетчика 23 и сжимая диапазон измерения блоков 6 и 7, что растягивает функцию одномерной плотности распределения СП. Это, в свою очередь, способствует уменьшению (в последнем примере) отношения на выходе блока 11 на следующей ступени измерения, которая производится для той же реализации СП.

Вторая ступень измерения реализуется следующим образом.

Сигналом с выхода блока сравнения 14 (при окончании реализации) или - после записи - сигналом с формирователя 19 срабатывает элемент ИЛИ 21, осуществляющий сброс счетчика 12 и счетчиков в блоке 22. Теперь, так как отсутствует сигнал записи и нет входного сигнала реализации СП, информация поступает в дискриминаторы 6 и 7 не с входа устройства, а от блока памяти через элементы ИЛИ 4 считыванием отсчетов по соответствующим адресам, начиная с начального. В остальном процесс анализа аналогичен вышеописанному. Завершение этой ступени измерения осуществляется после достижения содержимым счетчика 12 значения, равного значению, записанному в регистре 13 (для данной реализации СП). При этом на выходе блока 14 формируется сигнал, осуществляющий действия аналогично сигналу с формирователя 19.

Процесс последовательного измерения продолжается до тех пор, пока на определенной ступени измерения отношение максимального значения одномерной плотности вероятности СП к минимальному не попадает в промежуток между порогами по входам 24 и 25. При этом процесс заканчивается и с соответствующих выходов устройства снимается информация, с наиболее полной информативностью и точностью представляющая статистику исследуемой реализации СП.

Съем информации с устройства производится по срабатыванию блока 14 при отсутствии импульса с управляющего выхода устройства - с выхода элемента ИЛИ 20. Текущая информация (после окончания некоторой промежуточной ступени измерения) может быть снята в момент формирования импульса с элемента ИЛИ 21. Значение текущего диапазона (и шага)

квантования входного сигнала по уровням формируется в любой момент времени содержимым счетчика 23.

Формула изобретения

Устройство для определения плотности

вероятности случайного процесса, содержащее тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок элементов ИЛИ, элемент задержки, два амплитудных дискриминатора, п сумматоров (п - количество оценок), п групп из п элементов деления, блок определения экстремальных значений, блок деления, счетчик, регистр, три блока сравнения, два элемента И, два

элемента ИЛИ, формирователь импульса, блок оценки плотности вероятностей и реверсивный счетчик, причем информационныйвход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, выход соединен с первым входом блока элементов ИЛИ и с информационным входом блока памяти, выход которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом элемента задержки и с информационным входом первого амплитудного дискриминатора, 1-е выходы (I 1 ,п) первого и второго амплитудных дискриминаторов подключены к l-м входам

соответственно первой и второй групп информационных входов блока оценки плотности вероятностей, i-й выход j-й группы выходов (i 1,n; j 1,n) двумерной плотности вероятности блока оценки плотности вероятностей соединен с i-м входом j-ro сумматора и с входом делимого i-ro элемента деления j-й группы, выход j-ro сумматора соединен с входами делителей элементов деления j-й группы, вход Запись-считывание устройства соединен с входом Запись-считывание блока памяти и с входом запуска формирователя импульса, выход тактового генератора подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, к тактовому входу элемента задержки и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с адресным входом блока памяти, с первым входом первого блока сравнения и с информационным входом регистра, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с

выходом формирователя импульса и с входом записи регистра, а выход - с первыми входами первого и второго элементов И, с входами сброса счетчика и блока оценки плотности вероятностей, выходы максимального и минимального значений блока

определения экстремальных значений подключены соответственно к входам делимого и делителя блока деления, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего блоков сравнения, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ и соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выходы сумматоров являются выходами значений одномерной плотности вероятности устройства, выходы элементов деления групп являются выходами условной плотно0

сти вероятности устройства, вторые входы второго и третьего блоков сравнения являются входами задания соответственно верхнего и нижнего пороговых значений устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, выход элемента задержки соединен с информационным входом второго амплитудного дискриминатора, выход j-ro сумматора подключен к j-му входу блока определения экстремальных значений, выход реверсивного счетчика соединен с входами задания интервала первого и второго амплитудных дискриминаторов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определеФиг / ния статистических характеристик случайных процессов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит тактовый генератор 1, аналого- цифровой преобразователь 2, блок 3 памяти, блок 4 элементов ИЛИ, элемент 5 задержки, два амплитудных дискриминатора 6 и 7, гг сумматоров 8 (п - количество оценок), п групп по п элементов 9 деления, блок 10 определения экстремальных значений, блок 11 деления, счетчик 12, регистр 13, три блока сравнения 14-16, два элемента И 17 и 18, два элемента ИЛИ 20 и 21, формирователь 19 импульса, блок 22 оценки плотности вероятностей и реверсивный счетчик 23. 2 ил. XI Оч СП 00 со