БИБЛИОТЕКА Советский патент 1973 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к вычйслительйой и измерительной технике.

Известны статистические анализаторы, содержащие два амплитудных ограничителя, настроенных на нулевой уровень срабатывания, одноразрядный многокаскадный сдвиговый регистр, группу дешифраторов соответствия, группу накопителей и синхронизатор.

Однако известный анализатор имеет малые функциональные возможности - только на хождение оценки корреляционных функций по полярному выборочному шаговому алгоритму.

Первая цель изобретения - расширить функциональные возможности, обеспечив вычисление оценок одномерных интегральных и дифференциальных законов распределения путем допустимого усложнения устройства.

Это достигается тем что, в каждый из двух входных каналов введен сумматор, на один вход которого подается анализируемый сигнал, а ко второму входу подключен выход цифро-аналогового преобразователя, подключенный к своему двоичному счетчику; к выходу сумматора :подключены входы исходного ограничителя и дополнительного, уровень срабатывания которого равен по модулю абсолютному значению ступеньки напряжения на ;Быходе преобразователя; выход исходного

i

ограничителя подключен к одному вхоДу схемы совпадения с триггерным выходом и к од ному входу переключателя вида оцениваемого закона; к второму входу переключателя подключен выход схемы совпадения, к второму входу которой подключен выход дополнительного ограничителя, выход переключателя) расположенного в первом входном канале подключен ко входу сдвигового регистра; переключателя во втором входном канале подключен к входу первой запоминлющей ячейки, выход 1 оторой подключен к объединенным входам дешифраторов соответствия, а цень запуска вместе с цепью сдвига регистра подключены к первому выходу синхронизатора, к двум другим выходам которого подключены входы счетчиков; выходы счетчика в каждом канале подключены к объединенным входал цифро-аналогового преобразователя и дешифрирующей матрицы, каждый выход которой через схему совпадения связан с входом накопителя одной из двух дополнительных групп накопителей, второй вход схем совпадения, подключенный первым входом X выходам матрицы, объедпнсн и подключен к единичному выходу второй (третьей) запоминающей ячейки, вход которой подключен к выходу переключателя, расположенного в том же канапе, а. цепь запуска - к входу счетчика, причем порядок следования

имлульсов iHa выходах синхронкватора определяется режимом работы анализатора.

Такое выполнение анализатора позволяет существенно расширить не только его функциональные возможности, но И область использования при нахождении оценок корреляционных функций за счет полученной при этОМ возможности находить оценхн корреляционных функций по известному полярному алгоритму с дополнительными дискретными по уровню сигналами, имеющими равномерный закон распределения.

Втора я цель предлагаемого изобретения- обеспечить получен-не оценок условных и двумерных законов распределения при временном сдвиге между отсчетами, меняющемся в тех же пределах, что ц при нахождении оценок корреляционных функций.

Это достигается тем, что к схемам совпадения, включенным между выходами матрицы ц входами накопителей so втором входном канале, добавлен третий Вход, а анализатор дополнительно содержит переключатель каскадов регистра на число нанра.влений, Hai единицу большее числа каскадо1В регистра,, причем третий вход схем совпадения объединен и подключен к выходу переключателя, нулевой вход которого подключен к объединенному второму входу данных схем совпадения, а остальные входы объединены меладу собой и с целью сдвига в регистре.

БлОК-схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

Первый суммаггор 1 включен в первом входном канале так, что на один его вход поступает один ив анализируемых сигналов, нанри мер к(1), а ко второму входу подключен выход цифро-аналогового преобразователя 2. Выход суММатора / подключен к объединенным входам ограничителей: исходного 3, настроенного на нулевой уровень срабатывания, и дополнительного 4, уровень срабатывания которого равен оо модулю абсолютному значению ступеньки напряжения Hai выходе преобразователя 2. Выход ограничителя 5 подключен к одному входу схемы 5 совнадения с триггерным выходом и к одному входу переключателя 6 вида оцениваемого закона. Второй вход схемы 5 совпадения подключен к выходу ограничителя 4, а выход -ко второму входу переключателя 6, выход которого подключен к объединенным входам запоминающей ячейки 7 и сдвигового регистра 8.

К входам преобразователя подключены выходы двоичного счетчика 9, которые также подключены ко входам дешифрирующей матрицы 10. К каждому выходу матрицы 10 подключена одним входом одна из схем совпадения группы 11, вторые входы которых объединены и подключены к выходу запоминающей ячейки 7. К выходу каждой схемы группы 11 подключено по одному накопителю дополнительной группы 12. Вход счетчика 9 объединен с целью заниси ячейки 7 и подключен к одному выходу синхронизатора 13.

Аналогично во втором входном канале, на который подается второй анализируемый сигнал, например y(t), включены вторые сумматор М, цифро-аналоговый преобразователь 15, ограничители: исходный 76 с нулевым уровнем срабатывания и дополнительный 17, уровень срабатывания которого равец па модулю абсолютному значению ступеньки Haiпрял ения на выходе преооразователя 15, схема 18 совпадения с триггерным выходом, переключатель 19, вторая запоминающая ячейка 20, двоичный счетчик 21, дещифрирующая матрица 22, группа 23 даухвходовых схем совпадения и дополнительная группа 24 накопителей. При этом вход счетчика 21, объединенный с цепью запуска ячейки 20, подключен ко второму выходу синхронизатора 13.

Выход переключателя 19 подключен ко входам ячейки 20 и еще одной запоминающей ячейки 25, выход которой цодключен к объединенным входам дещифраторов соответствия группы 26, а цепь записи объединена с целью сдвига в регистре 8 и подключена к третьему выходу синхронизатора 13.

Второй вход дешифраторов группы 26 подключен к выходу соответствующего каскада регистра S, а к выходу каждого дешифраторара подключен накопитель исходной группы 27.

Синхронизатор выполнен так, что пмпульсы на его трех выходах следуют в порядке, определяемом работы устройства.

Для обеспечения второй цели схемы совпадения группы 23 являются трехвходовыми-, а

устройство дополнительно содержит переключатель каскадов регистра 28 на число направлений, на единицу большее числа каскадов регистра. Два входа трехвходовых схем совпадения

группы 23 включены так же, как и- в анализаторе по п. 1, ai третий объединен и подключен л выходу переключателя 28, а нулевой вход которого подключен к объединенным вторым входам схем группы 23, а все остальные входы - к выходам каскадов регистра 8. Предлагаемый анализатор работает в нескольких режимах, в каждом из которых находятся оценки различных вероятностных характеристик.

Рассмотрим первый режим - одновременно вычисляются оценки корреляционных функций И оценки одномерных интегральных знаков распределения. Для этого переключатель 28 находится в

пулевом (крайнее левое) положении. Переключатели 6 и 19 включены на выходы ограничителей 3 и 16 соответственно (повернуты вверх). Период следования импульсов на выходе 29 синхронизатора 13 равен шагу задержки Дт отсчетов центрированного сигнала по первому входу (например, x(t) относительно отсчетов центрированного сигнала, поданного на второй вход (сигнал x(t) при нахождении собственных характеристик или

сигнал y{t) при нахождении взаимных характеристик), равного шагу изменения аргумента оценки корреляционной функция.

Периоды Агзо и следования импульсов на выходах 30 и 31 синхронизатора 13 не кратны друг другу и периоду следования импульсов на выходе 29 и много меньше последнего.

Во всех случаях находятся шаговые оценки Q характеристики Q с -помощью выборочного усреднения по времени в соответствии с формулой:

.

(f}}

Q

постояяный коэффициент, выбигде

CCQ раемый из условия несмешенности оценки, устанавливается коэффициентом передачи соответствующих наКопителей;

Лд (t} нелинейное преобразование; объем выборки, по которой проNQизводится усреднение;

{т1(з(0}л- - символ операции усреднения но времени с иснользоваевием Л отсчетов.

При .нахождении оценок корреляционных функций, получаемых на выходе накопителей группы 27 в виде k точек (йАг), , 1, 2, ...-1 равноотстояцдих вдоль аргумента с шагом , нелинейная функция имеет вид:

4((f) sign х(i - ) + S(f- Mt) sign X

(0 + 2(ОЬ

где

- 1 при ,

О при л- О,

+ 1 при ,

S(/)-сигнал на выходе преобразователя 2, перекрывающий диапазон-А, А изменения x(

Z(t)-сигнал на выходе преобразователя 15, перекрывающий диапазон - /1, Л изменения

y(t

/е 0, l,2..,fe - порядко.вый номер накопителя в группе 27, ссгатветствующий .номеру каска.да сдвигового регистра 8.

Операция получения знакового сигнала реализуется ограничителями 3 и 16, формирующими едипичи1 ;й или нулевой сигнал. Дешифраторы соответств 5: вырабатывают сигнаш, соответствующий -г., если ко-ды «а их входах совпадают, и -IB противном случае.

Оценки интегральных законов распределения F сигналов ..(t ц y(t) получаются соответственно на выходах накопителей групп 12 и 24. Каждая из оценок получается в виде 2 равноотстоящих вдоль осн аргуме.нта .соответственио через AS н AZ точек, где

А с2Лд „2А

Д5 -- -, дг

2- - 1

9- 21 - ЧИСЛО разрядов счетчи.ков 9 и 21 со5ответственно.

Оценки FX(X), например, получаются в виде точек F:(-.V;), где лг - уровень напряжения на выходе ЦАП-2, соответствующий -тому состоянию счетчнка, меняющийся через AS при )зме11снии г от (, 1, 2, ... ) в пределах -Л, .4. Получение .F.x-(-л-,-) на выходе (-того накопителя группы 12 обеспечивается за счет работы ограничителя 3 в соответствии с соотношением.

1 при x(,

sign Лл-(/;;)+л-; О при X (f.i) л,,

где ii - моменты времени, соответствующие г-то-му состоянию счетчика 9. При этом только Hia соответствующем выходе матрицы 10 получается единичный сигнал, открывающий соответствующую схему совпадения группы

//, в то время .как на других выходах матрицы 10 будет нулевой сигнал. По второму же входу схемы совпадения группы 11 управляются в соответствии с значением

signi.v-(,

30

поскольку запись в ячейку 7 производится с каж.дым импульсом, поступающим на вход счетчика 9, но спустя время срабатывания

счетчика 9, ЦАП-2, сумматора /, ограничителя 3 и схемы 5 совнадения.

Таким обраеом, на выходе накопителей групы 12 после .V циклов усреднения с шагом 2- будет получена оценка 2- точек

(х}, равноотстоящих через А/ в.т,оль -Л. Л.

Рассмотрим второй режим - одновременно вычисляются оценки ), W,) одномерных дифференциальных законов распределения. Они получаются на выходе накопителей групп 12 и 24 в виде , точек равноотстоящих вдоль Л , у с шагом AS н AZ соответственно. На выходе каждо.го f-того накопителя группы получается оценка Wx(-х,-±

:i:AS) i 0, 1. 2, ...2 -1 или 1,, (-;/,-±AZ), / 0, 1, 2, ... - 1. где плюс берется, еслн уровень срабатывания ограничителей 4 и 17 положителен, зна-к минус - если уровень срабатывания отрицателен. При этом в первом

случае Бходы схед совпадения 5 н 18 подключены к едннпчному выходу ограничителей 4 и 17, а в другом - л нулевому.

В данном режиме переключател 6 н 19 находятся внизу, т. е. включены на выходы

схем совпадения 5 п 18.

В результате вместо signj .v(;,) 4-A-i, например, подается

г /j I 1 I о при л-(г;) ;-- Л-,-г AS;

sign, -V (tf + Л-: 1 при Л-(;) -A-;±AS,

что и обеспечивает получение оценок одномерных плотностей вероятностен.

Рассмотрим третий режим - вычисление оценок F(x.; у; т); (у; T;/x(t):x) двумерных и условных интегральных законов распределения.

Указанные оценки получаются на выходе накопителей группы 24 в виде оценок 2 точек сечения по у при J const, т (k-l)M- k consi, где i 0, 1, 2,... - - 1-состожние счетчика 9, а k, 2,...k - номер каскада регистра 8, к которому оказывается подключенным переключатель 28 в момент нахождения оценки указанного- сечения.

В этом режиме переключатели 6 к 19 включены на выходы ограничителей 5 и 17.

Положешие переключателя 28 изменяется в зависимости от нужного значения аргумента в соответствии с формулой т (k-1)Дт. Переход от одного положения к другому осуществляется после того, как счетчик 9 побывает во всех состояниях, т. е. после тогО, как опорный сигнал примет все возможные в диапазоне -А, А значения.

Период А/29 следования имп льсо-в на выходе 29 синхронизатора 13 равен Дт. На выходе 31 на ка1ждый импульс с выхода 29 вырабатывается пачка из 2 импульсов, следующих с периодом таким, что настолько, что y{t) за время 2-А з1 не должен изменяться сколько-нибудь существенно (не более чем на AZ/2).

Период следования импульсов на выходе 30 равен , где Л - объем выборки, по которой находится оценка, в равна сумме времени регистрации всех точек оценки с выхода группы накопителей 24 и установки накопителей в исходное состояние.

Такая работа синхронизатора: обеспечивает при включении переключателя 28 на выход k-Toro каскада регистра 8 и i-том состоянии счетчика 9 поступление в каждом п-ом цикле длительностью Ат в /-тый накопитель группы 24 произведения

sign, х((„-{k-l} - + . sign, III(t,, + iij),

будут усредняться

T. e. в /-TOM накопителе значения

1 при л - (k-V) AT - Xi и

F(U -i/W -y/.

О при других - (А-1)At

и/или t/(y,

где tn - момент времени, соответствующий началу я-ого цикла.

ЭтО обеспечивает получение на выходе 2 накопителей группы 24 за Л циклов вычисления оценок 2 точек. ,-г/,-; (А-1) j const, yfe const, / 0, 1, 2,... -1. Оценки Р(-у.;); (k-1)Ат/х();-Xi условных законов распределения могут быть получены аналогично увеличением коэффициента передачи накопителей группы 24 в (-Xi)}раз.

Рассмотрим четвертый режим - вычисление оценок W(x; у; т), W(у; t/x двумерных и условных дифференциальных законов распределения.

Отличие даи.ного режима от предыдущего- здесь переключатели 6 и 19 включены на выходы схем совпадения 5 и 18.

Поэтому, если счетчик будет в i-том состоянии, а переключатель 28 включен на выход fe-Toro каскада регистра, при /-том состоянии счетчика 21 в /-тый накопитель группы 24 будут поступать значения

1 при .X „ - (/fe - 1) AT е - Xf- xt ± А5|, HI/ (nj} I у (4) 6 f- IIj - lij ± A, j 0 при других . t - (k-V) AT и/или /у (4),

где 6 - символ принадлежности интервалу.

В результате после Л циклов на выходе накопителей группы 24 будет оценка 2 то

W/ (-л-, (fe-l)AT) при

ч р к

- - ( , J

j const, const, / 0, 1, 2,...2

Л. Оценки

7 /,

1 (k-)x(

X

AS 2

±

-Xi±

X,

35 могут быть получены изменением коэффициента передачи накопителей группы 24 в

К-.

рае.

Предмет изобретения

1. Статистический анализатор, содержащий синхронизатор, связанный со сдвигающим

регистром, соединенным поразрядно через входные дешифраторы с разрядными накопителями, а в каждом из двух каналов - первый и второй ограничители, подключенные к первым cxeMaiM совпадения, один из входов

и выход которых соединены с двумя неподвижными контактами переключателя на два положения; счетчики, соединенные входом с синхронизаторов, а выходами подключенные к цифро-аналоговым преобразователям и деП111фра1тору, каждый выход которого соединен с одним из входов гоуппы схем совпадения, выходы которых подключены к группам канальных накопителей, отличаюищйся тем, что, с целью получения оценок одномерных

интегральных и дифференциальных законов распределения, он содержит запоминающую ячейку, канальные запоминающие ячейки и в каждом канале сумматор, входы которого соединены соответствен о с источниками исслед емых сигналпс;. ц выходами цифро-аналоговых преобразователей, а выход подключен к кабальным ограничителям; основные входы канальных запоминающих ячеек соединены с подвижными койтактами -переключателей, а управляющие -подключены к выходам синхронизатора, выходы «анальных запоминаю.щих ячеек соединены со входом каждой схемы совпадения канальной группы; входы запомийающей ячейки соединены с подвижным контактом переключателя второго канала и синхронизатором, а ее выход подключен к выходным дешифраторам.

10

2. Статистический анализатор по п. 1, огличающийс.4 тем, что, с целью получения оценок условных и двумерных законов распределения, он содержит переключатель каскадов регистра с числом положений, на единииу большим числа каскадов регистра, неподвижные контакты которого соединены соответственно с разрядными выходами регистра п выходОМ запоминающей ячейки второго канала, а подвижный контакт подключен к дополнительным входам схем совпадения группы второго ка«ала.