УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ Советский патент 1974 года по МПК G06G7/00 

1

Изобретение относится к снециализироваиным вычислительным устройствам, предназначенным для обработки статистической информации, в частности - для оценки регрессионной и дисперсионной функции случайных процессов.

Известно устройство, предназначенное для вычисления регрессии и дисперсионной функции случайных процессов, содержащее регистратор, блок входной информации, соединенный с коррелометром, формирователем коэффицитентов разложения и с ортогональным фильтром.

В известном устройстве регрессия и дисперсионная функция случайных процессов вычисляются известным методом непараметрического оценивания.

Цель изобретения - разработка быстродействующего устройства для оценки регрессионной и дисперсионной функций процессов, при осуществлении которого число необходимых «просмотров реализаций процессов значительно меньше числа отсчетов регрессионной и дисперсионной функций в интервале их существенных значений.

В основе реализации предлагаемого устройства лежит аппроксимация регрессивной и дисперсионной функций суммой членов разложения в ряд по ортогональным функциям. Все операции, связанные с определением по

исходным реализациям процессов дисперсиопной и регрессионной функций, могут быть выполнены на стандартных блоках аналоговых вычислительных установок, а получаемая при этом информация имеет форму, удобную для использования ее в аналитических расчетах.

Предлагаемое устройство содержит блок формирования степеней корреляционной фун

кции и блок формирования регрессионной и дисперсионной функций, включенные таким образом, что в темпе поступления информации осуществляется вычисление степеней нормированной взаимной корреляционной функции от второй до степени, равной числу членов ортогонального разложения регрессионной и дисперсионной функций, а также их произведений с коэффициентами ортогонального разлол ения регрессионной функции и

суммирование результатов.

На фиг. 1 - блок-с.чёма предлагаемого усгройства; на фиг. 2 - блок-схема одного канала блока нормализации процессов; на фиг. 3 - блок-схема блока формирования степеней корреляционной функции; на фиг. 4-блок-схема формирователя регрессионной и дисперсионной функций.

Исходные процессы, подлежащие обработке, подаются на блок 1 нормализации процессов, состоящий из двух идентичных каналов.

каждый из которых состоит из интегратора средних значений 2, вычислителя дисперсии 3, сумматора 4 и блока деления 5, выполненных на типовых элементах аналоговой вычислительной техники.

Выходы первого и второго каналов блока нормализапии процессов соединены с коррелометром 6. Кроме того, выход второго канала соединен с первым входом формирователя коэффициентов разложения 7, второй вход которого соединен со вторым входом блока 1, а выход первого канала блока 1 соединен с входом ортогонального фильтра 8. Число ячеек ортогонального фильтра определяется количеством членов К ортогонального разложения регрессионной и диснерсионной функции и не превышает, как правило, пяти.

Работа коррелометра основана на методе апп-рекякмв-цйи „корредяциоиной функции суммой член( разложения ее в ряд.

Выход коррелометра соединен с входом блока формирования степеней корреляционной функции 9, который состоит из квадратора 10 и умножителей 11 и 12, число которых равно /С-1. Квадратор и умножители представляют собой типовые аналоговые устройства.

Выходы формирователя коэффициентов разложения 7, ортогонального фильтра 8 блока 9 подключены к блоку формирования регрессионной и дисперсионной функции 13.

Блок 13 состоит из коммутационных схем 14 и 15, выполненных на контактных переключающих элементах, например герконах, умножителей 16 и 17, сумматора 18 и квадратора 19. УмНожители, квадратор и коммутационные схемы состоят из идентичных каналов, число которых равно количеству членов ортогонального разложения К. Принцип действия и исполнение каждого канала умножителей 16, 17 и квадратора 19 те же, что и умножителей И, 12 и квадратора 0 блока 9.

Выход блока 13 подключен к регистратору 20, в качестве которого может быть использовано, например, типовое цифропечатающее устройство.

Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. Исходные процессы x(s) и y{t) поступают на входы интеграторов средних значений 2, вычислителей дисперсии 3 и сумматоров 4 обоих каналов блока 1. Интеграторы средних значений осуществляют текущее сглаживание методом скользящей средней нроцессов. Текущие значения математических ожиданий, определяемых интеграторами средних значений в соответствии с выражениями

SfTt + r

f . m( f

s}

где Т - интервал текущего сглаживания, поступают на один из входов сумматоров 4, на второй вход которых подаются процессы x(s) и t/(0- Сумматоры осуществляют текущее сглаживание нроцессов относительно вычисленных математических ожиданий. Вычислители дисперсии 3 одновременно с этим определяют среднеквадратические отклонения бж и бу нроцессов, которые одновременно с процессами x{s)-m.v{s) и y(t)-m.y(t) с выхода сумматоров 4 поступают на входы блоков деления 5, после чего нормализуемые процессы

X(.)m,:()

в.

,

, /-1: 5

поступают на входы коррелометра 6, формирователя коэффициентов разложения 7 и ортогонального фильтра 8.

Коррелометр в соответствии с методом аннроксимации корреляционной функции суммой членов разложения ее в ряд вычисляет норМирова«ную взаи.мную корреляционную функцию процессов Рух(т:).

Коэффициенты ортогонального разложения йп вычисляются одновременно с вычислением

р1/ж(т) формирователем коэффициентов разложения посредством усреднения по времени произведений напряжения реализации y(t}

л и выходных напряжений (/) ортогонального фильтра, к входу которого приложено напряжение y{i) с выходом блока деления блока нормализации процессов. По окончании усреднения на выходах каждого из К усредняющих устройств формирователя коэффициентов разложения фиксируются напряжения, нронорциональные коэффициентам ип. Сигналы, пропорциональные рул:(т), с выхода коррелометра ностунают на вход блока 9. Блок 9 нутем квадратирования (в квадраторе 10) и перемножения (в умножителях И, 12) формирует сигналы, пропорциональные PV (т), РV (т). - - pV (т). Таким образом, на вы.ходах блока 9 наблюдаются сигналы, нропорциональныеразличны.м степеням руж(т)

от 1 до /С-й, которые после уменьшения масщтабными делителями в п раз (,2,. .., К) поступают на вход умножителей 17 блока 13. На два входа блока 13 (на входы коммутационной схемы 14) подаются сигналы, пропорциональные коэффициентам a« с выхода формирователя коэффициентов разложения и отклики ортогонального фильтра 8

(t-r)

, 2,..., /С на воздействия x(t-т) с нервого входа блока 1.

Блок 13 осуществляет в зависимости от состояния коммутационных схем 14, 15 формирование напряжений, пропорциональных слагаемым разложений регрессионной и диснерсионной функции.

Коммутационная схема 14 имеет два состояния: в первом - нанряжения, нронорциолнальные «и и (t-т), подаются на вход перемножителя 16, а первый выход отключается от выхода умножителя 17; во втором состоянии входы умножителя 16 отключаются, и сигналы, пропорциональные коэффициентам ип, поступают в умножитель. Коммутационная схема 15 соответственно этому подключает ко входу сумматора 18 выход умножителя 17 (первое состояние), либо выход квадратора 19 (второе состояние). Первое состояние коммутационных схем соответствует вычислению регрессионной функции M{y(t)/x(t-т)} процессов. Образующиеся на выходе умножителя 16 сигналы, про- 15 порциональные (t-т), умножаются умножителем 17 на- о (т) и результирующие напряжения с выхода каждого из его ка- 2° налов поступают через коммутационную схему 15 на сумматор 18, на выходе которого формируется суммарное напряжение M y{i}/X ( -.) 2 4 (-:}Н„1х(( - т), п 1 П которое затем регистрируется регистратором 20. При вычислении дисперсионной функции процессов на выходе умножителя 17 формируется сигнал, пропорциональный произведе1 п / нию напряжений а н Ру,с ( действующих на его входах. Результирующие напряжения возводятся квадратором 19 в квадрат (коэффициент передачи каждого из каналов квад- 40 ратора устанавливается равным п) и через коммутационную схему 15 поступают на суммирование, после чего регистратором 20 фиксируется дисперсионная функция процессов. 5 10 25 30 35 Предмет изобретения 1. Устройство для оценки статистических характеристик процессов, содержащее регистратор, блок нормализации процессов, один выход которого подключен к первому входу коррелометра и к входу ортогонального фильтра, другой вход - к второму входу коррелометра и к первому входу формирователя коэффициентов разложения, второй вход которого -соединен со входом блока нормализации процессов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок формирования степеней корреляционной функции, вход которого соединен с выходом коррелометра, а выход подключен к первому входу блока формирования регрессионной и дисперсионной функций, второй вход которого соединен с выходом формирователя коэффициентов разложения, а третий вход - с выходом ортогонального фильтра, 2- Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования степеней корреляционной функции выполнен в виде последовательно соединенных квадратора и умножителей, вторые входы которых подключены к входу квадратора и входу блока, формирования степеней корреляционной функции. 3. Устройство по н. 1, отличающееся тем, что блок формирования регрессионной и дисперсионной функции состоит из последовательно соединенных первой коммутационной схемы, двух умножителей, квадратора, второй коммутационной схемы и сумматора, причем первый выход первой коммутационной схемы подключен ко второму входу второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом второй коммутационной схемы, входы первой коммутационной схемы и третий вход второго умножителя подключены к соответствующим входам, а выход сумматора - к выходу блока формирования регрессионной и дисперсионной функций, Приоритет по п. 3 исчислять с 06.04.72.