Статистический анализатор Советский патент 1976 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для обработки случайных процессов.

Известен статистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения, делитель напряжения, вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу статистического анализатора, а вторые входы - к выходам делителя напряжения соответственно, триггеры Шмидта, входы которых соединены с выходами блоков сравнения соответственно, первый триггер, единичный вход которого подключен ко второму входу статистического анализатора, генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход - с выходом первого триггера, блок элементов И, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И, вторые входы - с единичными выходами триггеров Шмидта, а третьи входы - с нулевыми выходами триггеров Шмидта соответственно, счетчик объема выборки, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к нулевому входу первого триггера, блок элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов И соответственно, накопительные счетчики, входы которых подключены

к выходам блока элементов ИЛИ соответственно.

С целью расширения области применения предлагаемый статистический анализатор дополнительно содержит второй триггер, единичный вход которого подключен к третьему входу статистического анализатора, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход - с

выходом второго триггера, а выход - со вторыми входами блока элементов ИЛИ, счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, триггеры, счетные входы которых соединены с выходами накопительных

счетчиков соответственно, нулевые входы - с единичным входом второго триггера, а выходы - с выходами статистического анализатора, и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами триггеров, а выход - с нулевым входом второго триггера.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого анализатора.

Она содержит источник 1 эталонного напряжения Ug, делитель 2 напряжения, блоки

3 сравнения, триггеры Шмидта 4, блок элементов И 5, первый элемент И 6, счетчик 7 объема выборки, блок 8 элементов ИЛИ, второй элемент И, счетчик 10, накопительные счетчики 11, триггеры 12, элемент ИЛИ 13

триггеры 14 и 15, генератор 16 импульсов. Устройство состоит из источника 1 эталонного напряжения, соединенного с делителем 2 напряжения, выходы которого подключены к первым входам блоков 3 сравнения, вторые входы последних соединены со входной клеммой случайного процесса x(t), выходы блоков 3 сравнения подключены к п-пым триггерам Шмпдта 4 соответственно, единичные выходы которых, кроме последнего триггера 4п, подключены к первым входам элементов И 5, а инверсные, кроме первого 4i, к третьим входам тех же элементов. Вторые входы элементов 5 соединены с выходом первого элемента И 6 и со входом счетчика 7 импульсов. Выходы всех п-1 элементов И 5 подключены к первым входам п-1 блока 8 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом второго элемента И 9 и со входом счетчика 10. Выходы блока 8 подключены ко входам п-1 накопительных счетчиков И, выходы последних подсоединены со счетными входами соответствующих п-1 триггеров 12, единичные плечи которых объединены элементов ИЛИ 13, выход последнего подключен к установке нуля триггера 14, установка «1 которого подключена к установкам «О триггеров 12. Выход счетчика импульсов подключен к установке «О триггера 15, единичные выходы триггеров 14 и 15 подключены к первым элементам И б и 9 соответственно, вторые входы которых подключены к выходу генератора 16 импульсов. Известно, что существует связь между плотностью распределения стационарного эргодичсского случайного процесса и относительным временем пребывания реализации этого процесса внутри интервала Ах (между Ui и Ui+i), которая выражается следующим образом Формула (1) позволяет определить оценку распределения вероятностей в любом интервале между опорными уровнями Usi.Usj, ...иэп Если по формуле (1) разрядность счетчика, импульсов, определяющего время анализа случайного процесса и щирину промежутка уровней Ax Ui-Ui+i const, брать таким, что , то формула (1) примет вид W.. y-l На этой формуле и основан принцип построения предлагаемого устройства. Для определения моды, т. е. медианы и математического ожидания для нормального случайного процесса, анализируется значение плотности вероятностей отдельных интервалов и определяется мода в интервале максимальной плотности вероятностей. Устройство работает следующим образом. В начальном состоянии все триггеры устройства находятся в состоянии «О, после того как подается случайный процесс на блоки сравнения, куда же через делитель напряжения подаются соответствующие уровни от источника эталонного напряжения, подается импульс на клемму «Пуска W(A.) , что вызывает переброску триггера 15 в положение «1, и подаетсяразрещение на элемент И 6, через который начнут проходить импульсы с выхода генератора импульсов 16 на вход счетчика 7 и на вторые входы элементов И 5, один из которых в зависимости от состояния соответствующих триггеров Шмидта 4 будет пропускать импульсы через элемент ИЛИ 8 на один из накопительных счетчиков 11. Импульсы будут проходить через тот элемент И 5, который управляется двумя соседними триггерами Шмидта 4, находящимися в разных состояниях, т. е. для i - того канала (t) ;U3i+i. Этим будет обусловлено нахождение исследуемого случайного процесса в промежутке Ахь Количество импульсов, прощедщее на соответствующий накапливающий счетчик, пропорционально времени нахождения случайного процесса в соответствующем промежутке. В ходе изменения значения случайного процесса открываются и закрываются разные элементы И 5 и импульсы проходят на разные накопительные счетчики 11. Это продолжается до тех пор, пока счетчик 7 не перополнится и импульс с выхода счетчика 7 не перебросит триггер 15 в положение «О, что обеспечит закрытие элемента И 6, и импульсы больще не будут проходить на входы счетчиков 11. Содержимое счетчиков И к этому времени будет соответствовать значению плотности вероятностей в соответствующих интервалах. Ширина интервала, т. е. количество каналов, выбирается соответственно требуемой точности определения плотности вероятностей случайного процесса. Для определения моды после переполнения счетчика 7 подается импульс на установку «1 триггера 14. Триггер перебросится в положение «1, подаст разрещение на элемент И 9, импульсы с выхода генератора 16 будут проодить на счетчик 10 и накапливаться в счетике 11 до тех пор, пока один из счетчиков 11 не переполнится, а переполняется тот, который содержит больще всех накопленных импульсов, что соответствует моде случайного процесса. Счетчик 10 при этом работает в реиме вычитания. После переполнения счетчика 11 триггер 12 еребросится в положение «1, и сигнал с едиичного плеча через элемент ИЛИ 13 вернет риггер 14 в положение «О, и этим процесс пределения моды заканчивается. Триггер 12, аходящийся в положении «1, определяет оду процесса.

Устройство дает возможность исследовать и полимодальные законы распределения, что обеспечивается подачей импульса на шину пуск М после каждого переполнения счетчика 11. Импульс, поданный на шипу пуск М, устанавливает триггеры 12 в положение «О, перебрасывает триггер 14 в положение «1 и тем самым продолжает заполнение счетчиков 11 до тех пор, пока не переполнит следуюший по величине содержимого счетчик импульсов. При этом содержимое счетчика 10 будет соответствовать значению плотности вероятности соответствуюшей моде (так как разрядности счетчиков 10 и 11 берутся одинаковымп).

Таким образом, устройство дает возможность определить плотность вероятностей н моду (как для унимодального, так и для полимодального) стационарного эргодического случайного процесса, а также осуществить вывод значения плотности вероятностей разных интервалов как параллельно, сразу после заканчивания режима определения W(x), со счетчиков 11, так последовательно с выхода счетчика 10 в порядке, по величине, начиная с максимального значения.

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения, делитель напряжения, вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу статистического анализатора, а вторые входы - к выходам делителя напряжения соответственно, триггеры Шмидта, входы которых соединены с

выходами блоков сравнения соответственно, первый триггер, единичный вход которого подключен ко второму входу статистического анализатора, генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход - с выходом первого триггера, блок элементов И, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И, вторые

входы - с единичными выходами триггеров Шмидта, а третьи входы - с нулевыми выходами триггеров Шмидта соответственно, счетчик объема выборки, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к нулевому входу первого триггера, блок элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов И соответственно, накопительные счетчики, входы которых подключены к выходам блока

элементов ИЛИ соответственно, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения статистического анализатора, он дополнительно содержит второй триггер, единичный вход которого подключен к

третьему входу статистического анализатора, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход - с выходом второго триггера, а выход - со вторыми входами блока элементов ИЛИ, счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, триггеры, счетные входы которых соединены с выходами накопительных счетчиков соответственно, нулевые входы - с единичным входом второго

триггера, а выходы - с выходами статистического анализатора, и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами триггеров, а выход - с нулевым входом второго триггера.

x о

fiyO l-o-

У

ifT