Устройство для анализа случайных процессов Советский патент 1978 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к вычислительной и электроизмерительной технике, в частности к области аннаратурного измерения характеристик случайных нроцессов и ,назначено для измерения моды случайных процессов.

В настоящее время моду случайных процессов определяют с номощью анализатора распределения вероятностей.

Известен анализатор, содержащий входное устройство, амплитудный селектор, усредняющее устройство и устройство регистрации. Такие анализаторы могут быть вынолнены как в одноканальном, так и в многоканальном варианте 1. Недостатком одноканальных устройств, используемых для определения моды с высокой точностью, является большая продолжительность времени анализа. Недостатком многоканальных устройств является необходимость существенного наращивания параллельной структуры, что приводит к увеличению габаритов и стоимости.

Наиболее близким к изобретению является устройство для анализа случайных процессов, содержащее блок управления, амплитудные селекторы, первые входы которых являются входом устройства, вторые входы подключены к выходам исто чника уровней селекции, а выходы амплитудных

селекторов через соответствующие элементы И и счетчики подключены к управляющим входам ключей 2. Недостатком устройства, используемого для определения

моды с высокой точностью, является необходимость существенного наращивания параллельной структуры (амплитудные селекторы, источник уровней селекции, счетчики, ключи и элементы И).

Кроме того, выщеназванные устройства требуют присутствия оператора, определяющего моду случайного процесса по максимальному значению плотности распределения вероятностей.

Целью изобретения является автоматическое измерение моды случайного процесса с высокой точностью. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены первый и второй блоки памяти, сумматор,

первый и второй вычитатели, делитель ,и элемент ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами счетчиков, а выход подключен к управляющим входам элементов Ник входу блока управления, первый выход которого соединен со входами сброса счетчиков, а второй-с управляющими входами блоков памяти, информационные входы которых подключены к выходам сумматора и первого вычитателя соответственно, а выходы блоков памяти - к соответствующим входам источника уровней селекции и ко входам второго вычитателя, выход которого через делитель соединен с первыми входами сумматора и первого вычитателя, вторые входы которых соединены с выходом ключей и являются выходом устройства, информационные входы ключей подключены к соответствующим выходам источника уровней селекции.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит амплитудные селекторы 1, источник 2 уровней селекции, элементы И 3, счетчики 4, элемент ИЛИ-НЕ 5, блок управления 6, ключи 7, блоки памяти 8, сумматор 9, вычитатели 10 и делитель И.

Первые входы селекторов 1 соединены со входом устройства, а вторые входы - с соответствующими выходами источника 2 и информационными входами ключей 7. Выходы селекторов 1 через элементы И 3 подключены к информационным входам счетчиков 4, выходы которых подсоединены к управляющим входам ключей 7 и входам элемента ИЛИ-НЕ 5. Выход последнего соединен со вторыми входами элементов И 3 и входом блока управления 6. Выходы ключей 7 подключены к вторым входам сумматора 9 и первого вычитателя 10 и являются выходом устройства. Выходы сумматора 9 и первого вычитателя 10 соединены с информационными входами блоков памяти 8, выходы которых подключены ко входам источника 2 и второго вычитателя 10. Выход последнего через делитель 11 связан с первыми входами сумматора 9 н первого вычитателя 10. Первый выход блока управления 6 соединен со входами сброса счетчиков 4, а второй выход - с управляющими входами блоков 8.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал x(t), квантованный по уровню и дискретизированный во времени, поступает на входы амплитудных селекторов 1. При равенстве входного сигнала уровню селекции, поступающему с источника 2, селектор 1 формирует короткий импульс. Величина кванта входного сигнала по уровню однозначно определяет ширину дифференциального коридора, а период дискретности во времени позволяет определить относительное время пребывания сигнала в дифференциальном коридоре. Источник 2 формирует уровни селекции, например, в соответствии с выражением

. i - 1 „1

/ - Т - mlnli

где Xi - уровень селекции г-го канала; , 2, ..., п; п - количество каналов.

Источник 2 выполнен, например, в виде резистивного делителя, состоящего из (п- -1) последовательно включенных резисторов, причем свободные контакты крайних резисторов являются выходами уровней

селекции x и Хп, а также входами источника 2. К последним подключены выходы блоков 8, в одном из которых в исходном состоянии записана величина нижнего (минимального) уровня селекции, а в другом - верхнего (максимального) уровня. Через открытые элементы И 3 импульсы селекции пост)пают на счетчики 4, на которых и формируется оценка плотности вероятности. Первый переполнивщийся счетчик 4 через элемент ИЛИ-НЕ 5 закрывает элементы И 3 и открывает соответствующий ключ 7. Уровень селекции, являющийся оценкой моды, через открытый ключ 7 поступает на первые входы сумматора 9 и первого вычитателя 10, на вторые входы которых с выхода второго вычитателя 10 через делитель 11 поступает сигнал пропорциональной разности уровней селекции, хранящихся в блоках 8. Делитель 11 с коэффициентом

деления, например, равным , онредеп - 1

ляет величину щага между уровнями селекции соседних каналов. Причем щаг селекции должен быть кратен шагу квантования входного сигнала. Сумматор 9 формирует сумму оценки моды и щага селекции, а нервый вычитатель 10 - их разность. Результаты суммирования и вычитания по команде из блока управления 6 записывается в блоки 8, одновременно счетчики 4 сбрасываются в нулевое состояние. Далее цикл измерения повторяется с той разницей, что в блоках памяти 8 находятся соответственно сумма оценки моды и шага селекции и их разность, полученные в предыдущем цикле. Таким образом, с каждым циклом работы устройства (их количество задается блоком управления 6) уточняется оценка моды, за счет чего и достигается автоматическое измерение моды случайного процесса с высокой точностью. Количество каналов может быть небольшим (например, ) и выбирается исходя из требуемой точности.

Изобретение обеснечивает автоматизацию процесса измерения моды, повышение точности по сравнению с прототипом (по крайней мере при одинаковом числе каналов), расщирение области использования устройства (для анализа некоторых классов случайных процессов, для которых значение моды совпадает со значениями медианы и математического ожидания, например, для широко распространенного класса нормальных процессов).

Формула изобретения

Устройство для анализа случайных процессов, содержащее блок зшравления, амплитудные селекторы, первые входы которых являются входом устройства, вторые входы подключены к выходам источника уровней селекции, а выходы амплитудных селекторов через соответствующие элементы И и счетчики подключены соответственно к управляющим входам ключей, отличающееся тем, что, с целью автоматического измерения моды случайного процесса, оно содержит первый и второй блоки памяти, сумматор, первый и второй вычитатели, делитель и элемент ИЛИ-НЕ, входы которого .соединены соответственно с выходами счетчиков, а выход подключен к управляющим входам элементов И и к входу блока управления, первый выход которого соединен со входами сброса счетчиков, а второй- с упрвляющими входами блоков памяти, информационные входы которых подключены к выходам сумматора и первого вычитателя соответственно, а выходы блоКОВ памяти - к соответствующим входам источника уровней селекции и ко входам второго вычитателя, выход которого через делитель соединен с первыми входами сумматора и первого вычитателя, вторые входы которых соединены с выходами ключей и являются выходом устройства, информационные входы ключей подключены к соответствующим выходам источника уровней селекции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., «Энергия, 1972, с. 281.

2.Авторское свидетельство СССР № 387372, кл. G 06F 15/36, 1972.