Статистический анализатор Советский патент 1979 года по МПК G06F17/18 

(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к вычислител ной технике и может быть использовано для обработки случайных процессов. Известен статистический анализатор содержащий входное устройство, ампли тудный селектор, формирующее устройство, соединенные последовательно, временной селектор, первый вход которого соединен с выходом формирующего устройства, а второй вход с генератором счетных импульсов, выход временного селектора соединен с счетчиком импульсов, управляющий вход амплитудного селектора соединен с ишной эталонного напряжения 1. Недостатком известного устройства является большая продолжительность времени исследо вания случайного процесса для определения функции распределения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является статистический анализатор, содержащий источ ник эталонного напряжения, соединенный с входом делителя напряжения,выхо ды которого подключены соответственно к п-каналам, каждый из которых состоит из блока сравнения, выход которого соединен с входом триггера Шмидта, группу элементов И, первые входы которых подключены к нулевым выходам триггеров Шмидта, кроме первого канала, вторые входы элементов И группы соединены с входом счетчика и с выходом первого элемента И, первые входы первого и второго элементов И подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым выходами первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом счетчика, третий вход второго Элемента И подключен к единичному выходу второго триггера, выходы элементов И группы соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ первой группы, вторые входы которых соединены с входом вычитающего счетчика и с выходом второго элемента И, выходы элементов ИЛИ первой группы подключены соответственно к входам счетчиков группы, выходы которых соединены соответственно с счетными входами триггеров группы, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ 2. Недостатком этого анализатора является низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия анализатора. Это достигается тем, что в устройство введены вторая группа элементов ИЛИ и второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами счетсика и первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к нулевому входу второго триггера, первые входы элементов ИЛИ.второй группы соединены соответственно с выходами триггеров Шмидта, кроме первого канала, вторые входы элементов ИЛИ второй группы подключены к единичному входу второго триггера, выходы элементов ИЛИ второй группы соединены соответственно с третьими входами элементов и группы. На чертеже дана структурная схема анализатора. Он имеет источник 1 эталонного напряжения, делитель 2 напряжения, блоки 3 сравнения, триггера Шмидта 4, вторую группу элементов ИЛИ 5, группу элементов И 6, элемент И 7, счетчик 8, первую группу элементов ИЛИ 9, элемент И 10, вычитающий счетчик 11, группу счетчиков 12, груп пу триггеров 13, элемент ИЛИ 14, элемент ИЛИ 15, первый 16 и второй 17 триггеры, генератор импульсов 18, вхо анализатора 19, первый пусковой вход анализатора 20, второй пусковой, вход анализатора 21. Анализатор работает следующим образом., В режиме определения плотности вероятностей в начале все триггеры находятся Б состоянии нуля после того, как подается случайный процесс на блоки 3 сравнения, куда же через делитель 2 напряжения подаются соответствующие уровни от источника 1 эталонного напряжения, подается импульс на первый пусковой вход 20, что вызовет переброс триггера 16 в положение единица, и подается раз решение на элемент И 7, через который начнут проходить импульсы с выхода генератора 18 -импульсов на вход счетчика 8 и на вторые входы элементов И 6, один из которых в зависимости . от состояния соответствующих триггеров Шмидта 4 будет пропускать импульсы через элемент ИЛИ 9 на один из накопительных счетчиков 12. Легко видеть, что импульсы будут проходить через тот элемент И 6, ко торый управляется двумя соседними триггерами Шмидта 4, которые находят ся в Е азных состояниях , т. е. для 1-тогс$ канала U, « U + 1. Этим будет обусловлено нахождение исследу емого случайного процесса в промежут ке ДХ. Количество импульсов, прошедшее на соответствующий счетчик группы, будет пропорционально времени нахождения случайного процесса в соответствующем промежутке. В ходе изменени значения случайного процесса будут открываться и закрываться разные эле енты И б, и импульсы будут проходить а разные накопительные счетчики 12. то будет продолжаться до тех пор, ока счетчик 8 не переполнится и имульс с выхода счетчика 8 не переброит триггер 16 в положение нуль, то обеспечит закрытие элемента И 7, импульсы больше не будут проходить а входы счетчиков 12. Содержимое счетчиков 12 к этому времени будет соответствовать значению плотности вероятностей в соответствующих интервалах. В режиме определения.моды определение моды должно происходить непосредственно после определения.плотности вероятностей, . для чего после переполнения счетчиков.подается импульс на второй пусковой вход анализатора 21. Триггер 17 перебросится в положение единица, подаст разрешение на элемент И 10 и импульсы с выхода генератора 18 будут проходить на счетчик 11 и накапливаться в счетчиках 12 до тех пор, пока один из счетчиков 12не переполнится, а перепелниется, тот, который содержит больше всех накопленных импульсов, что соответствует моде случайного процесса. Счетчик 11 при этом работает в режиме вычитания. , После переполнения счетчика 12 соответствующий триггер 13.перебросится в положение единица и сигнал с единичного плеча через элемент ИЛИ 14 вернет триггер 17 в положение нуль и этим процесс определения моды (медиаНы математического ожидания для нормального случайного- процесса) заканчивается. Триггер 13, находящийся в положении единица и будет определять моду процесса. Анализатор дает возможность исследовать и полимодальные законы распределения, что обеспечивается подачей .импульса на второй пусковой , после каждого переполнения счетчика 12. Этот импульс устанавливает триггеры 13в положение нуль, перебрасывает триггер 17 в положение единица, и, тем самым, продолжает заполнение счетчиков 12 до тех пор, пока не переполнит следующий по величине содержимого счетчика импульсов 12 и. т. д. При этом содержимое счетчика 11 будет соответствовать значению плотности вероятности соответствующей моде (так как разрядности счетчиков 10 и 11 берутся одинаковыми). В режиме определения интегральной функции распределения в начальном состоянии все триггеры устройства находятся в состоянии нуля. После того, как подается случайный процесс на блоки 3 сравнения, куда же через делитель напряжения подаются соответствующие уровни от источника эталонного напряжения 1, подается импульс на первый и второй пусковые входы анализатора одновременно, что вызовет переброску триггеров 16 и 17 в положение единица подается разрешени на элемент И 7 и через элементы блок ИЛИ 5 - на первые входы элементов бл ка И 6, Через элемент И 7 импульсы с выхода генератора 18 подаются на вход счетчика 8 и на вторые входы элементов И 6, часть которых в зависимости от состояния инверсных выходов Тригггеров Шмидта будут пропускать импульсы через элемент ИЛИ 9 на соответствующие накапливающие счетчики 12. Легко видеть, что импульсы будут проходить через те элементы И 6, которые управляются теми триггерами Шмидта, которые находятся в положении нуль , т, е. для которых выполняется условие X(t) и . Так как опорные напряжения с делителя -подаются в порядке увеличения и условие x(t) и выполняется для i-того канала, то это условие будет выполняться для всех i 7- где i, i -i- 1,...п каналов. Количество импульсов, прсж1едшее на соответствующие накапливающие счетчики, будет пропорционально времени нахождения случайного процесса ниже соответствующего уровня. В процессе изменения входного случайного процесса будут открываться и закрываться разные элементы И 6, каждый элемент И 6 тем дольше будет открыт, чем больше соответствующее опорное напряжение, тем больше импульсов пройдет на соответствующий накапливающий счетчик 12 Импульсы будут проходить на накопительные счетчики до тех пор, пока не переполнится счетчик 8, с выхода которого импульс переполнения перебросит триггеры 16 и 17 в нулевое положение. Этим режим определения функции распределения закончится. К этому моменту содержимое каждого счетчика 12 будет пропорционально времени пребывания случайного процесса ниже соответствую:дего уровня. Ширина интервала, т. е. количество каналов, выбирается соответственно требуемой точности определения плотности вероятностей и функции распределения случайного процесса. Анализатор дает возможность определить плотность вероятностей, интегральную функцию распределения и моду (медиану,- мат. ожидания для нормального процесса) случайных процессов, а также осуществить вывод значений-плотности вероятностей, функции распределения для разных интервалов (значений) , как параллельно сразу после режимов определения плотности вероятностей и функции распределения со счетчиков 12, так и последовательно с выхода счетчика 11 в порядке по величине, начиная с максимального значения. Технико-экономические преимущества изобретения по сравнению, с известным заключаются в том, что в устройстве совмещены функция оценки плотности вероятностей, моды (медианы и мат. ожидания для нормального эргодического случайного процесса) и функций распределения, что дает аппаратурную экономию при высоком быстродействии . Формула изобретения Статистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения, соединенный с входом делителя напряжения, выходы которого подключены соответственно к п-каналам, каждый из которых состоит из блока сравнения, выход которого соединен с входом триггера Шмидта, группу элементов И, первые входы которых подключены к нулевым выходам триггеров Шмидта, кроме первого канала, вторые входы элементов И группы соединены с входом счетчика и с выходом первого элемента И, первые входы первого и второго элементов И подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым выходами первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом счетчика, третий вход второго элемента И подключен к единичному выходу второго триггера, выходы элементов И группы соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ первой группы, вторые входы которых соединены с входом вычитающего счетчика, и с выходом второго элемента И, выходы элементов ИЛИ первой группы подключены соответственно к входам счетчиков группы, выходы которых соединены соответственно с счетными входами триггеров группы, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ, обличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия анализатора, в него введены вторая группа элементов ИЛИ и второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к нулевому входу второго триггера,- первые входы элементов ИЛИ второй группы соединены соответственно с выходами триггера Шмидта, кроме первого канала, вторые входы элементов ИЛИ второй группы подключены к единичному выходу второго триггера, выходы элементов ИЛИ второй группы соединены соответственно с третьими входами элементов И группы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 227725, кл. G 06 F 15/36,.1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 525102, кл. G 06 F 15/36, 1974 (прототип).