Устройство для вычисления нормированных статистических моментов случайных процессов Советский патент 1979 года по МПК G06G7/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ НОРМИРОВАННЫХ

СТАТИСТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

;I -. - Изобретение относится к вьгаислитете.ной технике и может быть использовано при исследовании и классификашш случайных процессов, в том числе нестадирнарных. Известно устройство для вьгаисйенйя статистических моментов, содержащее перемножители, квадраторы и усреднители 1. Однако динамические и статистические характ истики указанного устройства не обеспечивают достоверность вьщел.ения сигнала из нестационарного шума. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для вычисления нормированных статистических моментов случайных процессов Пз, содержащее центрирующий фильтр, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, выходом соединенного с первьпл входом блока опре деления моментов и с входом iвaдpaтopa, выход квадратора подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход интёг1раторасЬедйнен с вторым входом nepJBorb ёлока умножения и с первым входом второго блока умножения, выход которого подключен к входу интегратора. Однако известное устройство не обеспечивает необходимую достоверность выделения сигнала из шума. Цель изобретения - повышение достоверности вьщеления сигнала из нестационарногчэ шума. Указанная цель достигается тем, что в устройство для вычислениг нормированных статистических моментов введены нелинейный функциональный преобразователь, блок усреднения и пороговый блок, при этом выход сумматора подтслючен к входу нелинейного функционального преобразователя, вькод которого соединен с вторым входом второго блока умножения и с входом блока усреднения, выходом через пороговый блок подключенного к третьему входу сумматора. 70 На чертеже иг;)оС)ражена блок-охёма уст :юйства. УCTpoitefBO содержит центрирукяций фильтр 1, блок 2 определения моментов, интегратор 3, первый бпок 4 ук ножения V блок 5 умножения, KBanpaixsp 6, сумматор 7, нелинейный функциональный преобразователь 8, ёлок 9 усрёЙНёНия, нороговый блок 10. . Введение нелинейного преобразователя сигнала, коэффициент нередачи которого уиёйьш ется с увеличением сигнала на входе преобразователя, обеспечивает необходимое относительно небольшое знагчение постоянной времени нормирования Т - -д -йезнй.гительных и медленных измбне й1Йхйй йсивности шума и увеличение « - ййМЧА- - --isj; , ., Т пртиГ значительном, резком и относитель но увеличении итстенсивности сигнала. 3 качестве нелинейного преобразователя сигнала может быть использован бло ограничения. Другим вариа1нтом реализации нелиней ного преобразователя сигнала является кьммутатор, управляющий вход которого является входом нелинейного преобразова fenH WjffH&jitia; BOMMyTrHiiyeMbje входы ком мутатора соединены с ис точникййй посТО ЯВНОГО йапрйженияразличных знаков, а егчэ выход - с входом второго перёмнойштеля. .Устройство работает следующим образом. Сигнал, поступающий на вход устрой сттваТ п1 йУска ется через центрирукяяий фильтр пбремйожается на блоке 4 умножения с нормирующим коэффициентом усиления, вьфабатываемым на выходе интегратора 3, Нормированный сигнал и его кв1аНрйрЬвайкОе значение, получаемое на вьтХоде квадратора 6, поступают на блок 2 ойределения моментов. Ojarioвременно с этим сигнал с вь1ХоНЙ 1тадра тора 6 проходит на первый вход сумматора 7. , На въ1ходе сумматора 7 форШ р1Уё1 Ья сигн1л рассогласования мбжду квадратом 1:ёкущего значегаЬГ н6р1Ййро§а1ЙЬ 6 Ёй нала йопорньш напряжением Upfi .Этот поступает через нелинейный прёб раэователь 8 сигнала на вход блока 5 уйй6)к:ёйия, величина напряжения на выходе которого опредепй т ckppocTtrHCEMe йёййя напряжения Щ выходе инт«г1ратрра : 3 и Тем Самым скорость норми1р6вагай. Коэффициент пере п1ачи нелинейного преобраэователя 8 сигнала зависит от велн . , 4 , ifltreri ifrnanri pacfcorjiacorsainiH таким обазом, что при увеличении снгиааа расеГглассйанйяего величина у {еньшается. Величина постоянной времени пормирования обратно пропорциональна общему коэс{)ициенту усиления контура нормирования. оэочэму в резупьтате указанного преобразования при незначительных и медленйб1 изменениях интенсивности шума имеет место необходимое относительно небольшое значение постоянной времени, а при значительном и резком изменении интенсивности сигнала происходит увеличение постояганой времени Т скорость нормирования замедляется и этим самым решается поставленная задача. При длительном и значительном превышении текущим квадратом сигнала опорного напряжения йа выходе нелинейного преобразователя сигнала получает треймущество сигнал определенного знака. При использовании дополнительной , нвлийёйнойобратиойсвязи, подключенной к, выходу нелинейного преобразователя 8 сигнала и состоящей из блока 9 усреднейия ; и ; порогового блока Ю, на выходе блока усреднения в соответствии с выбранной постоянной времени усреднения происходит нарастание сигнала. Когда значение этого сигнала йревзойде(Т установленный порог зоны нечувствительности блока 1О, на третий вход сумматора 7 поступит нап{)Яжбние такого зйака, йрйкотором фактический уровень нормирования новы- . сится и скорость нормирования еще более замедлится. Этим самым вводится как бы вторая ступень замедления, включение которой зависит уже не только от уровня превышения дисперсией заданного значения, но и от длительности этого превыщеНйя. Использование предлагаемого изобретения повышает достоверность выделения сигнала из йестационарного шума. Так, в случае нелинейного преобразователя сигнала, включенного в виде блока ограничёййя С ограничением, превышающем уровень йормирования на 109, при зна°ч31ТгШтЬйь1Хй1)ез1сйХ изменениях уровня Дйсйёрсии скЬрость нормирования уменьшается йО сравнению с прототипом более чем в 2О-30 раз. Аналогичный результат был йолучен и в случае ггрименения коммутатора- Еще больший эффект достигается при включении дополнительной нелийейной обратной связи, содержащей уСрёдйитель и блок зоны нечувствительности. 5, 7 Изобретение может 1шйти широкое применение при исслеяовании и классификации нестационарньгх спучаШых процессов различной физической природы в радиотехнике, биологии, гидро- и метеоро логии и в других областях науки и тех,ники. ормулаизобретения , Устройство для вычисления но{я ированных статистических случайных процессов, содержащее центрирующий фильтр, выход которого подключу к nepEsOMy входу первого блока умяожетия, ; выход которого соединей с первым входом блока определешга моментов и с . входом квадраюра, выход квадратора под ключен к первому входу сумма-гора, в гЬрой вход которого соединен с источником опорного напрягжения, выход HHTerpiatopa соединен с вторым входом первотх) блока 4 умножения и с первым входом второго блока умножения, выход которого подключен к входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности выделения сигнала из нестационарного шума, в него введены нелинейный функциональный преобразователь, блок усреднения и пороговый блок, при этом выход сумматора подклк1чен к входу нелинейного функционалыюго преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножшия и с входом блока усреднения, выход которого через пороговый блок подключен к третьему входу сутусматора. - иЬтч чййки информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.МирскиЙ Г, Я. Аппаратурное определение случайных процессов. М., Сергия, 1976, с. 22.3. 2.Авторское свидётёлъс во СССР №415670, кл. G 06 G 7/52, 1973.