Устройство для обработки информацииС АдАпТиВНыМ ВыбОРОМ КВАзиОпТиМАльНОгОиНТЕРВАлА СглАжиВАНия Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 G08C15/06 

I

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для обработки реализаций нестационарных случайных процессов и может применяться в аппаратуре сбора и обработки данных, в частности в бортовых адаптивных радиометрических системах .

Известно устройство для сглаживания телеметрической информации/ содержащее элементы И, суммАтор, элементы Зсщержки, генератор импульсов считывания, пороговый элемент, элементы ИЛИ, счетчик, триггер I.

Недостаток указанного устройства - отсутствие обоснования выбора интервала осреднения и вычисления оценок вероятностей ошибок первого и второго рода при назначении его длительности, которые в свою очеред характеризуют вероятностную меру достоверности принимаемых решений о виде исследуемого процесса.

Наиболее близким к предлагаемому по техническойсущности является устройство для обработки информации с сщаптивным выбором квазиоптимального интервала,сглаживания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен

с первым входом устройства, а второй вход подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого подключены соответственно

ко второму и третьему входам устройства, второй выход блока .управл ения соединен с первым входом коррелометра, первый блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом

блока вычитания и первым входом блока оценки математического ожидания, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, выход которого подключен ко второму входу коррелометра, выход коррелометра соединен с первым выходом устройства. Кроме того, устройство содержит арифметический блок, три выхода которого подключены ко входам блока считывания 2.

Недостатки указанного устройства необходимость проседения повторных циклов вычислений после корректировки интервала сглаживания и пороговой дисперсии, отсутствие обоснованности выбора интервала осреднения в условиях априорной неопределенности о свойствах нестационарной составляющей и распределениях накладываемых

помех, отсутствие вероятностной меры достоверности принимаемых решений о виде исследуемого процесса и соотве ственно выборе интервалов сглаживания . Цель изобретения - повышение точ ности устройства (точности статистиче кого анализа нестационарных данных; Поставленная цель достигается те что в устройство введены счетчик, cyNwaTop, второй блок памяти, блоки сравнения/ блок вычисления ошибки второго рода, блок вычисления порогов, блок сравнения входных сигнало первый вход которого объединен со входом счетчика и подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, первый выход блока сравнения входньлх сигналов через последовательно соединенные сумматор и второ блок памяти подключен к первому вхо ду первого блока сравнения, выход ко торого подключен к первому- входу бло ка вычисления ошибки второго рода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, пер вый и второй выходы блока сравнения подключены соответственно ко второму н третьему входам блока сравнения входных сигнсшов, второй выход и четвертый вход которого соответстве но соединены со входом и вторьм выходом первого блока памяти, выход счетчика подключен ко второму входу блока вычисления ошибки второго рода, второму входу блока оценки математического ожидания и первому входу блока вычисления порогов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входгик первого блока сравнения, третий и четвертый выходы бло ка управления соединены соответственно со вторым входом блока вычисле ния порогов и вторым входом второго блока сравненИ5, выход блока оценки Математического ожидания подключен ко второму выходу устройства. На чертеже представлена блок-схе ма устройства, которое содержит ана лого-цифровой преобразователь 1, блок 2 сравнения входных сигналов, сумматор 3, блоки 4 и 5 памяти, первый блок 6 сравнения, счетчик 7, блок 8 вычисления порогов, блок 9 вычисления ошибки второго рода, блок 10 управления, блок 11 оценки математического ожидания, второй блок 12 сравнения, блок 13 вычитания,коррелометр 14. Устройство работает следующим образом. Аналого-цифровой преобразователь 1 преобразует информацию, поступающую на вход устройства в дискретную последовательность равноотстоящих значений ,Vj,..-VHVN С выхода преобразователя 1 (ЛЦП) преобразованные данные поступают на блок .2 сравнения входных сигналов/ в котором происходит последовательное сравнение отсчетов по амплитуде и вычисляется текущее значение числа инверсий в соответствии с выражением . п-Гп , Т.-- S S U(), ii1 i-Л 0 АЛ9 и(й)л. Aлялv)0,(); j - индексы суммирования, п - переменный текущий объем выборки, на котором вычисляется текущая Т.. статистика. Выход преобразователя 1 соединен со входом счетчика 7, .который фиксирует общее п число отсчетов, прошедших на блок 2 сравнения входных сигналов. С первого выхода блока 2 результаты сравнения в виде числа инверсий Т поступают в сумматор 3, где происходит суммирование инверсий после сравнения п значений входных сигналов, которые передаются затем в блок 4 памяти. Одновременно из блока 2п исходных значений процесса поступает в блок 5 памяти, где они хранятся до прихода разрешаквдей команды из блока 12 сравнения заданной и вычисленной вероятностей ошибок второго рода. С выхода блока 4 памяти текущее число инверсий поступает на блок б сравнения, где происходит их сравнение с текущими з.начениями порогов с., j и С J , вычисленными в блоке 8, на входы которого подаются значения числа отсчетов i из счетчика 7 и заданного уровня значимости ад из блока 10 управления. Текущие значения порогов вычисляются по выражениям: ntox |с ГЬ 4где .-ьад .ьад соответственно oi %-ная и (l-od)%ная точки нормального стандартного распре(1) деления, S - 2 объем выборки по числу инверсий, i - означает целую часть . Если полученное текущее число инверсий при сравнении в .блоке 6 с порогами cVllI и отвечает неравенству -.iniTI - 2l. о на его выходе сигнал отсутствует на вход блока 2 сравнения входных игналов поступает очередное (И+ 1)-е значение процесса { Ц-) , и работа устройства происходит в соответствии с приведенным описанием. Если же выполняется одно из.услоВИЙ (,Г или , соответствующие наличию убывакядего или возрастающего тренда в исходных данных), то с выхода блока б сравнения на первый вход блока 9 поступают знс чения Ти, С h . или Т,- , . Г с в котором вычисляется снаL-i Jh чала оценка вероятности появления числа инверсий . ---Лл- Р П(Н-1 а далее вероятность ошибки второго рода (п,р ), а на второй вход блок 9 одновременно с выхода счетчика 7 подается значение 1«п. Вероятность ошибки второго рода принятия решения о стационарности процесса, когда он на самом деле не стационарен, вычисляется в соответс вии с выражениями: / . п. 1Р -Р ) VEc.r. N. Р И-Р)- пр jr, .где С - число сочетаний из S эле ментов по Т. Вычисленное значение ошибки пода ется в блок 12 сравнения, где оно сравнивается с згщанной величиной ошибки второго рода nocTjynaw щей из блока.10 управления, и в cjj чае, если она меньше или равна .р РгаЭ.Ч5 разрешакнцая команда из блока 12 чере блок 2 осуществляет передачу п входных сигнгшов, хранящихся в блоке 5 памяти, в блок 11, где производится, Оценка математического ожидания,; прад ставляквдая совой сглаженную оценку нестационарного математического ожи Дания на иитервале сглаживания длинрй п и fK- 5тБели же при сравнении в блоке 12 окажется справедливым неравенство Рл.рРзда О с его второго выхода в блок 2 поступает команда, при кот рой в блок 2 принимается очередное (п -fO-e значение исходного процесса )(ц-) с выхода преобразователя 1 и работа устройства продолжается а указанном режиме до выполнения усло вий (5), после чего устройство уста навливается в исходное - состояние. Если процесс - (Ц-) ведет себя как квазястационарный, т.е. выполня ется условие (3) после прихода последнего отсчета то в этом случае за интервал сглаживания прин мается вся длина реализации N, и в блок 11 оценки математического ожиания из блока 5 памяти поступает ополнительно сигнал признака последнего отсчета V-J-N а сглаженная оценка математического ожидания вычнсляется как . , / . Аналогично при вычислении оценки математического ожидания на последнем интервале, сглаживания значение 0 может не достигнуть величины этом случае при i-n с выхода счетчика 7 в блок 11 подается сигнал признака -н , и за интервал сглаживания принимается величина, равная числу отсчетов, зафиксированному счетчиком 7. . Полученная текущая оценка математического ожидания в виде п сглазценНЕЛх значений с выхода блока 11 и исходные значения процесса v /v,,... % с выхода блока 7 поступают на второй и первый входы блока 13 вычитания, где производится их последовательное вычитание, а полученный стационарный остаток с выхода блока 13 подается на второй вход коррелометра 14, в котором производится оценка статистических характеристик, стационарного остатка, поступающих затем на его выход, связанный с первым выхрдом устройства, а на второй выход устройства из блока 11 подается оценка нестационарного математического ожидания, которая может анализироваться далее известными методами. Работой всего устройства управляет блок 10, который осуществляет синхронизацию во времени и обеспечивает передачу заданных величин в соответствующие блоки. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность обработки нестационарных данных на 30-35% по сравнению с известным. f Формула изобретения Устройство для обработки информации с адаптивным выбором квазиоптимального интервала сглаживания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с первым входом устройства, второй -вход - с первым выходом блока управления, первый и второй входы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам устройства, второй выход блока управления соединен с первым входом корЕюлометра/ первый блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания и первым входом блока оценки математического ожидания, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, выход которого подключен ко

второму входу коррелометра, выход коррелометра соединен с первым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены счетчик, сумматор, второй блок памяти, блоки сравнения, блок вычисления ошибки второго рода, блок вычисления порогов, блок сравнения входных сигналов, первый вход которого объединен со входом счетчика и подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, первый выход блока сравнения входных сигналов через последовательно соединенные сумматор и второй блок памяти подключен к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу блока вычисления ошибки второго рода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, первый и второй выходы второго блока сравнения подключены соответственно ко второму и третьему входам блока сравнения входных сигналов, второй выход и четвертый вход

Vкоторого соответственно соединены со входом и вторым выходом первого блока памяти, выход счетчика подключен ко второму входу блока вычисления ошибки второго рода, второму входу блока, оценки математического ожидания и первому входу блока вычисления порогов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам первого блока сравнения, третий и четвертый

0 выходы блока управления соединены соответственно, со вторым входом блока вычисления порогов и вторым входом второго блока сравнения, выход блока оценки математического ожидания подключен ко второму выходу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 456293, кл. G08 С 19/28, 1973.

0

2.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1972,

с. 219-220 (прототип).