Анализатор случайных процессов Советский патент 1981 года по МПК G06G7/52 

1

Изобретение относится к вычислите льной технике и может найти применение при определении статистических характеристик случайных процессов.

Известно устройство для определения моды случайного процесса, содержащее два канала измерения относительного времени пребывания сигнала в интервале уровней, входы которых подключены ко входу устройства, а выходы к соответствующим входам схемы сравнения, регулятор уровней анализа, выходы которого связаны с соответствующими входами каналов измерения и вольтметра l,

Недостатком этого устройства является одноканальность, необходимость ручной перестройки уровней анализаи большая продолжительность одного цикла работы устройства, невозможность автоматизированного ввода результатов в вычислительные машины.

Наиболее близким к предлагаемому является анализатор, содержащий посл довательно соединенные входное устройство, аналого-цифровой преобразователь, цифровой дискриминатор и электронно-счетный частотомер, выход генератора импульсов опроса связан с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, цифрового дискриминатора, и частотомера f2J,

Недостатком этого устройства является его одноканальность, что требует продолжительной работы при определении плотности вероятностей случайного процесса, невозможность аппаратурного определения моды и медианы этого процесса.

0

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширецие функциональных возможностей путем определения моды и медианы,

.Поставленная цель, достигается тем,

5 что в анализатор случайных процессов, содержащий схему сравнения, генератор импульсов, кнопку запуска, аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является входом ана0лизатора, а выходы через дешифратор подключены к информационным входам соответствующих счетчиков, .содержит элементы И, триггеры, дополнительный счетчик, индикаторы, сдвигаю5щий регистр, делитель частоты, сумматор и распределитель , входы которого соединены соответственно с выходами счетчиков и входами сумматора, выход которого подключен к первому входу первого триггера, второй вход кото0рого соединен с установочными входами индикаторов, с первыми входами вто рого и Третьего триггеров и через кнопку запуска - с выходом генератора импульсов и первым входом первого элемента И, второй вход -которого подключен к выходу третьего триггера, а выход соединен с первым входом второго элемента И, входом делителя частоты, управляющим входом сдвигающего регистра и первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к дополнительному счетчику, а второй и третий входы третьего элемента И соединены соответственно с выходом первого триггера и первым выходом второго, триггера, второй выход которо го подключен ко второму входу второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом второй вход второго триггера соединен с выходом делителя частоты и информационным входом сдвигаю1чего регистра, разрядные выходы которого подключены к вторым входам соответствующих счетчиков и управляющим входам индикаторов, информационные входы которых соединены с выходом схемы сравнения, второй вход третьего триггера соединен с последним разрядным выходом сдвигающего регистра. Ка чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит вход 1 анализатора, аналого-циЛровой преобразователь 2, дешифратор 3, счетчики 4, генератор 5 импульсов, кнопку 6 запуска, элементы 7-9 И, триггеры 1012, делитель 13 частоты, сдвигающий регистр 14, сумматор 15, дополнительный счетчик 16, распределитель 17, схему 18 сравнения, индикаторы 19. Анализатор работает следуюишм образом. 1. Определение плотности вероятностей. Напряжение реализации случайного процесса х{ t ) со входа 1 подается на информационный вход аналого-циЛрового преобразователя 2. При нажатии кнопки 6 запуска первый импульс от генератора 5 импульсов поступает на триггеры 10-12, переводя их в такое состояние , при котором на вторых входах элементов И 7 и 8, а также на третьем входе элемента И 9 появляется разрешающее напряжение.. Этот импульс подается также на установочные входы индикаторов 19, переводя их в исходное состояние. Черезэлементы 7 и 8 импульсы от генератора 5 импульсов поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя. 2, а с выхода элемента 7 также на вход делителя 13 частоты, управляющий вход сдвигающего регистра 14 и первый вход элемента И 9 В моменты опросов входные напряжения реализаций преобразуются в цифровую форму и с преобразователя .i вьщаются в параллельном коде на деши()ратор 3. Соответственно значению входного напряжения появляются импульсы нп выходе дешифратора 3, имеющем определенный номер. С выхода, например К-го импульс поступает К-й счетчик 4, в котором зафиксируется единица, соответствующая выполнению события - (t j) , (1) tj - момент опросаJ Хц - уровень анализа; дХ , - ширина дифференциального коридора, определяемая ценой гиладшего разряда аналого-цифрового преобразователя 2. При последующем опросе аналогоцифрового преобразователя единица фиксируется в счетчике импульсов, для которого выполняется соотношение (1). После поступления на вход делителя 13 частоты N импульсов {N - коэффициент Пересчета) выходной сигнал последнего переводит триггер 11 в состояние, при котором появляется разрешающее напряжение на втором входе элемента И 9 и снимается .разрешающее напряжение со второго входа элемента И 8, при этом прекращается поступление импульсов на управляющий вход преобразоватэля 2. По окончании измерений в К-м счетчике 4 зафиксируется число й . Оценка плотности вероятностей связана с числом UK соотношением си(Х) . При выборе коэффициента пересчета N из условия дх-N 10 , то uu(x) а 10 Устройство получается прямопоказывающим, а число S определяет положение занятой в отчете О. 2. Определение медианы. После появления разрешающего напряжения на втором входе элемента И 9 импульсы с выхода элемента И 7 подаются через элемент И 9 на вход дополнительного счетчика 16, который их считывает. Одновременно выходной сигнал делителя 13 частоты, поступающий на информационный вход сдвигающего регистра 14 под воздействием пульсов, поступающих на управляющий вход, продвигается таким образом, что при поступлении каждого импульса от генератора 5 на вь1ходах регистра 14 последовательно, начиная с первого, появляются сигналы опроса счетчиков 4. Числа, записанные в счетчиках и равные оценке плотности вероятностей so() последовательно выдаются на входы сумматора 15 и распределителя 17. Ем кость сумматора 15 равна N/2. Поэтому импульс переполнения на .выходе сумматора появляется при поступлении на его вход N/2 импульсов, что соответствует выполнению условия Р(Х) ) 0,5, где Р(Х) 52 uu JXi} - оценка Функции ророя Йости случайного процесса Х( t) . Значение , при котором появляет ся импульс переполнения сумматора 15 равно медиане случайного процесса х{ t). Этот импульс переполнения пере водит триггер 10 в положение, при ко тором снимается разрешение напряже ния с третьего входа элемента И 9 и прекращается счет импульсов дополнительным счетчиком 16. Таким образом, на вход дополнительного счетчика 16 подаются импульсы от генератора 5 с момента начала опроса счетчиков 4 до опроса того счетчика 4, сигнал с которого вызвал импульс переполнения сумматора 15. Число М, показываемое дополнительным счетчиком 16 равно номеру счетчика 4, при опросе которо го выполняется условие (Х.) 0,5. Значение медианы X М -лХ. При выборе ширины дилференциального коридо л X 10 ра из условия значение -,-р Х . Устройство получается прямопоказывающим, а число Р определяет положение занятой в отчете Н. 3. Определение моды. Числа, записанные в счетчиках, 4, при опросе последних через распределитель 17 посту пают на один из входов схемы 18 срав нения. Роль распределителя заключена в том, что он последовательно подклю чает выходные сигналы счетчиков 4 на первый или второй вход 18 срав нения. Схема 18 сравнения последовательно сравнивает сигналы поступающие с первого и второго, второго и третьего и т. д. счетчиков 4. При ра венстве выходных сигналов i-ro и (i + 1)-го сравниваемых счетчиков вы ходной сигнал схемы 18 сравнения подается на информационные входы индикаторов 19. Появление выходного сигн ла схемы 18 сравнения соответству-зт выполнению условия си() ( + 1 равенству оценки плотности вероятнос ти случайного процесса в двух соседних дифференциальных коридорах, значение X . равно значению моды случайного процесса. На управляющий вход (i + 1)-го инд катора 19 в момент срабатывания схе мы 18 сравнения подается напряжение с. (i + 1)-го выхода сдвигающего реги стра 14. При одновременном поступлении сигналов (i + 1)-й индикатор включается, сигнализируя о том, что значение моды равно X- . При последовательном сравнении сигналов счетчиков 4 включается столько индикаторов 19, сколько мод имеет анализируемый процесс. Численное значение моды определяется по номеру включенного индикатора, так что (i + 1)-й номер соответствует значению моды, численно равному Х.. Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемого с,татистического анализатора заключается в сокращении продолжительности измерения, расширении (Функциональных возможностей известных устройств и улучшении их эксплуатационных характеристик.-. Формула изобретения Анализатор случайных процессов, содержащий схему сравнения, генератор импульсов, кнопку запуска, аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является входом анализатора, а выходы через дешифратор подключены к информационным входам соответствующих счетчиков, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения моды и медианы и повышения быстродействия, он содержит элементы И, триггеры, дополнительный счетчик, индикаторы, сдвигающий регистр, делитель частоты, сумматор и распределитель, входы которого соединены соответственно с выходами счетчиков и входами сумматора, выход которого подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с установочными входами индикаторов, с первыми входами второго и третьего триггеров и через кнопку запуска - с выходом генератора импульсов и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего триггера, а выход соединен с первым входом второго элемента И, входом делителя частоты, управляющим входом сдвигающего регистра и первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к дополнительному счетчику, а второй и третий входы третьего элемента И соединены соответственно с выходом первого триггера и первым выходом второго триггера, второй выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом второй вход второго триггера соединен с выходом делителя частоты и информационным входом сдвигающего регистра, разрядные выходы которого подключены к вторым входам соответ- . ствующих счетчиков и управляющим

входам индикаторов, информационные входы которых соединены с выходом .схемы 51)авнения, второй вход третьего триггера соединен с последним разрядным выходом сдвигающего регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Блохин А. В. Аппаратурный анализ характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1976, с. 70-71.

2.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных

процессов. М., Энергия, 1971, с. 304 (прототип).