Устройство для определения плотности распределения вероятностей случайных процессов Советский патент 1981 года по МПК G06G7/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СЛУг1АЙНЫХ Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов. Известно устройство для определения плотности распределения вероятностей случайного процесса, содержащее входное устройство, два амплитуд ных селектора, вычитающее устройство и регистрирующее устройство tl3. Недостатком этого устройства явля ется низкая точноеть измерений плот ности вероятности и ограниченные воз можности устройства. Наиболее близким по техническому решению к изобретению является анализатор распределения вероятностей случайного процесса, содержащий последовательно соединенные входное устройство, суммирующую схему, амплитудный селектор, формирующее устройство, усредняющее устройство и регист рирующее устройство, а также источник ПРОЦЕССОВ ПОСТОЯННЫХ напряжений, подключенный выходом к одному из Входов суммирующей схемы Недостатком этого устройства является ограниченный класс решаемых задач - определение только плотности вероятностей случайных процессов при последовательном изменении уровней анализа. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения совместной плотности распределения вероятностей случайных процессов, условной плотности распределения вероятностей и коэффициента коллигации, а также сокращение продолжительности анализа при определении измеряемых характеристик. Эта цель достигается тем, что в устройство для определения плотности распределения.вероятностей случайных процессов, содержащее генератор импульсов, выход которого подключен к

входу счетчика импульсов, блок регистрации, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, и группу измерительных каналов, каждый из которых состоит из элемента И, трех усреднителей и двух амплитудных анализаторов, выход первого из которых в каждом канале подключен соответственно к входу первого усреднителя и первому входу элемента И, выход второго ампли тудного анализатора в каждом канале соединен с входом второго усреднителя и вторым входом элемента И своего канала, выход которого подключен к входу третьего усреднителя своего канала, входы амплитудных анализаторов каждого канала подключены к соответствующим выходам делителя, при этом первые входы первых амплитудных анализаторов всех каналов объединены и являются первым входом устройства, а первые входы вторых амплитудных анализаторов всех каналов объединены и являются вторым входом устройства, в каждый канал введены два делителя и группа элементов И. Выход первого усреднителя в кавдом канале соединен С первым входом первого Делителя и первым Входом Первого элемейта И группы, первый вход второго элемента И которой подключен к выходу третьего усреднителя своего канала и второму входу первого делителя, выход которого в каждом канале соединен с первым входом второго делителя своего канала и с первым входом третьего элемента И группы элементов И своего канала Выход второго делителя в каждом канале подключен к первому входу четвертого элемента И группы, а второй вход второго делителя соединен с выходом второго усреднителя своего канала и первым входом пятого элемента И группы, вторые входы элементов И групп всех каналов объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, а выходы элементов И группы в каждом канале подключены к соответствующей группе входов блока регистрации.

Структурная схема устройства приведена на чертеже, где обозначены входы 1, 2 устройства, измерительный канал 3, амплитудные анализаторы 4, 5, элемент И 6, усреднители 7, 8, 9, делители 10, 11, элементы И 12-16, генератор 17 импульсов, счетчик 18 импульсов, блок 19 регистрации, делитель 20 и источник 21 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение реализации y(t) случайного процесса Y(t) со входа 2 подается на амплитудные анализаторы 5 каждого измерительного канала 3, а напряжение реализации x(t) случайного процесса Y(t) поступает со входа 1 на амплитудный анализатор 4 каждого измерительного канала. На управляющие входы амплитудных анализаторов .для получения дифференциальных коридоров дх и ду подаются напряжения X j и Х(/ + Дх, у. и у. + ду от делителя 20 напряжений. На выходе амплитудных анализаторов i-ro канала образуются импульсы стандартной амплитуды длительностью, пропорциональной времени пребьшания реализаций x(t) и y(t) -соответственно в интервалах х, + лх и -f ду.

Выходные сигналы анализаторов 4 и 5 поступают на входы усреднителей 7 и 9 соответственно и на входы элемента И 6. На выходе этого элемента i-ro канала образуются импульсы стандартной амплитуды и длительностьюпропорциональной времени одновременного пребьюания реализаций ){t) и y(t) в интервалах у y(t)iУ.4У

Х,Гх(1).

Эти импульсы поступают на вход усреднителя 8. На выходах усреднителей 7, 8 и 9 -го канала появляются напряжения А, В и С, которые связаны .с оценками одномерных и двумерной плотностей вероятностей соотношенияКи 1

МИ

(Ч}-

.-4&i

)

. ai,)

дхмт

где Т - продолжительность

изме рений$ К,, Кл, Кл постоянные времени

усреднителей (интеграторов) .

Напряжение с выходов усреднителей 7 и 8 поступает на делитель 10, на выходе которого образуется напряжение, равное оценке условной плотности процессау(t)

iiA2№).J

AI

tt )

i Напряжение с выхода делителя О и усреднителя 9 поступает на входы дели теля 11, на выходе которого образует ся напряжение, равное оценке коэффициента коллигации и(у./Х)С,,) шП,-; ЧАТвТ Напряжения, пропорциональные оцен кам безусловных, условных и совместных плотностей вероятностей и коэффи циента коллигации подаются йа инфор мационные входы элементов И 12-16 каж дого канала. Генератор 17 импульсов вырабатьша ет импульсы с частотой следования f, которые считьшаются счетчиком 18. По истечении продолжительности измерени Т fn (п - емкость счетчика) с выхо да счетчика 18 подается разрешающее напряжение на управляющие входы всех элементов И всех измерительных каналов 3 и напряжения, пропорциональные .оценкам плотностей вероятностей случайных процессов Y(t), X{t), совмест ной плотности распределения сероятно тей, условной плотности и коэффициента коллигации постзшают на соответствующий вход блока регистрации. Длительность измерений Т выбирается из условия обеспечения погрешности измерений не более заданной. При выполнении условий -Ж--in- -4П ,П .Ч устройство получается прямопоказываю- щим, а числа а, Ь, с, d, е определяют положение запятой в соответствующем отсчете. Формула изобретения Устройство для определения плотности распределения вероятностей случайных процессов, содержащее генера,тор импульсов, выход которого подключен к входу счетчика импульсов, блок регистрации, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, и группу измерительных каналов, каждьш из которых состоит из элемента И, трех усреднителей, и двух амплитудных анализаторов, выход первого и,з которых в каждом канале подключен соответственно к входу первого усреднителя и первому входу элемента И, выход второго амплитудного анализатора в каждом канале соединен с входом второго усреднителя и вторым входом элемента И своего канала, выход которого подключен к входу третьего усреднителя своего канала, входы амплитудных анализаторов каждого канала подключены к соответствующим выходам делителя, при этом первые входы первых амплитудных анализаторов всех каналов объединены и являются первым входом устройства, а первые входы вторых амплитудных анализаторов всех каналов объединены и являются вторым входом устройства, о тличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей за счет определения совместной плотности распределения вероятностей и коэффициента коллигации, оно содержит в каждом канале два делителя и группу элементов И, при этом выход первого усреднителя в каждом канале соединен с первым входом первого делителя и первым входом первого элемента И группы, первый вход второго элемента И которой подключен к выходу третьего усреднителя своего канала и второму входу первого делителя, выход которого в каждом канале соединен с первым входом второго делителя своего канала и с пepвы J входом третьего элемента И группы элементов И своего канала, выход второго делителя в каждом канале подключен к первому входу четвертого элемента И группы, а второй вход второго делитш1я соединен с выходом второго усреднителя своего канала и первым входом пятого элемента И группы, вторые входы элементов И групп всех каналов объединеш.1 и подключены к выходу счетчика импульсов, а выходы элементов И группы в каждом канале подключены к соответствующей группе входов блока регистрации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Г.Д. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1972, с. 284. 2.Мирский Г,Д. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1972, С. 281 (прототип).