Анализатор случайных процессов Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 

(5) АНАЛИЗАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

1

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и предназначено для измерения одномерной плотности распределения вероятностей стационарного случайного процесса.

Известно устройство для измерения плотности распределения вероятностей, в котором измеряется относительное время пребывания реализации случайного процесса в интервале уровней, содержащее амплитудный селектор, усредняющее устройство, регистрирующее устройство, В результате работы такого устройства исследователь получает гистограмму распределения f1.

Однако точность измерения подоб.ными устройствами невысокая. Это объясняется тем, что плotнocть распределения вероятностей аппроксими-руется ступенчатой функцией(гистограммой ), т.е. осуществляется аппроксимация нулевого порядка.

Более высокая точность измерения достигается в устройствах, в которых плотность распределения вероятностей случайного процесса представляется в базисе ортогональных функций.

Наиболее близок к предлагаемому анализатору случайных процессов по технической сущности синтеза10тор кривых распределений, входом которого является вход функционального преобразователя, выходы которого через отдельные усредняющие устройства соединены с первыми

15 входами отдельных умножителей,вторые входы умножителей соединены с отдельными выходами генератора ортогональных функций. Сигналы с выходов всех умножителей объеди20няются в сумматоре. Генератор импульсов управляет работой генератора ортогональных функций и регистрирующего устройства. Вход последнего соединен с выходом сумматора 2. Недостатком известного устройства.является сложность, что обус ловлено, в основном, сложностью практической реализации умножителей генератора ортогональных функций и функционального преобразователя. Цель изобретения - упрощение ана лизатора. Поставленная цель достигается тем, что в анализатор случайных про цессов, содержащий блок регистрации генератор импульсов и функциональный преобразователь, вход которого является входом анализатора, а выходы подключены ко входам соответствующих блоков усреднения, введены интерполирующий фильтр, коммутатор и блок задания весовых коэффициентов, входы которого соединены соответственно с выходами блоков усреднения, а выходы подключены соответственно ко входам.коммутатора выход которого через интерполирующий фильтр соединен с информационны входом блока регистрации, синхронизирующий вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов второй и третий выходы которого сое динены с синхронизирующими входами коммутатора и интерполирующего: фильтра. На чертеже представлена блок-схе ма анализатора. Анализатор содержит функциональный преобразователь 1, блоки 2 усреднения, блок 3 задания весовых коэффициентов (взвешивающую метричн схему), коммутатор k, интерполирующий фильтр 5s блок 6 регистрации и генератор 7 импульсов. Анализатор случайных процессов работает следующим образом. Анализатор x(t) случайного процесса с . плотностью распределения вероятностей W(x) поступает на вход функционального преобразователя 1. Функ- циональный преобразователь 1 осущес вля1эт двустороннее ограничение амплитуд и N преобразований реализации по законам у. {t)(t) j 1,2,...N, 1 где V - постоянный шаг смещения по диапазону амплитуд. Функции fj(x)f(x-jV) образуют базис линейно независимых функций 14 в области анализа амплитуд А, Функционально преобразованные реализации у-(t) поступают на отдельные блоки 2 усреднения. Сигналы на выходах блоков 2 усреднения являются оценками величин |j lrw(x)fj(x)dx. . , А Сигнал с на I-OM выходе блока 3 задания весовых коэффициентов получается суммированием с различными весами сигналов на выходах Г локов 2 усреднения N c- .2bijbj, 1- где матрица коэффициентов bij получается обращением матрицы коэффициентов Tf(x-iV)f(x-jV)dx. Выбор указанных выше параметров функционального преобразователя 1 и блока 3 соответствует решению задачи нахождения коэффициентов с, инимизирующих среднеквадратическую ошибку )-W(x), А где . Ы J(x)c/(x-iV-). с С выхода блока 3 Сигналы поочередно опрашиваются коммутатором k и поступают на вход интерполирующего фильтра 5 с импульсной характеристикой h(t) К f (К,.х), (где К и К2 постоянные масштабные коэффициенты). В результате этого на выходе интерполирующего фильтра 5 возникает сигнал F(t), который связан с w(x) простым соотношением . F(t)(K,x). Коэффициенты к, и К2 устанавливают исходя из удобства отображения результата измерения. Сигнал с выхода интерполирующего фильтра 5 поступает в блок 6 регистрации; Генератор 7 импульсов синхронизирует работу коммутатора k, интерполирующего фильтра 5 и блока 6 регистрации. Коммутатбр целесообразно выПОЛНИТЬ в виде многоканального аналого-цифрового преобразователя, а интерполирующий фильтр 5 - в виде цифрового фильтра. Для образования базисных функций fj(х) удобно использовать полиноминальные В-сплайны. Помимо исключения из схемы известного амортизатора таких сложных устройств, как умножители и генератор ортогональных функций, в предлагаемом анализаторе случайных процессов упрощается функциональный преобразователь. Это происходит вследствие того, что все функ циональные преобразования могут выполняться на одинаковых нелинейных элементах, реализующих функцию f(x) при условии смещения по амплитуде реализации случайного процесса на величину JV до подачи ее на j-ый нелинейный элемент. Сделать N одинаковых нелинейных элементов проще, чем N раэличных.

Формулаизобретения

- «

Анализатор случайных процессов, содержащий блок регистрации, генератор импульсов и функциональный преобразователь, вход которого является

2.Тамже,, с. 157-160, рис. (прототип;. 14 входом анализатора, а выходы подключены ко входам соответствующих блоков усреднения, отличающийс я тем, что, с целью упрощения, он содержит интерполирующий фильтр, коммутатор и блок задания весовых коэффициентов, входы которого соединены соответственно с выходами блоков усреднения, а выходы подключены соответственно ко входам коммутатора, выход которого через интерполирующий фильтр соединен с информационным входом блока регистрации, синхронизирующий вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов, второй и третий выходы которого соединены с синхронизирующими входами коммутатора и интерполирующего фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе