Устройство для определения статистических характеристик случайного процесса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа статистических характеристик флук.туаций электрических и радиотехнических сигналов. Цель изобретения - расширение возможностей за счет определения центральных моментов высшего порядка. Достигается цель за счет введения в известное устройство фильтра постоянной составляющей, умножителя, сумматора , квадратора, схемы сравнения, нуль-органа, двух групп элементов И по три элемента И в каждой, второго и третьего регистров и элемента И. Указанная совокупность конструктивных признаков с соответствующими, связями в устройстве позволяет определить центральные моменты 2, 3 и 4-го порядков и установить факт соответствия формы кривой распределения флуктуации сигнала нормальному закону, а также автоматизировать и значительно ускорить процесс анализа сигнала . 1 ил. с (Л 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

1 2 А1 (19) (11> (51)4 G 06 F 15 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4050568/24-24 (22) 07.04.86 (46) 30,09.87, Бюл. У 36 (72) А.А.Мусаев, С.Е.Ададуров и А,В.Макшанов (53) 681 ° 3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 329527, кл. G 06 F 15/36, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Р .729590, кл." G 06 F 15/36 ° 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНОГО

ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа статистических характеристик флуктуаций электрических и радиотехнических сигналов.

Цель изобретения — расширение возможностей за счет определения центральных моментов высшего порядка. Достигается цель за счет введения в известное устройство фильтра постоянной составляющей, умножителя, сумматора, квадратора, схемы сравнения, нуль-органа, двух групп элементов И по три элемента И в каждой, второго и третьего регистров и элемента И, Указанная совокупность конструктивных признаков с соответствующими связями в устройстве позволяет определить центральные моменты 2, 3 и 4-ro порядков и установить факт соответствия формы кривой распределения флуктуаций сигнала нормальному закону, а также автоматизировать и значительно ускорить процесс анализа сигнала. 1 ил.

1341652

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа характеристик флуктуаций электрических и радиотех5 нических сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства эа счет нахождения центральных моментов высшего порядка. 10

Целью специальных исследований в радиотехнических системах является построение оптимальных оценок для параметров сигналов. Данный подход находит широкое применение в различного рода измерительных радиотехнических системах в связи с необходимостью дальнейшего улучшения их точностных характеристик. Однако в некоторых практических ситуациях выбор наиболее из подходящих методов построения оценок параметров сигналов невозможен без предварительного определения принадлежности закона распределения флуктуаций к определенному клас- 25 су функций распределения.

Наиболее распространенными методами оценивания параметров следует считать методы максимального правдоподобия, наименьших квадратов, динамической фильтрации (оптимальность данных методов обеспечивается лишь при нормальном законе распределения флуктуаций), 35

Из иэвестньж самым простым и распространенным является метод,. связанный с оценками центральных моментов

" третьего и четвертого порядков и

В случае нормального распределе- 40

4 ния флуктуаций радиотехнического сигнала эти моменты равны: с„= 36

Оценками для них могут служить эм- 45 пирические центральные моменты,с и

/с4 причем к

p.= х P.; j =3, 4; i = 1,k

«

1 подинтервалов, на которые разбивается область значений сигнала1

P. — вероятность попадания в «-й

« интервал, равная ш/и, причем k — число подинтервалов; m — число попаданий в интервал, а n — общее количество реализаций процесса (при п = 100 значимые части чисел m u P. совпадают).

Если при этом назначать границы допустимых интервалов значений

« то можно установить соответствие исходного распределения флуктуаций сигнала нормальному закону распределения.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Она содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, фильтр 3 постоянной составляющей, компаратор 4, формирователь 5 пороговых уровней, первый регистр 6, блоки 7-9 возведения в степень, группу элементов И 10,11 и 12, умножитель

13, сумматор 14, группу элементов И

15-17, регистр 18, нуль-орган 19, регистр 20, квадратор 21, схему 22 сравнения, элемент И 23, Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени регистры 6, 18 и 20 памяти находятся в нулевом состоянии, в формирователе 5 порогового уровня установлен уровень напряжения U = Uìèè °

На вход компаратора 4 через фильтр

3 поступают значения реализаций случайного стационарного сигнала V(e) без постоянной составляющей, При попадании значения реализации случайного сигнала в интервал (П„„„, U„„„+

+ «х) на выходе компаратора 4 появляется сигнал, уровень которого соответствует единице, это значение записывается в первый регистр б памяти, По истечении отрезка времени, определяемого периодом последовательности импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов, число, записанное в регистре б, подается на умножитель

13. На второй вход умножителя 13 поступает число с выхода элемента И 10 при наличии разрешающего импульса с распределителя 2 импульсов. На один вход элемента И 10 подается значение величины U„ „ возведенной в квадрат мин в блоке,.7 возведения в степень. Таким образом, на выходе умножителя 13 имеем. произведение U„„, ш,, где m количество попаданий реализаций сигинтервал (Пмнн Пмнн + которое попадает в сумматор 14. При этом изменяется уровень опорных напряжений, вырабатываемых формирова,телем 5. Он становится равным U + з 1341

+2 U на первом и U„„„+ U на втором выходах соответственно и весь процесс повторяется так же, как описано выше.

Укаэанные циклы продолжаются до тех

5 пор, пока в сумматоре 14 не запишется результат обработки подинтервала (U„„„+(k-1) лП, U„„„+akaU3, где число подинтервалов разбиения области значений реализации сигнала. Затем ð результат сложения из сумматора 14, равный д, через элемент И 15 поступает в квадратор 21. Это становится возможным благодаря наличию разрешающего импульса на другом входе элемен- ir„ та И 15, связанном с соответствующим выходом распределителя 2 импульсов.

В квадраторе 21 выполняются операции возведения в квадрат и умножения так, чтобы на его выходе было число, равное Д .

Следующий этап работы устройства— вычисление третьего центрального момента флуктуаций Б(Г). При этом на выходе компаратора 4 вновь появляет- 25 ся уровень сигнала, соответствующий единице лишь при попадании реализации П (г) в интервал (П дя ф Пц рн

+ йх). Процесс повторится так же, как было описано до момента окончания об- ЗО работки интервала реализаций случайного сигнала V(1:), с той разницей, что на другой вход умножителя 13 пос-. тупает число, равное кубу значения напряжения с второго выхода формирователя 5 вследствие прихода разрешаю цего импульса на один вход элемента И 11 с второго выхода формирователя 5.

Число, соответствующее третьему 40 центральному моменту, через элемент

И 17 благодаря разрешающему импульсу с третьего выхода распределителя 2 записывается в регистр 18, а затем подается на нуль-орган 19, где срав- 4 нивается с величиной, близкой к О.

Третий этап работы — вычисление четвертого центрального момента. Он аналогичен первому и второму этапам с той лишь разницей, что на один вход умножителя 13 поступает число, равное четвертой степени напряжения на втором выходе формирователя 5 по причине наличия разрешающего импульса на одном входе элемента И 12. Зна- бб чение четвертого центрального момента через элемент И 16 записывается в регистр 20 вследствие прихода разрешающего импульса с соответствующе652

4 го распределителя 2 импульсов, В схеме 22 сравнения величины четвертого центрального момента и 3 4 сравниваются и результат сравнения в виде уровня напряжения, соответствующего нулю или единице, подается на один вход элемента И 23. Ча другой его вход поступает результат сравнения в нуль-орган 19, При этом на выходе элемента И 23 устанавливается уровень, соответствующий "1", если закон распределения флуктуаций сигнала нормальный, и О" — в противном случае, Формула изобретения

Устройство для определения статистических характеристик случайного процесса, содержащее формирователь пороговых уровней, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а первый и второй информационные выходы соединены соответственно с входами задания порога компаратора, выход которого подключен к входу первого регистра, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения центральных моментов высшего порядка, оно содержит фильтр постоянной составляющей, вход которого является входом устройства, а выход соединен с информационным входом компаратора, первый, второй и третий блоки возведения в степень, входы которых объединены с вторым входом задания порога компаратора, распределитель импульсов, первую и вторую группы элементов И, первые входы элементов И обеих групп подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам распределителя импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторые входы элементов И первой группы соединены соответственно с выходами блоков возведения в степень, сумматор, умножитель, квадратор, второй и третий регистры, нуль-орган, схему сравнения и элемент И, выход которого является выходом устройства, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам схемы сравнения и нуль-органа, первый информационный вход схемы сравнения и вход нуль-органа соединены соответственно с выходами второго и третье1б52

Корректор А.Обручар

Заказ .4438/53 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 134

ro регистров, входы которых и вход квадратора подключены к выходам элементов И второй группы, выход квадратора соединен с вторым информационHblM входом схемы сравнеHHH вторые входы элементов И второй группы объеСоставитель Э,Сечина

Редактор М.Дылын Техред М.яндык динены и подключены к выходу сумматора, вход которого соединен с выходом умножителя, первый вход которого соединен с выходом первого регистра,второй вход умножителя подключен к выходам элементов И первой группы,