Устройство для определения вероятности нахождения сигнала в заданном амплитудном диапазоне

 

Изобретение используется для анализа случайных процессов. Сущность изобретения: устройство содержит генератор тактовых импульсов, 3 элемента И , источник регулируемых потенциалов , элемент Запрет, элемент ИЛИ, элемент задержки, 2 счетчика импульсов, делитель частоты, триггер, 4 регистра, вычислитель, ВХОДНУЮ шину, шина управления, 2 сумматора , 2 квадратора, 3 блока деления, делитель кода, 2 компаратора кода, формирователь импульсов. 15-5-7-3-10- 13-14; 15-4-7; 6-4; 6-5; 1-2-11-9-8; 9-14; 11-14; 11-13; 16-8-10; 16-13; 16-14; 14-12; 12-2; 16-12; 16-11; 2-3; 16-17-23-21-24; 16-19-22-13-24- 27-31-32-12; 16-18; 11-19; 13-20-22; 13-17; 9-17; 9-18; 16-30; 19-23; 19-26-31; 28-26; 29-27; 32-30; 25-30; 23-25. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (у) G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1l 4

К АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ регистр 13, вычислитель 14, входную шину 15 и инну управления 16. Выход генератора 1 соединен с первым входом элемента И 2, второй вход которого соединен с выходом триггера 17, а выход — со вторым входом элег-гента И, QQ

3 и информационным входом делителя .С), 11. Сигнальные входы ггороговьгх зле- ( ментов 4 и 5 соедцненгг с входной,, цгиной 15, управляюгггге входы — с соответству@гШгми выходами исто и1нка регулируемых потенциалов, а вьг оды — соответственно с нрямым и иннерсньгм

ВХОдаМИ ЭЛЕМЕНта ЗАПРЕТ 7 Н1,1ХОГг КОторого соединен с первым ггкодом элемента И 3. Нина 16 у11рн1111г ния соединена с первыми входами эл1 мертв 1 ЛИ 8, триггера 12 и вычис:нгт1лн 11, н также со входами обнуления р. г11стрн 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1) 4843 1.13/21 (22) 27.06 .90 (46) 30.08.92. Бюл. Р 32 (71) Таганрогский научно-исследовательский институт связи с (72) И.Г.Дорух и А.П.Дорух (56) Авторское свидетельство СССР

9 1049861, кл. G 04 F 10/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1264136, кл. С 04 F 10/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ВЕРОЯТНОСТИ НАХОЩЕНИЯ СИГНАЛА В ЗАДАННОМ АМПЛИТУДНОМ ДИАПАЗОНЕ (57) Изобретение используется для анализа случайньж процессов. Суцность изобретения: устройство содержит генератор тактовых импульсов, 3 элемента

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для анализа случайных процессов.

Целью изобретения является сокрацение времени и змер ения .

На фиг, .1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема вычислителя; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняюггие работу устройства.

Устройство для определения вероятности нахождения сигнала в заданном амплитудном диапазоне содержит генератбр 1 тактовых импульсов, элементы

И 2 и 3, пороговые элементы 4 и 5, .источник 6 регулируемых потенциалов, элемент 7 ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ 8, элемент 9 задержки, счетчик 10 импульсов, делитель 11 частоты, триггер 12 Ы«1758632 А1

И, источник регулируемых потенциалов, элемент "Запрет", элемент

ИЛИ, элемент задержки, 2 счетчика импульсов, делитель частоты, триггер, 4 регистра, вычислитель, входнъъ шину, шина управления, 2 сумматор ра, 2 квадратора, 3 блока деления, делитель кода, 2 компаратора кода, формирователь импульсов. 15-5-7-3-1013-14; 15-4-7; 6-41 6-5; 1-2-11-9-8:

9-14; 11-14; 11-13; 16-8-10; f 6- f 3;

16-14; 14-12; 12-2; 16-12; f 6-11;

2-3; 16-17-23-21-24; 16-19-22-18-2427 31 32 12 ь 16 18; 11; 13 20 221

, 13-1 7 ) 9-1 7; 9-1 8; 16-30, 19 -23;

19-26-31; 28-26; 29-27; 32 30; 25-30;

23-25. 1 з.п.h-.ëû, 3 ил.

1758632 и делителя 11 частоты, выход которого через элемент 9 задержки соединен со вторыми входами элемента ИЛИ 8 и вычислителя 14, а непосредственно с третьим входом вычислителя 14 и входом управления записью регистра 13.

Счетный вход счетчика 10 импульсов соединен с выходом элемента И 3, вход обнуления — с выходом элемента ИЛИ 8, 10 а выход — с информационным входом регистра 13. Четвертый вход вычислителя 14 соединен с выходом регистра

13, а выход — со вторым входом триггера 12. 15

Вычислитель 14 содержит накапливающие сумматоры 17 и 18, счетчик

19 импульсов, квадраторы 20 и 21, блоки 2?-24 деления, делитель 25 кода, компараторы 26 и 27 кодов, регистры 28-30, элемент И 31 и формирователь 32 импульсов. Первый вход вычислителя соединен со входами обнуления сумматоров 17 и 18, счетчика 19 и регистра 30, второй - с управляющими входами сумматоров 17 и 18, четвертый — со счетным входом сумматора 17 и входом квадратора 20, выход которого соединен с первым входом блока 22 деления, выход счетчика 30

19 импульсов соединен с первым входом компаратора 26 кодов и вторыми входами блоков 22 и 23 деления. Первый вход блока 23 деления соединен с выходом сумматора 17, а выход - со входами квадратора 21 и делителя 25 кода. Информационный вход сумматора 18 соединен с выходом бл. ка 22 деления, а выход — с первым входом блока 24 деления, второй вход которого соединен с выходом квадратора 2 1, а выходс первым входом компаратора 27 кодов, Вторые входы компараторов 26 и 27 кодов соединены с входами регистров

28 и 29 соответственно, а выходы— соответственно с первым и вторым входами элемента И 31 через формирователь 32. Выход элемента И 31 соединен с выходом вычислителя и входом управления записью регистра 30, информационный вход которого соединен с выходом делителя 25 кода.

Вероятность нахождения сигнала в заданном амплитудном диапазоне в предлагаемом устройстве определяется путем измевнния оценки этой вероятности — относительногс времени пребывания случайного процесса в укаэанном диапазоне. э

Известно, что погрешность g замены истинной вероятности ее оценкой падает с ростом времени Т наблюдения.

В предлагаемом устройстве используется текущий контроль погрешности измерения. Он заключается в том, что интервал Т наблюдения формируется путем пошагового наращивания заранее выбранного интервала Т„„,„ времеВ и ни, явно недостаточного для обеспечения требуемой точности, на величину

"малого" интервала, При этом после каждого шага определяется "текущая" оценка вероятности нахождения сигнала . в заданном диапазоне и текущая в заданном диапазоне и "текущая" погрешность измерения и при уменьшении последней, ниже требуемого и заранее заданного уровня наращивание времени наблюдения прекращается.

Устройство работает следующим образом.

Информация о реализации процесса в форме напряжения x(t) поступает с входной шины 15 на сигнальные входы пороговых элементов 4 и 5 (фиг .

3, а)-.

Процесс измерения начинается пода— чей управляющего импульса на шину управления 16 (фиг, 3, б) . Импульс с ьины 16 управления поступает непосредственно на первые входы триггера 12 и вычислителя 14, на входы обнуления делителя 11 частоты и регистра 13, а через элемент ИЛИ 8 на вход обнуления счетчика 10 импульсов. Под действием этого импульса обнуляются счетчик 10 импульсов„ делитель 11, регистр 13„ а также сумматоры 17 и 18 и регис гр 30 вычисле ния 14, триггер 12 устанавливается в такое состояние, что на его выходе и втором входе элемента И 2 появля» .( ется потенциал, соответствующий логи- ческой "1" (фиг. 3 и) .

Генератор формирует импульсы с фиксированным малым периодом Т, следования (фиг, 3, r) которые проходят через открытый по второму входу эле,ьент И 2 . на второй вход элемента

И 3 и вход делителя 1 частоты (фиг. З„д) . Делитель 11 делит частоту поступающих на его выход импульсов в фиксированное число I; раз (например, К = 2 = 256), задавая тем самым "малый" интервал измерения длительности КТ, . Импульсы с выхода делителя 11 (фиг. З,е) поступают через элемент 9 задержки на вторые

1 758632 входы элемента ИЛИ 8 н вычислителя

14, а непосредственно — на третий вход вь|числителя 14 и вход управле-ния записью регистра 13.

Источником б регулируемых потенциалов устанавливаются нижняя х1 и верхняя х2 границы амплитудного диа-. пазона, определяющие пороги срабатывания пороговых элементов 5 и 4 со- l0 ответственно (фиг. З,а). При этом на выходе порогового элемента 4 устанавливается потенциал, соответствующий логическому "0" при x(t) (x л и соответствующий логической "1" при 15

x(t) х 4 (фиг. З,ж), а на выходе ггорогового элемента 5 устанавливается потенциал, соответствующий логическому "0" при x(t) а х и соответствуюций логической "1" rrpH x(t) х2, 20 (фиг. З,а) . Это приводит к формированию на выходе элемента 7 ЗАПРЕТ и первом входе элемента И 3 потенциала, соответствующего логическому "0" -ири x(t)(х, x(t)>x и соот 5 ветствующего логической "1" при х (.x(t)с х (фиг. З,и). В результате импульсы генератора 1, прошедшие элемент И 2, при выполнении условия х, (х(.t) «+ х,, т.е. при нахождении 30 сигнала в заданном амплитудном диапазоне, проходят через элемент И 3 .на счетный вход счетчика 10, а при невыполнении этого условия, т.е. при нахождении сигнала вне заданного амплитудного диапазона, эти импульсы через элемент И 3 не проходят.

С каждым появлением импульса на выходе делителя 11 частоты происходит следующее: 40 к содержимому счетчика 19 импульсов добавляется единица, в регистр 13 со счетчика 10 импульсов переписывается число а, импульсов генеРатора 1, пРошедших эле- 45 менты И 2 и 3 за очередной интервал времени КТО.

Через промежуток времени, задаваА емый элементом 9 задержки, содержимое а регистра 13 суммируется в суммато50 ре 17 с ранее накопленной в нем суммой, а результат суммирования делится с помощью блока 23 деления на содержимое i счетчика 19 импульсов. Кроме того, содержимое а; регистра 13 возводится в квадрат квадратором 20, результат квадратирования делится с помощью блока 22 деления на содержимое i счетчика 19 импульсов, а резуль(2) где а, — увеличенная в К раз оценка вероятности нахождения сигнала x(t) в диапазоне хл-х2 íà i-м интервале времени, m — оценка вероятности нахождения сигнала x(t) в диапазоне х 1 — x2 за HHTepBQJI времени ИКТ

Делитель 25 делит величину Кш в К раз, и результат деления — оценка m поступает на информационный вход регистра 30.

Ыпок 24 деления осуществляет деление суммы (1) на величину (2), возведенную в квадрат квадратором 21.

На выходе блока 24 деления и первом входе комиаратора 27 формируется величина, определяемая равенством к — — — — +К- 1 + (3) (K ) (K ) где D - дисперсия оценки m, 1- относительная погрешность замены истинной вероятности нахождения сигнала х(с) в диапазоне х — х2 л оценкой m.

Из уровнения (3) следует, что по окончании кажцого "малого" интервала времени длительностью КТ на выходе о блока 23 деления формируется величина Km, в К раз превышающая текущую оценку m вероятности нахождения сигнала в заданном диапазоне, а на первом входе комиаратора 27 — величина Д, на единицу иревьпиаю|к;я квадрат текущей относительной погрешности

Г этой оценки. тат деления суммируется в сумматоре

18 с ранее накопленной там суммой.

При этом счетчик 10 импульсов обнуляется импульсом, прошедшим íà его обнуляющий вход с выхода элемента 9 зал, держки через элемент ИЛИ 8. Время выбирается достаточным для завершения переходных процессов в счетчиках 10

19 импульсов, квадраторе 20, блоке 22 деления и сумматорах 17 и 18 .

Таким образом, по истечении N "ма-. лых" интервалов измерения длительностью КТ каждый в сумматоре 18 формируется сумма

Г а./М;, (1) =1 а на выходе блока 23 формируется величина

М (а;)/И = Кт, ;=л

1758632

В регистр 28 предварительно до начала измерений записывается число

И„, равное числу "малых" интервалов, до достижения которого текущая точность будет явно недостаточной

5 (например, Л„ц„, = 5) . Компаратор 26 кодов сравнивает содержимое i счетчика 19 импульсов, поступающее íà его первый вход, с числом Ммин, поступ ющим с выхода регистра 28 на .второй вход компаратора 26 кодов, при

1 мин потенциал на выходе компаратара 26 кодов соответствует логическому "0", поэтому элемент 31 по первому входу закрыт. При выполнении F условия i И„„„, т,е. по истечении мин

М м„,д малых интервалов на выходе компаратора 26 появляется потенциал, соответствующий логической " 1", и элемент И 31 открывается по первому входу, В регистр 29 предварительно до начала измерений записывается величина, определяемая равенством 25

}а 2 а4 f Ч где д „- заданная погреши ость измерении (например, (над = н,1)30

Компаратор 27 кода осуществляет сравнение величин ц, 6 ц р поступающих на его первый и второй входы с выходов блока 24 делителя и регистра

29 соответственно. При Q > Д цд потенциал на выходе компаратора 27 со35 ответствует логическому "0". При выполнении условия Д 4 (<, а, Йто равносильно выполнению условйя (4) 40 т.е. достижению заданной точности, компаратор 27 формирует на своем выходе потенциал, соответствующий логической "1". Этот же потенциал по- 45 является на выходе элемента И 31. По перепаду потенциала на выходе элемента И 31 формирователь 32 импульсов формирует импульс (фиг. З,к), который поступает на выход вычислите- 59 ля и далее.на второй вход триггера

12, а также на вход управления записью регистра 30. В результате триггер перебрасывается (фиг. З,в), сигнал с его выхода закрывает элемент

И 2 по второму входу, и импульсы генератора 1 перестают поступать на вход делителя 11 частоты и на второй вход элемента И 3.

При этом в регистр 30 с выхода делителя 25 кода переписывается требуемая оценка тп вероятности нахождения сигнала в заданном диапазоне.

Текущий контроль точности в предлагаемом устройстве позволяет завершить процесс измерения сразу по достижении, требуемой точности, что сокращает затраты времени на измерение.

Формула изобретения

1. Устройство для определения вероятности нахождения сигнала в заданном амплитудном диапазоне, содержащее генератор тактовых импульсов, два элемента И, два пороговых элемента, источник регулируемых потенциалов, элемент

"ЗАПРЕТ", счетчик, элемент задержки, регистр, вычислитель и входную шину, соединенную с сигнальными входами первого и второго пороговых элементов, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам источника регулируемых потенциалов, причем выходы первого и второго пороговых элементов соединены с прямым и инверсным входами элемента "ЗАПРЕТ", выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу первого элемента И, вход установки в ноль регистра соединен с первым входом вычислителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени измерения, в него дополнительно введены делитель частоты, элемент ИЛИ, триггер и шина управления, соединенная с первым входом триггера, со входами установки нуля делителя частоты, регистра и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки и ко второму входу вычислителя, а выходу к входу установки нуля счетчика импульсов, второй вход первого элемента И соединен с выходом триггера, а выход - со вторым входом второго элемента И и входом делителя частоты, выход которого подключен к третьему входу вычислителя, входу элемента задержки и входу управления записью регистра, а четвертый вход вычислителя соединен с выходом регистра, соединенного своим информационным входом с выхо9 1758632 о дом счетчика импульсов, а выход — со вторым входом триггера.

2. Устройство ио и. 1, о т л ич а. ю щ е е с я тем, что вычислитель содержит два накапливающих сумматора, счетчик импульсов, два квадратора, три блока деления, делитель кода, два компаратора кода, три регистра, элемент И и формирователь импульсов, причем первый вход вычислителя соединен со входами обнуления первого и второго накапливающих сумматоров, счетчика импульсов и третьего регистра, второй вход вычислителя д5 подключен к управляющим входам первого и второго накапливающих сумматоров, третий вход соединен со счетным входом счетчика импульсов, а четвертый вход соединен со входом первого квадрато- gg ра и информационным входом первого накапливающего .сумматора, выход счетчика импульсов соединен с первым входом первого компаратора кода и вторы ми входами первого и второго блоков 25 деления, первый вход первого блока деления соединен с выходом первогo квадратора, а выход — с информацион- ным входом второго накапливающего сумматора, первый вход второго блока деления соединен с выходом первого накапливающего сумматора, а выход— со входами делителя кода и второго квадратора, первыйи второй входы третьего блока деления соединены с выходами соответственно второго накапливающего сумматора и второго квадратора, а выход— с первым входом второго компаратора кодов, вторые входы первого и второго компараторов кодов соединены с выходами соответственно первого и второго регистров, а выходы — соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого через формирователь импульсов соединен с выходом вычислителя и входом управления записью третьего регистра, соединенного своим информационным входом с выходом делителя кода.

1758632

0m шивы 16

Составитель Ю.Шишкин

Редактор И.Сегляник Техред М.Моргентал

Корректор A-Ворсвич

Заказ 3000 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101 г д

Отд

ЛЯ 11

Om pe рад