Устройство усреднения

 

Изобретение относится к вычис лительной технике и предназначено для оценки параметров случайных нестационарныхсигналов (сне). Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей за счет адаптивной оценки показателя скорости изменения среднего значения. Устройство содержит интеграторы 1, 4, 9, элементы задержки 2, 5, 7, 10, 13, вычитатели 3, 8, 14, 17, 26, 27, сумматоры 6, П, 12, 20, 22, 24, по- poroBbrii элемент 16, элементы памяти 19, ключи 21, инверторы 23, 29, блоки 25, 30 логарифмирования, генератор 31 тактовых импульсов. Показатель скорости изменения математического ожидания является коэффициентом при первой степени полинома, описывающего функцию среднего значения. Работа устройства заключается в автоматическом адаптивном выборе числа каскадов, даюгщх на выходе несмел1енную оценку среднего значения. I ил. (Л та-|---нд ij - L j П frn R я П |-р}|т|- т| 01НL .J L. со 4;u 00 00 Oi ro fNJ

„„Я0„„1348862 A 2 (;l) 4 G ОЬ G 7/l2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, д/ Ъ, СО103 СОВЕТСКИХ

-" 1ЛИф. . сОциАлистичеО их ф » РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (6i) 1140134 (21) 4083864/24-24 (22) 21.04.86 (46) 30.10.87. Бюл. № 40 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) О.Л.Соколов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1140134, кл. G 06 G 7/52, 1985. (54) УСТРОЙСТВО УСРЕДНЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для оценки параметров случайных нестационарных.-сигналов (СНС), Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей за счет адаптивной оценки показателя скорос" ти изменения среднего значения. Устройство содержит интеграторы 1, 4, 9, элементы задержки 2, 5, 7, 10, 13, вычитатели 3, 8, 14, 17, 26, 27, сумматоры Ь, 11, 12, 20, 22, 24, пороговьпr элемент 16, элементы памяти

19, ключи 21, инверторы 23, 29, блоки 25, 30 логарифмирования, генератор 31 тактовых импульсов, Показатель скорости изменения математического ожидания является коэффициентом при первой степени полинома, описывающего функцию среднего значения.

Работа устройства заключается в автоматическом адаптивном выборе числа каскадов, дающих на выходе несмещен- 3 ную оценку среднего значения ° 1 ил.

1 !48862

1!э»бретение относ»тсл к вычислительной TexII»we, предназначено для оценки параметров с<1учлигь!х нестационарных с»гH 1JIoli, СНСI и является

5 до»олнитеJII III». I I(BIJT. св. 1) 1140134.

Цельн) изобретения являегся расширение функциональнь)х воэможностей устро1!ства эа счет обеспечения возможност» а;Га»т»в»ой оценки показателя скорости »зм< .не!Гия среднего эначе— ния.

На «e!) гоже изображена gy«xil»nIIBJ! I — ная схема устройства.

Устройство содержит интегратор 1, элемент 2 задержки, вычитате7b 3» ин— тегратор 4, элемент . задержки, сумматор 6, элемент 7 задержки, вычитатель 8 » инте) ратор 9, элемент 1О эадержк11, су.мматоры 11 и 12, элемент

13 эадержк», вы»»тате)1ь 14, сумматор

15 порогог<ый элеме»т 16, вычитатели

17, клн;ч» IH, элементы 19 памяти, п-входовый сумматор 20, ключи 21, (IT1-11-входс ° и сумматор 22, инверторы 23,;г)- I ) — I)xoJIOIIèé сумматор 24, блок 2з:i() ..)рифм»рования, выч»татепи

26 2!» блок 28 логарифм»рован»я, инвертор 29» блок 30 логар»фм»рован»я, енератор 31 т.!кто "ix им»ульсов эл - 30 менты 32 — 1 задгржк».

Уст<. 1!с гг<() )1абстает след гющим

О б) р а з О. 1 . (, " .чай(н !й сигнал одновреме!гно поступ.«)т на ицтсгратор ) и элемент 2 35 задержки. Пс рвый <Гг»(аженны)! сигнал поступает далее 1!а вычитатель 3, в котором о JùåcòâJIBI

Б вь!«и)()те7е Я осуществляют второе ц(.1 1,)1.,)<1 ;1»»(. сигнала, т,е. из

CJI>×a»Л<) 1 <Э < »l 11 1:i а ВЫ< ° »Так)Ч (1

У стройство снабжено гп подобными каскадами. На выходе сумматора 12 i-ro каскада по11учают 1-ю оценку математического ожидания, а на выходе сумматора 15 гп-ro каскада — m-ю оценку математич cKQIQ ожидания случайного сигнала.

Для определения характера функции, описывающей изменение математического ожидания случайного сигнала из i-й оценки математического ожидания, задер)<(анной в элементе 13 за держки, в вычитателе 14 вычитают гп-ю оценку математического ожидания случайного сигнала. Разность оценок с выхода вычитателя 14 подают на вход

i-го порогового элемента 16 с памятью. Если на интервале анализа разность оценок не превышает заданного порогового уровня, то не происходит срабатывания ячейки памяти порогового элемента 16. Это означает, что степень полинома, описывающего изменение математического ожидания. случайного сигнала, меньше величины

2i-1. Если на интервале анализа разность 1-й и m-é olleнок превышает заданный пороговый уровень, то происходит срабатывание ячейки памяти порогового элемента 16. Это оз«а»Be T y I To c Te»eIlI IioJIHHoMa описывающего изменение математического ожидания случайного сигнала, больше или равна величине 2(-1.

Пусть степень полинома, описываю(,ei.о математическое ожидание СНС, равна 2i- I, т.е.

+,+ + +,21<

1 i-x где, p... h, — - коэффициенты полинома.

Еоэфм(циент (у, характеризует скорость »эменения функции среднего значения СНС на интервале анализа,т.е. р, является показателем наклона функц»и, ука "ынанн(им на возрастание или убывание функции математического ожид ili Гя Ila интервале анализа.

l » 88}>2

Задает моменты выборок t,,генера>б > тор 31 тактовьгх импульсов, пбдсоединенный к последовательно соединен-ным элементам 32-1,...,32-(n+m-2) задержки. При этом тактовый им»»ульс с выхода генератора 31 в момент tð, сбрасывает все элементы памяти в нулевое состояние ° Импульс с выхода (32-i)-ro элемента задержки поступает на управляющий вход ключа 18-i в момент С; начала получения оценки л

М»„ (1 .,Т), поступающей с выхода ос> новного устройства на второй вхоц вычитателя 17. Момент начала получения оценки М „(»,;„, "), поступающей с выхода основного устройства нл первый вход вычитателя 17,.сдвинут относ>»тельно t, на интервал Т/.". Таким об45

} c -3»»» Jt=t.Р-} Ч млло, то

М,(т,,)-М „() .„,(t. t ), (2, Оценки млтожидаш»я СНС на выходах с ш каскадон сдвинуты во времени на интервал T/2 одна относительно другой, причем интервал Т/2 приближенно равен интервалу корреляции случлй-ного сигнала. Учитывля это, разности оценок (2) с выходов каждых двух соседних каскадов i-го и (i+1)-го можно брать в один момент времени.

Определение значения коэффициента, по разностям оценок !1 „(t»,Т) — 15 1

»»б>1>

-М, (!.,Т) приводит к задаче регрессии. Методом наименьших квадратов получается следующая оценка для

C»3 коэффициента /, 1 выходов двух со-седних каскадов i-го и (i+1)-го:

n-> л (>б >!

> 1 !

»)

Выражением 3 определяется опти- 25 мальная структура устройства оценки коэффициента р,. Как следует из выражения (3), сначала следует полу-чить разности оценок математического ожидания СНС в i-м и (i+!) — и кас-30 кадах основного устройства в каждый момент времени t . Эти разности

>! необходимо запомнить за весь интервал анализа. Получение разностс и оценок математического ожидания СНС в

>Г

1.-м и (э.+1)-м каскадах осуществляет-ся в вычитателе 17. Моменты t . выборок разностей и запоминание их осуществляется ключами 18-i,...,l8(1+n-!) и элементами 19-з,...,19(i+n-1) памяти. раэ»л», в мс»>е>»т,, »1;>пряжеш»» с гл»вЂ” х»>да вычитателя 17 п»реда»Tcÿ на вь»вЂ” ход к:»юча 18-i и, cil»äc>âàòcëüíî, нл

»3 :од элемента 19-1 памяти, в котором его вели пшл злпом»шлстся. В слепну†ющий момент .;., 1»ояв>»яется им»»улус на выходе элеме>»та 32-(3+1) задержки, который поступает нл управляющий вход клю »а 18- 3+1). Тогда в момент напряжение с выхода вычитателя

l7 передается на вход л»мента 19(1+!) памяти, где его в »»ич»»на залом»»1»ается.

Таким образом, в кон»»е интервллл

a»»ализа все элементы 19-i.. .,19> ,i+n-l> памяти запомнят значения разностей оценок матемлтическогс ожидания .".1 „(t;. Т)-М, (t ...Т) в момен"

Рассмотрим как г»р»>1»сходит лдлптивнля коррекция оценки 3,, Пусть разность 1-й и ш-и оценок математического ожид;и ия CHC не превышает заданного порогового уровня элемента

1}>, т.е. степень полиномл, описывающего изменение мат»млтическог0 о кидания СНС, меньше величины 23 .-1. Б то же" время разность (i-1)-й и г.-й

1>цепок матемлт:»ческого ожидания превышает заданный пороговый уровень состветствующего порогового элемента основного устpo»»ñ T»là. В этом случас с выходов соотве»ствуи»»»их пороговых элементов с первого по (i-1)-й поступают сигналы единичной амплитуды на управляющие входы соответственно ключей 21-1,...,21-(i â€,l, объединенные с соотвеTстBó»Uù»»ìè входами инвергоров 23-1,...,23-(. — 1!. В результате инверторы 23-1...,,23-(i-1» оказываются закрытыми и нл их входах нл:»ряжен»»я будут равны 1»ули. 11нверторы 23-i,...,?3-,»л-1 > открыты и напряжения с выходов гумматоров соответственно 20-i,...,20-(ir.-1) поступают на соответствующие входы су»»маторл 22. На выходе ка.»одого (20 †)-го

cyr»M;. Tope» со ГлаГ 1»о в»»p лжe»»ию (3 ), образуется оценка,л, . Средняя оценка i., будет несмещ"иной и эГ>д>ективной, если выполняется рл>»енство

>> - > л >>1

Г»:T:i

Вы!саженце > »,I можно и ре>1» т ni>l»T i B виде

1348862

50

ВНИИПИ Заказ 5192/50 Тираж 670

Подписное

И опав.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Иэ выражения (5) видно, что коррекция несмещенной и эффективной onåíки логарифма ", заключается в автоматическом выборе числа m-1-i которое

Ъ 5 определяет число каскадов, дающих на выходе несмещенную оценку математического ожидания CHC. Это число получаем на выходе сумматора 24. Для рассматриваемого случая на входы ин- 1ð верторов 23-1,...,23-(i-1) поступают сигналы единичной амплитуды с выходов соответствующих пороговых элементов с первого по (i-1)-й основного устройства. На входы инверторов 23- i..., 15

23 †(m-1) поступают сигналы нулевой амплитуды с выходов соответствующих пороговых элементов с i-го по (m-1)-й основного устройства. Соответственно на выходах инверторов 23-1,...,23- 2О (i-1) имеем нули, на выходах инверторов 23-з,...,23-(m — 1) получаем сигналы единичной амплитуды. Тогда на выходе сумматора 24 сумма сигналов единичной амплитуды равна m-1-i 25

В тех случаях, когда сумма оценок отрицательна, необходимо ее

i %1 инвертировать в ицверторе 29.В этом случае оценку (5 1 получаем на выходе вычитателя 27.

Таким образом, в предлагаемом устройстве производится адаптивная корреляция оценки показателя скорости изменения функции среднего значения

35 случайного нестационарного сигнала. формула и з обретения

Устройство усреднения по авт.св, 11- 1140134, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения воэможности адаптивной оценки показателя скорости изменения среднего значения, в него введены ш+1 дополнительных вычитателей, ш-1 ключей и m-1 групп по и ключей (и число отсчетов среднего значения на интервале анализа, натуральное число), m-1 групп из и элементов памяти, m-1 и-входоных сумматоров, два tm-1)-входовых сумматора, т инверторов, три блока логарифмирования, генератор тактовых импульсов, n+m-2 элементов задержки, причем выходы 1-го (i=1,2,...,m-1) и (i+1)-го сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами i-ro дополнительного вычитателя, выход которого соединен с информационными входами ключей

i-й группы, выходы каждого из которых соединены с информационным входом соответствующего элемента памяти i-й группы, выход которого соединен с соответствующим входом i-ro n-входового сумматора, выход которого соединен с информационным входом i-го клкгча, выход которого соединен с соответствующим входом первого (ш-1)-входового сумматора, управляющий вход

i-го ключа соединен с входом i-ro инвертора и выходом i-ro порогового элемента, выход i-го инвертора соединен с соответствующим входом второго (m-1)-входового сумматора, выход которого через первый блок логарифмирования соединен с входами вычитаемого m-го и (m+1)-ro вычитателей, выходы m-ro и (m+1)-го вычитателей являются соответственно Bbt ходами оценки показателя скорости возрастания и убывания среднего устройства, выход первого (m-1)-входового сумматора соединен через второй блок логарифмирования с входом уменьшаемого т-го вычитателя и через т-й инвертор — с входом третьего. блока логарифмирования,. выход которого соединен с входом уменьшаемого (m+

+!)-ro вычитателя, выход (i+)-1)-го ()=1,2,...,n) элемента задержки соединен с управляющим входом )-го ключа i-й группы, вход (+,1-1)-ro элемента задержки, кроме первого, соединен с выходом предыдущего элемента задержки, вход первого элемента задержки соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входами разрешения считывания каждого порогового элемента и каждого элемента памяти группы.