RU2761500C1 - Вероятностное устройство вычисления математического ожидания - Google Patents

Вероятностное устройство вычисления математического ожидания Download PDF

Info

Publication number
RU2761500C1
RU2761500C1 RU2021101775A RU2021101775A RU2761500C1 RU 2761500 C1 RU2761500 C1 RU 2761500C1 RU 2021101775 A RU2021101775 A RU 2021101775A RU 2021101775 A RU2021101775 A RU 2021101775A RU 2761500 C1 RU2761500 C1 RU 2761500C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
counter
probabilistic
pulse generator
Prior art date
Application number
RU2021101775A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Евгеньевич Сапожников
Дмитрий Владимирович Моисеев
Александр Сергеевич Захаров
Александр Дмитриевич Костюков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2021101775A priority Critical patent/RU2761500C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2761500C1 publication Critical patent/RU2761500C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Abstract

Изобретение относится к устройству вычисления математического ожидания. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик произведения N*K, счетчик математического ожидания, блок переписи результата, конъюнктор на два входа и вероятностный преобразователь, вход которого является входом всей схемы, на который подается случайный сигнал X(t), вероятностный преобразователь выполняет линейное вероятностное преобразование измеряемого случайного сигнала X(t), на второй вход вероятностного преобразователя поступают синхроимпульсы с генератора тактовых импульсов, выход которого также нагружен на вход счетчика произведения N*K, который выполняет подсчет синхроимпульсов с генератора тактовых импульсов, выход которого в прямом коде подается на второй вход двухвходового конъюнктора, на первый вход которого нагружен выход вероятностного преобразователя, выход двухвходового конъюнктора нагружен на вход счетчика математического ожидания, выходы которого нагружены на входы блока переписи результата, на разрешающий инверсный вход которого нагружен выход счетчика произведения N*K, выход блока переписи является выходом всей схемы. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения характеристик случайных процессов в системах автоматического контроля и управления.
Известны устройства аналогичного назначения, построенные на основе специализированных арифметико-логических устройствах, которые состоят из квадраторов, делителей и сумматоров [Порфирьев Г.Н., Барахтин В.М. Устройство для вычисления оценок математического ожидания и дисперсии. AC SU 1280392 А1 опубл. 30.12.1986]. Основными их недостатками являются сравнительно большой аппаратный объем и низкое быстродействие.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является разработка устройства для вычисления математического ожидания случайного сигнала при вероятностном представлении данных, обладающего малым аппаратным объемом и способностью обрабатывать сигнал в масштабе реального времени.
Решение технической задачи достигается путем использования вероятностной формы представления данных, в связи с чем изменяется аппаратная реализация основных математических операций.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является уменьшение аппаратного объема устройства вычисления математического ожидания случайного сигнала и возможности обработки входного сигнала в масштабе реального времени, достигаемым путем замены в прототипе цифровых компараторов, делителей и сумматоров на накопительные двоичные счетчики.
Для эргодических стационарных случайных сигналов, квантованных по времени в соответствии с теоремой Котельникова, выражение для оценки математического ожидания имеет вид:
Figure 00000001
где:
X(t) - измеряемый случайный сигнал, представленный в двоичном позиционном коде;
N - количество циклов измерения значения случайного сигнала хi.
Учитывая, что при однолинейном однополярном вероятностном преобразовании каждое значение хi заменяется соответствующим вероятностным отображением, оценкой хi, то есть
Figure 00000002
будет:
Figure 00000003
где:
К - количество статистических испытаний, необходимых для преобразование в вероятностное отображение yij. измеряемое значение случайного сигнала xi, представленного в двоичном позиционном коде.
Подставляя последнее выражение в выражение для вычисления оценки математического ожидания и, для упрощения записи, заменяя {M[X(t)]}* на
Figure 00000004
получим выражение для вычисления оценки математического ожидания при вероятностной форме представления информации
Figure 00000005
или
Figure 00000006
В соответствии с выражением (4) для измерения математического ожидания достаточно осуществить линейное вероятностное преобразование измеряемого случайного сигнала X(t), просуммировать члены вероятностного отображения на интервале измерения и отнести полученное значение к произведению N×K.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема вероятностного устройства вычисления математического ожидания, где:
1 - вероятностный преобразователь (в качестве которого может быть использован - Моисеев Д.В., Сапожников Н.Е. Преобразователь двоичный код - вероятностное отображение; Пат. 2660831 Российская Федерация, МПК Н03М 7/00 (2006.01) опубл. 10.07.2018 Бюл. №18);
2 - двухвходовой конъюнктор;
3 - счетчик математического ожидания;
4 - генератор тактовых импульсов;
5 - счетчик произведения N*K;
6 - блок переписи результатов.
Измеряемый сигнал X(t) поступает на тактируемый от генератора тактовых импульсов (4) вероятностный преобразователь (1), с выхода которого вероятностное отображение Y(t) через открытый вентиль (2) поступает в счетчик
Figure 00000007
(3), где суммируется. При переполнении счетчика N×K (5) вентиль (2) закрывается и информация об оценке математического ожидания в виде двоичного числа через блок переписи (6) поступает на выход схемы. Основное преимущество этой схемы перед «классической» цифровой схемой заключается в замене квадратора, делителя и сумматоров на накопительные счетчики, то есть в выигрыше по затратам оборудования и энергетическим характеристикам, а также в повышении помехоустойчивости за счет использования вероятностного представления данных.
Процессы в схеме предлагаемого устройства протекают в следующей последовательности. В начале работы значения счетчиков (3) и (5) сбрасываются, после чего начинается выполнение вычисления. На вход вероятностного преобразователя (1) подается измеряемый случайный сигнал X(t). С выхода вероятностного преобразователя (1), тактуемого генератором тактовых импульсов (4), вероятностное отображение Y(t) через открытый двухвходо-вой конъюнктор (2) поступает в счетчик математического ожидания (3), где подсчитывается количество единиц в вероятностном отображении Y(t). Параллельно с вероятностным преобразователем (1), сигнал с генератора тактовых импульсов (4) тактует счетчик произведения N*K (5), при переполнении которого, двухвходовой конъюнктор (2) закрывается и информация об оценке математического ожидания в виде двоичного числа с параллельных выходов счетчика математического ожидания (3), через блок переписи результата (6) поступает на выход всей схемы.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства вычисления математического ожидания случайного сигнала на основе вероятностного представления информации состоит в уменьшении его аппаратного объема при сохранении точностных характеристик и возможности обработки входного сигнала в реальном масштабе времени.

Claims (1)

  1. Вероятностное устройство вычисления математического ожидания, характеризующееся тем, что в состав схемы входят генератор тактовых импульсов, счетчик произведения N*K, счетчик математического ожидания, блок переписи результата, конъюнктор на два входа и вероятностный преобразователь, вход которого является входом всей схемы, на который подается случайный сигнал X(t), вероятностный преобразователь выполняет линейное вероятностное преобразование измеряемого случайного сигнала X(t), на второй вход вероятностного преобразователя поступают синхроимпульсы с генератора тактовых импульсов, выход которого также нагружен на вход счетчика произведения N*K, который выполняет подсчет синхроимпульсов с генератора тактовых импульсов, выход которого в прямом коде подается на второй вход двухвходового конъюнктора, на первый вход которого нагружен выход вероятностного преобразователя, выход двухвходового конъюнктора нагружен на вход счетчика математического ожидания, выходы которого нагружены на входы блока переписи результата, на разрешающий инверсный вход которого нагружен выход счетчика произведения N*K, выход блока переписи является выходом всей схемы.
RU2021101775A 2021-01-26 2021-01-26 Вероятностное устройство вычисления математического ожидания RU2761500C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021101775A RU2761500C1 (ru) 2021-01-26 2021-01-26 Вероятностное устройство вычисления математического ожидания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021101775A RU2761500C1 (ru) 2021-01-26 2021-01-26 Вероятностное устройство вычисления математического ожидания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761500C1 true RU2761500C1 (ru) 2021-12-08

Family

ID=79174318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021101775A RU2761500C1 (ru) 2021-01-26 2021-01-26 Вероятностное устройство вычисления математического ожидания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761500C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803254C1 (ru) * 2022-12-14 2023-09-11 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации (г. Севастополь) Вероятностное устройство вычисления дисперсии

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU468252A1 (ru) * 1974-04-24 1975-04-25 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Частотно-цифровое устройство дл определени дисперсии и математического ожидани
US4115867A (en) * 1977-07-05 1978-09-19 Evgeny Evgenievich Vladimirov Special-purpose digital computer for computing statistical characteristics of random processes
SU959104A1 (ru) * 1980-12-15 1982-09-15 Конструкторское Бюро "Шторм" При Киевском Ордена Ленина Политехническом Институте Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Устройство дл определени условного математического ожидани
SU982014A1 (ru) * 1981-06-15 1982-12-15 Харьковский Инженерно Строительный Институт Адаптивный вычислитель оценки математического ожидани
SU1136188A1 (ru) * 1983-02-28 1985-01-23 Уфимский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Орджоникидзе Устройство дл определени математического ожидани
SU1198537A1 (ru) * 1983-09-14 1985-12-15 Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова Измеритель моментов
SU1280392A1 (ru) * 1983-02-24 1986-12-30 Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Устройство дл вычислени оценок математического ожидани и дисперсии
SU1644161A1 (ru) * 1988-05-25 1991-04-23 Институт Проблем Передачи Информации Ан Ссср Устройство дл вычислени текущего математического ожидани
RU2229158C1 (ru) * 2002-10-11 2004-05-20 Аванесян Гарри Романович Вычислитель оценки математического ожидания

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU468252A1 (ru) * 1974-04-24 1975-04-25 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Частотно-цифровое устройство дл определени дисперсии и математического ожидани
US4115867A (en) * 1977-07-05 1978-09-19 Evgeny Evgenievich Vladimirov Special-purpose digital computer for computing statistical characteristics of random processes
SU959104A1 (ru) * 1980-12-15 1982-09-15 Конструкторское Бюро "Шторм" При Киевском Ордена Ленина Политехническом Институте Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Устройство дл определени условного математического ожидани
SU982014A1 (ru) * 1981-06-15 1982-12-15 Харьковский Инженерно Строительный Институт Адаптивный вычислитель оценки математического ожидани
SU1280392A1 (ru) * 1983-02-24 1986-12-30 Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Устройство дл вычислени оценок математического ожидани и дисперсии
SU1136188A1 (ru) * 1983-02-28 1985-01-23 Уфимский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Орджоникидзе Устройство дл определени математического ожидани
SU1198537A1 (ru) * 1983-09-14 1985-12-15 Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова Измеритель моментов
SU1644161A1 (ru) * 1988-05-25 1991-04-23 Институт Проблем Передачи Информации Ан Ссср Устройство дл вычислени текущего математического ожидани
RU2229158C1 (ru) * 2002-10-11 2004-05-20 Аванесян Гарри Романович Вычислитель оценки математического ожидания

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803254C1 (ru) * 2022-12-14 2023-09-11 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации (г. Севастополь) Вероятностное устройство вычисления дисперсии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. A space-time spectral order sinc-collocation method for the fourth-order nonlocal heat model arising in viscoelasticity
Lewis et al. Empirically derived micromodels for sequences of page exceptions
Sapozhnikov et al. Advantages of using the probabilistic form of information representation in information-control systems
Zhu et al. On the analysis and improvement of min-entropy estimation on time-varying data
Miao et al. A new parallel implementation for particle filters and its application to adaptive waveform design
WO2021021271A9 (en) Indiagnostics framework for large scale hierarchical time-series forecasting models
Pang et al. Estimation of wind speed distribution using Markov chain Monte Carlo techniques
CN113268403A (zh) 时间序列的分析预测方法、装置、设备及存储介质
CN109116183B (zh) 谐波模型参数辨识方法、装置、存储介质及电子设备
RU2761500C1 (ru) Вероятностное устройство вычисления математического ожидания
RU198631U1 (ru) Устройство оценки показателей безотказности технических систем по результатам наблюдений моментов отказов
CN108694472B (zh) 预测误差极值分析方法、装置、计算机设备和存储介质
RU179930U1 (ru) Вероятностный комбинированный умножитель
RU75484U1 (ru) Устройство точечной оценки вероятности безотказной работы технической системы по полной выборке
US11572664B2 (en) Asphalt density estimation system, and related method of reducing signal noise
RU2771593C1 (ru) Вероятностное устройство вычисления средней полной мощности
RU2803254C1 (ru) Вероятностное устройство вычисления дисперсии
RU2713627C1 (ru) Вычислитель экстрополированной координаты и скорости её изменения по методу наименьших квадратов
CN115600352A (zh) 故障检测方法、装置、电子设备和可读存储介质
RU181260U1 (ru) Вероятностный вычитатель
RU2517409C2 (ru) Способ оценки эффективности управления и устройство для его осуществления
Acharya Coarse-graining autonomous ODE systems by inducing a separation of scales: practical strategies and mathematical questions
RU2602674C1 (ru) Устройство для вычисления функций
RU74227U1 (ru) Устройство для повышения информативности результатов натурных испытаний
RU207467U1 (ru) Устройство оценки безотказности технических систем при распределении Вейбулла времени безотказной работы