RU2803254C1 - Probabilistic device for calculation of variance - Google Patents
Probabilistic device for calculation of variance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803254C1 RU2803254C1 RU2022132935A RU2022132935A RU2803254C1 RU 2803254 C1 RU2803254 C1 RU 2803254C1 RU 2022132935 A RU2022132935 A RU 2022132935A RU 2022132935 A RU2022132935 A RU 2022132935A RU 2803254 C1 RU2803254 C1 RU 2803254C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- counter
- loaded
- probabilistic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения характеристик случайных процессов в системах автоматического контроля и управления.The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used to measure the characteristics of random processes in automatic monitoring and control systems.
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.There are known devices for similar purposes, built on the basis of specialized arithmetic-logical devices, which consist of quadrators, dividers and adders [Porfiryev G.N., Barakhtin V.M. A device for calculating estimates of mathematical expectation and variance. AC SU 1280392 A1 publ. 12/30/1986]. Their main disadvantages are the relatively large hardware volume and low performance.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является разработка устройства для вычисления дисперсии случайного сигнала при вероятностном представлении данных, обладающего малым аппаратным объемом и способностью обрабатывать сигнал в масштабе реального времени.The problem to be solved by the claimed invention is the development of a device for calculating the dispersion of a random signal with a probabilistic representation of data, having a small hardware volume and the ability to process the signal in real time.
Решение технической задачи достигается путем использования вероятностной формы представления данных, в связи с чем изменяется аппаратная реализация основных математических операций.The solution to a technical problem is achieved by using a probabilistic form of data representation, and therefore the hardware implementation of basic mathematical operations changes.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является уменьшение аппаратного объема устройства вычисления дисперсии 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.The technical result provided by the above set of features is a reduction in the hardware volume of the device for calculating the dispersion of a random signal and the ability to process the input signal in real time, achieved by replacing digital comparators, dividers and adders in the prototype with accumulative binary counters.
Для эргодических стационарных случайных сигналов, квантованных по времени в соответствии с теоремой Котельникова, выражение для оценки дисперсии имеет вид:For ergodic stationary random signals, time quantized in accordance with Kotelnikov’s theorem, the expression for estimating the dispersion has the form:
либоor
где:Where:
X(t) - измеряемый случайный сигнал, представленный в двоичном позиционном коде;X(t) - measured random signal, represented in binary positional code;
N - количество циклов измерения значения случайного сигнала xi.N is the number of cycles of measuring the value of a random signal x i .
K - количество статистических испытаний, необходимых для преобразования в вероятностное отображение у измеряемого значения случайного сигнала xi, представленного в двоичном позиционном коде.K is the number of statistical tests required to convert the measured value of a random signal x i into a probabilistic display, represented in a binary positional code.
В соответствии с выражением (2) для измерения дисперсии случайного сигнала X(t) 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.In accordance with expression (2), to measure the dispersion of a random signal X(t), it is enough to carry out a linear probabilistic transformation of the measured random signal X(t), sum the terms of the probabilistic map over the measurement interval and assign the resulting value to the product N×K.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема вероятностного устройства вычисления дисперсии, где:The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a functional diagram of a probabilistic device for calculating dispersion, where:
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);1 - probabilistic converter (which can be used - Moiseev D.V., Sapozhnikov N.E. Binary code converter - probabilistic mapping; Patent 2660831 Russian Federation, IPC
2.1 и 2.2 - D-триггеры;2.1 and 2.2 - D-triggers;
3.1 - 3.4 - двухвходовые конъюнкторы;3.1 - 3.4 - two-input connectors;
4 - реверсивный счетчик дисперсии;4 - reverse dispersion counter;
5 - цифровая схема сравнения;5 - digital comparison circuit;
6 - счетчик математического ожидания;6 - mathematical expectation counter;
7 - генератор тактовых импульсов;7 - clock generator;
8 - счетчик произведения N×K;8 - product counter N×K;
9 - счетчик количества статистических испытаний K;9 - counter of the number of statistical tests K;
10 - блок переписи результатов.10 - block of census results.
Процессы в схеме предлагаемого устройства протекают в следующей последовательности. В начале работы значения счетчиков (6) и (8) сбрасываются, после чего начинается выполнение вычисления. На входы вероятностного преобразователя (1) и цифровой схемы сравнения (5) подается измеряемый случайный сигнал X(t). С выхода вероятностного преобразователя (1), тактуемого генератором тактовых импульсов (7), вероятностное отображение Y1(t) подается на первый вход первого двухвходового конъюнктора (3.1), на второй вход которого поступает тот же сигнал - вероятностное отображение Y1(t) с задержкой на один такт, с выхода первого D-триггера (2.1), на выходе первого двухвходового конъюнктора (3.1) формируется произведение Yi(t)& Y1(t-1), которое поступает на первый вход третьего двухвходового конъюнктора (3.3), на второй вход которого поступает сигнал с счетчика произведения N×K (8), который также тактуется генератором тактовых импульсов (7), выход третьего двухвходового конъюнктора (3.3) подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика дисперсии (4), на вычитающий вход которого подается вероятностное отображение квадрата оценки математического ожидания с выхода второго двухвходового конъюнктора (3.2), на первый вход которого подается вероятностное отображение математического ожидания (mx) преобразуемого случайного сигнала X(t) с выхода цифровой схемы сравнения (5), на второй вход которой подается математическое ожидание (mx) преобразуемого случайного сигнала X(t), полученное в результате интегрирования Y1(t) в счетчике mx (6), в который оно поступает через четвертый двухвходовой конъюнктор (3.4), на первый вход которого поступает значение Y1(t) с выхода вероятностного преобразователя (1), а на второй вход поступает сигнал с счетчика произведения N×K (8), на второй вход двухвходового конъюнктора (3.2) поступает сигнал с цифровой схемы сравнения (5) с задержкой на один такт с выхода второго D-триггера (2.2), на выходе второго двухвходового конъюнктора (3.2) формируется значение вероятностное отображения квадрата оценки математического ожидания преобразуемого случайного сигнала X(t), которое поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика дисперсии (4), в котором и формируется значение дисперсии , которое передается в блок переписи результатов после N×K×K тактов, для чего в схеме присутствует счетчик количества статистических испытаний K (9).The processes in the circuit of the proposed device occur in the following sequence. At the start of operation, the values of counters (6) and (8) are reset, after which the calculation begins. The measured random signal X(t) is supplied to the inputs of the probabilistic converter (1) and the digital comparison circuit (5). From the output of the probabilistic converter (1), clocked by the clock pulse generator (7), the probabilistic display Y 1 (t) is fed to the first input of the first two-input connector (3.1), the second input of which receives the same signal - the probabilistic display Y 1 (t) with a delay of one clock cycle, from the output of the first D-flip-flop (2.1), the product Y i (t) & Y 1 (t-1) is formed at the output of the first two-input conjunctor (3.3), which is supplied to the first input of the third two-input conjunctor (3.3 ), the second input of which receives a signal from the N×K product counter (8), which is also clocked by the clock pulse generator (7), the output of the third two-input conjunctor (3.3) is connected to the summing input of the reversible dispersion counter (4), to the subtractive input of which a probabilistic display of the squared estimate of the mathematical expectation is supplied from the output of the second two-input conjunctor (3.2), the first input of which is supplied mathematical expectation (m x ) of the converted random signal X(t), obtained as a result of integration Y 1 (t) in the counter m x (6), into which it enters through the fourth two-input connector (3.4), the first input of which receives the value Y 1 (t) from the output of the probabilistic converter (1), and the second input receives a signal from the product counter N×K (8), the second input of the two-input conjunctor (3.2) receives a signal from the digital comparison circuit (5) with a delay of one clock cycle from the output of the second D-flip-flop (2.2), at the output of the second two-input conjunctor (3.2), a probabilistic value is generated displaying the squared estimate of the mathematical expectation of the converted random signal X(t), which is supplied to the subtractive input of the reversible dispersion counter (4), in which it is formed variance value , which is transmitted to the results census block after N×K×K clock cycles, for which the circuit contains a counter for the number of statistical tests K (9).
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства вычисления дисперсии 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.The technical and economic efficiency of the proposed device for calculating the dispersion of a random signal based on the probabilistic representation of information consists in reducing its hardware volume while maintaining the accuracy characteristics and the ability to process the input signal in real time.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2803254C1 true RU2803254C1 (en) | 2023-09-11 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2229158C1 (en) * | 2002-10-11 | 2004-05-20 | Аванесян Гарри Романович | Device for calculating estimation of average of distribution |
CN101342083A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-14 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | Method and apparatus for calculating Doppler signal frequency spectrum |
US20130006594A1 (en) * | 2009-08-24 | 2013-01-03 | International Business Machines Corporation | Method for joint modeling of mean and dispersion |
WO2019135354A1 (en) * | 2018-01-05 | 2019-07-11 | Nttエレクトロニクス株式会社 | Calculation circuit |
RU2761500C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-12-08 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Probability apparatus for calculating the expected value |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2229158C1 (en) * | 2002-10-11 | 2004-05-20 | Аванесян Гарри Романович | Device for calculating estimation of average of distribution |
CN101342083A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-14 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | Method and apparatus for calculating Doppler signal frequency spectrum |
US20130006594A1 (en) * | 2009-08-24 | 2013-01-03 | International Business Machines Corporation | Method for joint modeling of mean and dispersion |
WO2019135354A1 (en) * | 2018-01-05 | 2019-07-11 | Nttエレクトロニクス株式会社 | Calculation circuit |
RU2761500C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-12-08 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Probability apparatus for calculating the expected value |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107743048B (en) | Signal processing system for removing OTDR noise | |
CN112100910A (en) | Power consumption model training method, power consumption testing method and device for processor | |
CN111291328B (en) | Transient event identification method, system and equipment based on fine slope | |
RU2803254C1 (en) | Probabilistic device for calculation of variance | |
CN103575979B (en) | A kind of method of digitized measurement ac frequency | |
RU198631U1 (en) | A device for evaluating the reliability indicators of technical systems based on the results of observations of the moments of failure | |
RU2761500C1 (en) | Probability apparatus for calculating the expected value | |
RU2506622C1 (en) | Method of finding faulty units in discrete dynamic system | |
RU2771593C1 (en) | Probabilistic apparatus for calculating the average total power | |
CN112924761A (en) | Method and controller for pulse waveform uncertainty assessment | |
CN209841927U (en) | Meter source integrated synchronous dynamic distortion power source with trigger | |
RU63949U1 (en) | DEVICE FOR BALANCED ASSESSMENT OF INDICATORS OF RELIABILITY OF TECHNICAL SYSTEM ON THE BASIS OF COMBINING TWO SAMPLES | |
RU67738U1 (en) | DEVICE FOR ASSESSING INDICATORS OF RELIABILITY OF TECHNICAL SYSTEM ON THE BASIS OF COMBINING TWO SAMPLES IN THE PRESENCE OF A DISTURBING PARAMETER | |
RU229601U1 (en) | A device for calculating weighting coefficients of evaluation indicators used to conduct expert assessments | |
Nallathambi et al. | Hardware implementation of adder for pulse signal processing | |
JPH0465686B2 (en) | ||
RU2642370C1 (en) | Device for calculating logarithmic functions | |
RU2808390C1 (en) | Digital sign correlator | |
RU207467U1 (en) | The device for evaluating the reliability of technical systems with the distribution of Weibull uptime | |
US20240119200A1 (en) | Method and system of building characteristic model based on data annealing process | |
US20220257213A1 (en) | Pulse wave velocity measuring method and ultrasound device | |
JPH02196371A (en) | Differential correlator | |
SU940176A1 (en) | Device for determining tationarity intervals of random processes | |
Wu et al. | Radar Signal Modulation Recognition based on 1-D CNN | |
CN105232087A (en) | Ultrasonic elastic imaging real-time processing system |