SU1076921A2 - Устройство дл определени интервалов стационарности случайных процессов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ СТАЦИОНАРНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ по авт.св. К 935983, отл ичающее с   тем, что, с целью повышени  точности определени  интервалов стационарности случайного процесса произвольного объема путем дополнительной проверки гипотезы на стационарность по дисперсии, оно дополнительно содержит центрирующий фильтр, блок прин ти  решени , состо ний из двух элементов ИЛИ, второй генератор синхроимпульсов j второй ключ, второй анало говый блок пам ти, состо вши из последовательно соединенных  чеек пам ти, второй регистр, дополнительные компараторы, третий и четвертый счетчики, второй цифроаналоговый преобразователь, второй блок срав- . нени  и второй блок формировани  пороговых напр жений, причем вход устройства через центригукыий фильтр соединен с информационньтм входом второго ключа, управл ющий вход которого подключен к первому выходу второго генератора синхроимпульсов, к счетному .входу третьего счетчика импульсов и управл ющим входам  чеек второго аналЬгового блока пам ти, информационный вход первой  чейки пам ти которого соединен с выходом второго ключа,, а установочные входы  чеек пам ти второго аналогового блока пам ти объединены с установочньоми входами третьего и четвертого счетчиков и подключены к первому выходу второго блока сравнени , вьлход первой  чейки второго аналогового блока пам ти соединен с первыми входами дополнительных компараторов, вторые входы которых подключены к выходам соответствукхцих  чеек, кроме первой, второго аналогового блока пам ти, выходы дополнительных компараторов соединены с ус тановочными входами соответствующих разр дов второго регистра, управл ющий вход которого соедипен с вторым i выходом второго генератора синхроимпульсов , выход второго регистра СЛ подключен к информационному входу четвертого счетчика, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом второго блока сравнени , второй и третий входы которого подключены соответственно к первоо му и второму выхбдам второго блока формировани  пороговых напр жений, первый вход которого соединен с х выходом третьего счетчика, второй .и третий входы второго блока формировани  пороговых напр жений  вл ю ютс  соответственно четвертьм и п тым входа(и устройства, третьи входы дополнительных компараторов подключены к первому выходу второго генератора синхроимпульсов, выходы первого блока сравнени  соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ блока прин ти  peweни , выходы второго блока сравнени  соединены соответственно с вторыми входами элементов ИЛИ блока прин ти  решени , а выходы элементов ИЛИ блока прин ти  решени   вл ютс  выходами устройства.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и. примен етс  при определении статистических характер тик случайных процессов, в частности дл  определени  интервалов стационарности при произвольном распре делении случайного процесса. По основному авт.св. № 935983 известно устройство дл  определени  интервалов стационарности случайного процесса, содержащее генератор синхроимпульсов, первый выход которого соединен с управл гадим входом ключа, информационный вход которого  вл етс  первым входом устройства, и блок сравнени , два счетчика, регистр , аналоговый блок пам ти, цифроаналоговый преобразователь, компа раторы и блок формировани  пороговых напр жений, первый и второй вхо ды которого  вл ютс  соответственно вторым и третьим входами устройства а третий вход соединен с выходом первого счетчика, счетный вход кото рого объединен с управл ющим входом аналргового блока пам ти и подключей к первому выходу генератора синхроимпульсов, информационный вхо аналогового блока пам ти соединен с выходом ключа, а установочные входы аналогового блока пам ти объединены с установочным входом первого счетчика и подключены к первому выходу блока сравнени , выход первой  чейки аналогового.блока пам ти соединен с первыми входами компараторов, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих  чеек, кроме первой, аналогового блока пам ти , выходы компаратора соединены с установочньоми входами соответствующих , разр дов регистра, управл ющий вход которого соединен с вторым выходом генератора синхроимпульсов, выход регистра подключен к входу второго счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом блока сравнени , второй и третий входы которого подключены-соответствен но к первому и второму выходам блок формировани  пороговых напр жений i В известном устройстве блок формировани  noporoBfcix напр жений содержит два сумматора, источник посто нного напр жени , мас1.1табный усилитель, блок извлечени  квадратного корн , цифроаналоговый преобразователь и два блока умножени , первые входы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока формировани  пороговых напр  сений, третьим входом которого  вл етс  вход цифроаналогового преобразовател , выход которого под ключен к входам блока извлечени  квадратного корн , и масштабного ус лител , выход которого подключен к первьпч входам сумматоров, вторые входы которых подключены к источнику посто нного напр жени , третьи входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с выходами первого и второго блоков умножени , вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока извлечени  квадратного корн , выходы сумматоров  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока формировани  порогового напр жени . Недостатком известного устройства  вл етс  относительно низка  точность определени  интервалов стационарности случайных процессов, обусловленна  осуществлением проверки гипотезы на стационарность только относительно среднего. Цель изобретени  - повышение точности определени  интервалов стационарности случайного процесса произвольного объемапутем дополнительной проверки гипотезы на стационарность по дисперсии. j Поставленна  цель достигаетс  тем что устройство дополнительно содержит центрирукь-щй фильтр, блок прин ти  решени , состо вши.из двух элементов ИЛИ, второй генератор синхроимпульсов , второй ключ, второй аналоговый блок пам ти, состо г1Ий из последовательно соединенных  чеек пам ти, второй регистр, дополнительные компараторы, третий и четвертый счетчики, второй цифроаналоговый преобразователь, второй блок .сравнени  и второй блок формировани  пороговых напр жений, причем вход устройства через центрирующий фильтр соединен с информадионн1з1м входом второго ключа, управл ющий вход которого подключен к первому выходу второго генератора синхроимпульсов , к счетному входу третьего счетчика импульсов и управЛЯЮЦ .1ИМ входам  чеек второго аналогового блока пам ти, информационный вход первой  чейки пам ти которого соединен с выходом второго ключа, а установочные входы  чеек пам ти второго аналогового блока пам ти объединены с установочными входами третьего и четвертого счетчиков и подключены к первому выходу второго блока сравнени , выход первой - чей ки второго аналогового 6jioKa пам ти соединен с первьоми входами дополнительных компараторов, вторые входы которых подключены к выходам COOTветстаук11их  чеек, кроме первой , второго аналогового блока пам  ти, выходы дополнительных компараторов соединены с установочными входами соответствукх-шх разр дов второго регистра, управл кщий вход которого соединен с вторым выходом второго генератора синхроимпульсов , выход второго регистра подключен к информационному входу четвертого счетчика, выход которого через второй цифроанало- . говый преобразователь соединен с, первьм входом второго блока сравнени , второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам второго блока фор мировани  пороговых напр жений,первы вход которого соединен с выходом третьго счетчика, второй и третий входы второго блока формировани  пороговых напр жений  вл ютс  соответственно четвертым и п тым входами устройства, третьи входы дополни тельных компараторов подключены к первому выходу второго генератора синхроимпульсов, выходы первого блока сравнени  соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ блока прин ти  решени , вьтходы второго блока сравнени  соединены соответственно с вторыми входами элементов ИЛИ блока прин ти  решени , а выходы элементов ИЛИ блока прин ти  решени   вл ютс  выходами устройства.

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вход 1, центрирукщий фильтр 2, первый и второй ключи 3 и 3 с управл мдими входами 4, первый и второй генераторы 5 и 52 синхроимпульсов, первый и третийсче1тчики 6 и 6 , первый и второй регистры 7 и 7 , компараторы 8i и дополнительные компараторы 82 , первый и второй аналоговые блоки 9 и 9 пам ти, второй и четвертый счетчики 10 и 10 , первый и второй цифроаналоговне преобразователи 11 и 11, первый и второй блоки 12j и 122 сравнени , состо щи из компараторов 13, 13, 14, 14. и элементов ИЛИ 15, 15, первый и второй блоки и 16 формировани  пороговых напр жений с входами 17, 17, 18, 182, умножители 19, 192, сумматоры 20, 20, 21, и 212, умножители 21 и 2121 источники 23. и 23 посто нного напр жени , ци- . фроаналоговые преобразователи 24х| и 24, блоки 25 и 25 извлечени  квадратного корн , мас1чтабируюР1ие усилители 2б и 2б2,блок 27 прин ти решени  с элементами ИЛИ 28 и 29 и выходами 30 и 31. Соединение между собой блоков , и одинакво и их совокупность образует первый 32( и второй 322 блоки проверки гипотез.

Устройство реализует нёпараметрический метод оценки гипотезы oi ста ционарности случайного процесса п

(среднему и по дисперсии. Дл  этого формируютс  две суммы числа инверсий неупор доченной статистической выборки случайного процесса

an.i; ;ui4;.40, .J

0,(n,)H||u(5;,,,

где

i..,

у,, соответственно -е и j -е значени  выборки случайно00 го процесса Ч t); - соответственно i -е и j -е центрированные значени  выборки случайного процесса Y(.t); И - число поступающих значений

выборки.

Значени  сумм числа инверсийZ n) и tj (и)сравниваютс  с порогами, которые определ ютс  в соответствии с заданной ошибкой первого рода проверки гипотезы на стационарность

tc.,

(2)

с,

где L и L;|.Q(. процентные точки биноминального распределени .

Если одновременно выполн ютс  не равенства

С(,М4с()

(3.

с,,1«)),

то принимаетс  решение о стационарности выборки ij (1;) случайного процесса Ч (i.) по среднему и дисперсии Если же условие (3) не выполн етс , то с веро тностью сиаибки первого рода ОС выборка признаетс  нестационарной . В этом случае, если

то тренд

4trv)C tnliie2ln)c|lMl

4) возрастагаций

,(,,{и)си«1 ,,,

V убьгаагаций (5)

Формирование значений в соответт .ствии с условием (2) обеспечивает посто нство ошибки первого рода на любой длине выборки. Кроме того, формиру  пороги согласно (2) и производ  текущее сравнение числа инверсий с начала формировани  выборки до момента невыполнени  услови  (3), можно определить интервалы ста ционарности случайного процесса, чт реша.етс  .следугапим образом. Реализаци  ij{-t) случайного процессаУ( с входа 1 устройства поступает на вход первого блока 32 проверки гипотезы и через центрирующий фильт 2 - на вход второго блока 32j проверки гипотез. Первый блок 32 проверки гипотез осу1чествл ет проверку случайного процесса на стационарность относительно среднего, а второй блок 32 проверки гипотез дтносительно дисперсии. Оба блока функционируют одинаково. Сигнал поступает на один вход ключа 3, на другой вход которого от генератора 5 поступают импульсы с частотой еле . довани  fo и на вход счетчика б,. который считает их число. При наличии синхроимпульса на входе ключа 3 и на его выходе образуетс  сигнал, равный значению выборки ) или fi (t;) случайного процесса V (t , котора  поступает на вход аналогового блока 9 пам ти, который выполнен, например, на элементах с посто нной зар довой св зь Число  чеек запоминаю1пего блока 9 равно И Значение поступивсмей выбор ки сначала записываетс  в первой  чейке, а под воздействием синхроимпульсов последовательно переносит с  в старшие  чейки, освобожда  мес то дл  записи последующих значений выборки. Таким образом, при первом синхроимпульсе в первой  чейке блока 9 пам ти будет записано значение у, (ii) или у (t.) и все остальные разр ды пусты, а через интервал вре меИи T-n-1/fo в нем, начина  с младшей  чейки, будет записана вс  выборка Уг)1,%..,уД.Ь« 5 -ЧЛ 11-С приходом синхроимпульса одновр менно содержимое  чеек поступает на входы компараторов 8, где производитс  их рравнение и формирование инверсиии(у;, Уз) или1)(.). При каждом цикле сравнени  содержимое первой  чейки блока 9 сравниваетс  с содер жимым остальных  чеек. Еслиу, 4j;uj U то компаратор вырабатывает 1 ( }ч содержимое старгчего разр да) , в противном случае - О, Поэтому закон формировани  инверсий компарато рами 8 соответствует условию (1) даже при проведении сравнени  содер жимого первого разр да с разр дами, в которых значени  etje не записаны. Значени  1 или О поступают в один из разр дов регистра 7, на управл кщий вход которого от генератора 5 поступают синхроимпульсы с частотой л to, под их воздействием содержимое регистра 7 вьщаетс  на счетчик 10 числа инверсий. Так как частота описьшани  содержимого регистра 7 в fi раз выше частоты выборок, тО к моменту проведени  следук1дего цикла сравнени  регистр 7 готов к записи очередных функций инверсий. Счетчик 10 производит подсчет числа импульсов с выхода регистра 7, т.е. считает текущее значение числа инверсий к к-1tc k:-l t,U).i4,,4iH.l4-.f,Ul5,,y). Преобразователем 11 это число преобразуетс  в напр жение и вьщаетс  на вход блока 12 сравнени , где оно сравниваетс  с текущими порогами с1(Мис2((,С(„,), Вычисление текумих порогов выполн ет блок 16 формировани  пороговых напр жений, который функционирует следукщим образом. Число импульсов , сосчитанное счетчиком 6, поступает на вход преобразовател  24, на выходе которого образуетс  напр жение, пропорциональное П,. Это напр жение подаетс  на входы блока 25 вычислени  квадратного корн  и масштабируквдего усилител  26 с коэф фициентом усилени  . Напр жение с выхода блока 25, пропорциональное Ч Hi, подаетс  на один из входов умножителей 19 и 22, на другой вход которых поступает напр усение, пропорциональное значениюГ /2 иС,/2 соответственно с входов 17 и 18. На выходе умножителей 19 и 22 образует с  напр жение, Д1ропорциональное соответственно -/2 f ( которые подаютс  на входы сумматоров 20 и 21 соответственно. На другие входы сумматоров подаютс  напр жени  с выхода усилител  26, пропорг циональные и напр жение 1 В, от . источника 23 посто нного напр жени . На выходе сумматоров 20 и 21 образуютс  соответственно значени  текущих порогов, которые поступают на входы компараторов 13 и 14 соответственно . Если условие,(3) вьтолн етс , то на выходе блока 12 сравнени  напр жение отсутствует. При нарушении услови  стационарности при b()HlCV(nOtlfli S2(n,C(ilunu rlli )Сг(и;) c7ln;))

на выходе компараторов 13 и 14 соответственно образуетс  импульс, который сбрасьшает счетчик 6, счетчик 10 и стирает сигналы, записанные в аналоговом блоке 9 пам ти, после чего начинаетс  новый цикл определени  интервала стационарности . Напр жение с выходов компараторов 13 обоих блоков проверки гипотез поступает в блок 27 прин ти  решени  на элемент ИЛИ 28, ас выходов компараторов 14 - на элемент ИЛИ 29.

Если сигнал обраэовалс  на вьлходе элемента ИЛИ 28, т.е. на выходе 30 устройства (условие 4), то интервал стационарности закончилс  и тренд

возрастающий.Если же сигнал образовалс  на вых(5де элемента ИЛИ 29, т.е. на выходе 31 устройства (условие 5) то интервал стационарности закончилс  н..тренд убываквдий.

Величина интервала стационарности равна

Чч

где Псч - число, зафиксированное

счетчиком перед сбросом. Таким образом, применение изобретени  позвол ет повысить точность определени  интервалов стационарности по сравнению с прототипом.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ СТАЦИОНАРНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ по авт. св. К> 935983, отл ича.ющее с я тем, что, с целью повышения точности определения интервалов стационарности случайного процесса произвольного объема путем дополнительной проверки гипотезы на стационарность по дисперсии, оно дополнительно содержит центрирукщий фильтр, блок принятия решения, состоящий из двух элементов ИЛИ, второй генератор синхроимпульсов; второй ключ, второй анало говый блок памяти, состоящий из последовательно соединенных ячеек памяти, второй' регистр, дополнительные компараторы, третий и четвертый счетчики, второй цифроаналоговый преобразователь, второй блок срав- . нения и второй блок формирования пороговых напряжений, причем вход устройства через центрирукщий фильтр соединен с информационным входом второго ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу второго генератора синхроимпульсов, к счетному входу третьего счетчика импульсов и управляющим входам ячеек второго аналогового блока памяти, информационный вход первой ячейки памяти которого соединен с выходом второго ключа,, а установочные входы ячеек памяти второго аналогового блока памяти объедине ны с установочными входами третьего и четвертого счетчиков и подключены к первому выходу второго блока сравнения, выход первой ячейки второго аналогового блока памяти соединен с первыми входами допол нительных компараторов, вторые входы которых подключены к выхо дам соответствующих ячеек, кроме первой, второго аналогового блока памяти, выходы дополнительных компа раторов соединены с установочными входами соответствующих разрядов второго регистра, управляющий вход которого соединен с вторым выходом второго генератора синхроимпульсов , выход второго регистра подключен к информационному входу четвертого счетчика, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом второго блока сравнения, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выхФдам второго блока формирования пороговых напряжений, . первый вход которого соединен с выходом третьего счетчика, второй .и третий входы второго блока формирования Пороговых напряжений являются соответственно четвертым и пятым входами устройства, третьи входы дополнительных компараторов под- ключены к первому выходу второго генератора синхроимпульсов, выходы первого блока сравнения соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ блока принятия рене ния, выходы второго блока сравнения соединены соответственно с вторыми входами элементов ИЛИ блока приня тия решения, а выходы элементов

   ИЛИ блока принятия решения являются выходами устройства.