SU1765831A1

SU1765831A1 - Device for determining random process probability density

Info

Publication number: SU1765831A1
Application number: SU894753365A
Authority: SU
Inventors: Сергей Жанович Кишенский; Николай Степанович Вдовиченко; Валерий Эдмундович Игнатьев; Ольга Юрьевна Христенко
Original assignee: Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1992-09-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл определеФиг / ни статистических характеристик случайных процессов. Целью изобретени вл етс упрощение устройства. Устройство содержит тактовый генератор 1, аналого- цифровой преобразователь 2, блок 3 пам ти , блок 4 элементов ИЛИ, элемент 5 задержки, два амплитудных дискриминатора 6 и 7, гг сумматоров 8 (п - количество оценок), п групп по п элементов 9 делени , блок 10 определени экстремальных значений , блок 11 делени , счетчик 12, регистр 13, три блока сравнени 14-16, два элемента И 17 и 18, два элемента ИЛИ 20 и 21, формирователь 19 импульса, блок 22 оценки плотности веро тностей и реверсивный счетчик 23. 2 ил. XI Оч СП 00 соThis invention relates to a measurement technique and is intended to determine the statistical characteristics of random processes. The aim of the invention is to simplify the device. The device contains a clock generator 1, analog-to-digital converter 2, memory block 3, block 4 OR elements, delay element 5, two amplitude discriminators 6 and 7, yy adders 8 (n is the number of estimates), n groups of n division 9 elements , block 10 for determining extreme values, block 11 for division, counter 12, register 13, three blocks of comparison 14-16, two elements AND 17 and 18, two elements OR 20 and 21, impulse generator 19, probability density unit 22 and reversing counter 23. 2 Il. XI Och SP 00 with

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл определе- ни статистических характеристик случайных процессов.The invention relates to a measurement technique and is intended to determine the statistical characteristics of random processes.

Целью изобретени вл етс упрощение устройства.The aim of the invention is to simplify the device.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства дл определени плотности веро тности случайного процесса; на фиг. 2 - структурна схема блока оценки плотности веро тностей.FIG. Figure 1 shows a block diagram of a device for determining the probability density of a random process; in fig. 2 is a block diagram of a probability density estimation unit.

Устройство дл определени плотности веро тности случайного процесса содержит тактовый генератор 1, аналого-цифровой преобразователь 2,блок 3 пам ти, блок элементов 4 ИЛИ, элемент 5 задержки, первый и второй амплитудные дискриминаторы 6 и 7, сумматоры 8i-8n, n групп по п элементов 9 делени в каждой - 9ц-9пп, блок 10 определени экстремальных значений, блок 11 делени , счетчик 12, регистр 13, первый 14, второй 15 и третий 16 блоки сравнени , первый 17 и второй 18 элементы И, формирователь 19 импульса, второй 20 и первый 21 элементы ИЛИ, блок 22 оценки плотности веро тностей, реверсивный счетчик 23, входы 24 задани верхнего и 25 задани нижнего пороговых значений, вход 26 записи/считывани ; выходы 27 и 28 - соответственно первого и второго амплитудных дискриминаторов, выходы 29ц-29пп блока 22, выходы ЗОп-ЗОпп соответственно элементов 9ц-9пп, выходы 31 и 32 соответственно элементов 17 и 18.A device for determining the probability density of a random process includes a clock generator 1, an analog-digital converter 2, a memory block 3, a block of elements 4 OR, a delay element 5, first and second amplitude discriminators 6 and 7, adders 8i-8n, n groups of n dividing elements 9 in each — 9ts-9pp, block 10 for determining extreme values, block 11 for dividing, counter 12, register 13, first 14, second 15 and third 16 comparison blocks, first 17 and second 18 elements And, pulse former 19, second 20 and first 21 elements OR, block 22 of estimating the probability tnostey, reversible counter 23, inputs 24, 25 set the upper and lower threshold values specifying entrance 26 recording / reading; outputs 27 and 28, respectively, of the first and second amplitude discriminators, outputs 29ts-29pps of unit 22, outputs OOP-ZOpp, respectively, of elements 9c-9pp, outputs 31 and 32, respectively, of elements 17 and 18.

Блок оценки плотности веро тностей (фиг. 2) содержит элементы И ЗЗгЗЗпп, счетчики 34ц-34Пп, элементы делени 35ц-35пп и сумматор 36.The probability density estimator block (Fig. 2) contains the elements AND ZGZZpp, counters 34ts-34Pp, division elements 35ts-35pps and adder 36.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В начальном состо нии регистр 13 обнулен , содержимое блока пам ти - нулевое, по входам 24 и 25 поданы на второй и третий блоки сравнени 15 и 16 значени (коды) уставки соответственно верхнего и нижнего порога отношени максимальной анализируемой плотности распределени к минимальной . Реверсивный счетчик 23 установлен в некоторое промежуточное состо ние .In the initial state, register 13 is zero, the contents of the memory block are zero, and inputs 24 and 25 are applied to the second and third blocks of comparison 15 and 16 of the set value (codes) of the upper and lower thresholds of the ratio of the maximum analyzed density to the minimum. The reversible counter 23 is set to some intermediate state.

Работа устройства начинаетс с подачи реализации случайного процесса (СП) на вход аналого-цифрового преобразовател (АЦП) 2 и одновременно сигнала записи по входу 26 на блок пам ти 3. Сигнал записи подаетс в течение длительности реализации исследуемого СП. Генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, которыми производитс аналого-цифровое преобразование блоком 2 входного сигнала и синхронное формирование адресов записи в счетчике 12. Отсчеты реализации СП, сформированные АЦП, поступают в первый амплитудный дискриминатор 6 через блокThe operation of the device begins with the filing of the implementation of a random process (SP) to the input of an analog-digital converter (ADC) 2 and at the same time a recording signal via input 26 to the memory block 3. The recording signal is applied for the duration of the realization of the investigated SP. The generator 1 generates clock pulses, which are used to perform analog-to-digital conversion of the input signal by the block 2 and the synchronous generation of write addresses in the counter 12. The SP implementation, formed by the ADC, is fed into the first amplitude discriminator 6 through the block

5 элементов ИЛИ 4 и в элемент задержки 5, задержка которой равна целому числу тактов . Элемент задержки может быть реализован в виде совокупности регистров сдвига, разр дность которых равна разр дности от0 счетов, а количество - требуемому времени задержки.5 elements OR 4 and in the delay element 5, the delay of which is equal to the integer number of cycles. The delay element can be implemented as a set of shift registers, the width of which is equal to the size of the 0 accounts, and the number - the required delay time.

В амплитудных дискриминаторах 6 и 7 производитс сравнение уровн поступившего сигнала с р дом уставок, одинаковыхIn amplitude discriminators 6 and 7, the received signal level is compared with a number of settings that are equal

5 по величине шага, определ емого содержимым счетчика 23: А, 2А,... КД. При попадании уровн сигнала в диапазон некоторой установки по вл етс сигнал на соответствующем выходе дискриминатора. Таким об0 разом, в каждом отсчете сигнала на соответствующем выходе 27 и соответствующем выходе 28 соответственно блоков 6 и 7 по вл ютс сигналы, которые вызывают по вление сигнала на соответствующем вы5 ходе элемента 33 блока 22, по которому св занный с ним счетчик 34 инкрементируетс . После окончани реализации СП сигнал записи на входе 26 снимаетс . В этот момент формирователем 19 формируетс им0 пульс, записывающий содержимое счетчика 12 в регистр 13 и разрешающий анализ состо ни блоков сравнени 15 и 16. К этому моменту в элементах делени 35 блока 22 сформированы значени , в совокупности5 in terms of the step size determined by the contents of counter 23: A, 2A, ... CD. When the signal level falls within the range of a certain installation, a signal appears at the corresponding output of the discriminator. Thus, at each sample of the signal at the corresponding output 27 and the corresponding output 28, respectively, blocks 6 and 7, signals appear that cause the signal to appear at the corresponding output of the element 33 of block 22, over which the associated counter 34 is incremented. Upon completion of the implementation of the AS, the recording signal at input 26 is removed. At this moment, the pulse generator 19 generates a pulse, recording the contents of the counter 12 into the register 13 and enabling analysis of the state of the comparison blocks 15 and 16. By this time, values are formed in the division elements 35 of the block 22, in aggregate

5 представл ющие двумерную плотность веро тности СП, на выходах сумматоров - 8 - одномерные плотности веро тности, на выходах элементов делени 9-условные плотности веро тности дл соответствующих5 representing the two-dimensional probability density of the LA, at the outputs of the adders — 8 — one-dimensional probability densities; at the outputs of the division elements, 9-conditional probability densities for the corresponding

0 значений СП.0 values sp.

Суть адаптации устройства заключаетс в его подстройке по одномерной плотности веро тности СП таким образом, чтобы, с одной стороны, кра функции плотности рас5 пределени не выходили за диапазон измерени , а с другой стороны, - чтобы данна функци рассредоточивалась по возможно большему числу сумматоров 8, что дает ее более точное представление за счетThe essence of the adaptation of the device lies in its adjustment by the one-dimensional probability density of the LP so that, on the one hand, the edges of the distribution density function do not go beyond the measurement range, and on the other hand, so that this function is dispersed across the largest possible number of adders 8, which gives it a more accurate representation due to

0 большего числа информативных точек распределени .0 more informative distribution points.

Блоком делени 11 определ етс отношение минимального и максимального значений плотности веро тности (двумерной)The division block 11 determines the ratio of the minimum and maximum values of the probability density (two-dimensional)

5 дл данной реализации СП (сами максимальное и минимальное значени определ ютс блоком 10). Если сформированна величина отношени меньше нижнего порога , задаваемого по входу 25, срабатывает5 for this implementation of the AS (the maximum and minimum values themselves are determined by block 10). If the formed value of the ratio is less than the lower threshold specified on input 25, the

элемент И 18 и своим сигналом инкрементирует содержимое реверсивного счетчика 23, что пропорционально увеличивает шаги уставок; - расшир ет диапазон амплитудных дискриминаторов 6 и 7, что сжимает график измер емой функции одномерной плотности веро тности реализации СП, Если отношение больше верхнего порога, задаваемого кодом на входе 24, срабатывает элемент И 17, декрементиру содержимое счетчика 23 и сжима диапазон измерени блоков 6 и 7, что раст гивает функцию одномерной плотности распределени СП. Это, в свою очередь, способствует уменьшению (в последнем примере) отношени на выходе блока 11 на следующей ступени измерени , котора производитс дл той же реализации СП.element 18 and its signal increments the contents of the reversible counter 23, which proportionally increases the steps of the settings; - expands the range of amplitude discriminators 6 and 7, which compresses the graph of the measured function of the one-dimensional probability density of the implementation of SP, If the ratio is greater than the upper threshold specified by the code at input 24, the element 17 triggers, decrementing the contents of counter 23 and compressing the measurement range of blocks 6 and 7, which extends the function of the one-dimensional density of the distribution of the SP. This, in turn, contributes to the reduction (in the last example) of the ratio at the output of block 11 at the next measurement stage, which is performed for the same implementation of the SP.

Втора ступень измерени реализуетс следующим образом.The second measurement stage is implemented as follows.

Сигналом с выхода блока сравнени 14 (при окончании реализации) или - после записи - сигналом с формировател 19 срабатывает элемент ИЛИ 21, осуществл ющий сброс счетчика 12 и счетчиков в блоке 22. Теперь, так как отсутствует сигнал записи и нет входного сигнала реализации СП, информаци поступает в дискриминаторы 6 и 7 не с входа устройства, а от блока пам ти через элементы ИЛИ 4 считыванием отсчетов по соответствующим адресам, начина с начального. В остальном процесс анализа аналогичен вышеописанному. Завершение этой ступени измерени осуществл етс после достижени содержимым счетчика 12 значени , равного значению, записанному в регистре 13 (дл данной реализации СП). При этом на выходе блока 14 формируетс сигнал, осуществл ющий действи аналогично сигналу с формировател 19.Signal from the output of the comparison block 14 (at the end of the implementation) or - after recording - the signal from the imaging device 19 triggers the OR 21 element, which resets the counter 12 and the counters in the block 22. Now, since there is no recording signal and there is no input signal of the AS implementation, the information enters discriminators 6 and 7 not from the input of the device, but from the memory block through the elements OR 4 by reading the samples to the corresponding addresses, starting from the initial one. The rest of the analysis process is similar to the one described above. The completion of this step of measurement is carried out after the contents of the counter 12 have reached a value equal to the value recorded in register 13 (for this implementation of the SP). At the same time, at the output of block 14, a signal is generated that performs the actions similar to the signal from driver 19.

Процесс последовательного измерени продолжаетс до тех пор, пока на определенной ступени измерени отношение максимального значени одномерной плотности веро тности СП к минимальному не попадает в промежуток между порогами по входам 24 и 25. При этом процесс заканчиваетс и с соответствующих выходов устройства снимаетс информаци , с наиболее полной информативностью и точностью представл юща статистику исследуемой реализации СП.The sequential measurement process continues until, at a certain measurement step, the ratio of the maximum value of the one-dimensional probability density SP to the minimum falls in the interval between the thresholds at the inputs 24 and 25. At the same time, the process is terminated and the most complete information content and accuracy representing the statistics of the studied implementation of the joint venture.

Съем информации с устройства производитс по срабатыванию блока 14 при отсутствии импульса с управл ющего выхода устройства - с выхода элемента ИЛИ 20. Текуща информаци (после окончани некоторой промежуточной ступени измерени ) может быть сн та в момент формировани импульса с элемента ИЛИ 21. Значение текущего диапазона (и шага)Information is removed from the device according to the operation of block 14 in the absence of a pulse from the control output of the device — from the output of the element OR 20. The current information (after the end of some intermediate measurement stage) can be removed at the moment of formation of the pulse from the element OR 21. The value of the current range (and step)

квантовани входного сигнала по уровн м формируетс в любой момент времени содержимым счетчика 23.quantizing the input signal by levels is generated at any time by the contents of the counter 23.

Claims

Invention Formula

Device for determining the density

probabilities of a random process, containing a clock generator, an analog-digital converter, a memory block, an OR block, a delay element, two amplitude discriminators, n adders (n is the number of estimates), n groups of n division elements, an extreme value determination unit, division block, counter, register, three comparison blocks, two elements AND, two

the OR element, the pulse shaper, the probability density estimator, and the reversible counter, the information input of the analog-digital converter being the information input of the device, the output is connected to the first input of the OR element block and the information input of the memory block whose output is connected to the second input of the block OR elements, the output of which is connected to the information input of the delay element and the information input of the first amplitude discriminator, the 1st outputs (I 1, n) of the first and second amplitude disks minatorov connected to the inputs of the l-m

the first and second groups of information inputs of the probability density estimation block, respectively; the i-th output of the j-th output group (i 1, n; j 1, n) of the two-dimensional probability density of the probability density estimation block is connected to the i-th input j- ro of the adder and with the input of the divisible i-ro element of the jth group, the output of the j-ro adder is connected to the inputs of the dividers of the dividers of the jth group, the input Write-read device is connected to the Write-read input of the memory unit and to the start input pulse generator, the output of the clock generator is connected to the clock at the input of the analog-digital converter, to the clock input of the delay element and to the counting input of the counter, the output of which is connected to the address input of the memory unit, to the first input of the first comparison unit and to the information input of the register, whose output is connected to the second input of the first comparison unit, the output of which is connected to the first input of the first OR element, the second input of which is connected to

the output of the pulse former and with the register entry input, and the output with the first inputs of the first and second elements I, with the reset inputs of the counter and the probability density estimation block, the outputs of the maximum and minimum values of the block

determining extreme values are connected respectively to the inputs of the dividend and divider of the division block, the output of which is connected to the first inputs of the second and third comparison blocks, the outputs of which are connected to the second inputs of the first and second elements AND respectively, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the second element OR and, respectively, with the subtracting and summing inputs of the reversible counter, the outputs of the adders are outputs of the values of the one-dimensional probability density of the device, the outputs of the el the division elements of the groups are exits conditional dense

the second inputs of the second and third comparison units are the inputs for setting the upper and lower threshold values of the device, respectively, characterized in that, to simplify the device, the output of the delay element is connected to the information input of the second amplitude discriminator, the output of the j-ro adder connected to the j-th input of the block for determining extreme values, the output of the reversible counter is connected to the inputs for setting the interval of the first and second amplitude discriminators.