SU424159A1

SU424159A1 - DIGITAL DISPERSION DEFINITOR

Info

Publication number: SU424159A1
Application number: SU1811883A
Authority: SU
Original assignee: Б. Я. Фриде, Б. С. Муш , Д. К. Симо
Priority date: 1972-07-17
Filing date: 1972-07-17
Publication date: 1974-04-15

Description

1one

Изобретение относитс к цифровой вычислительной технике.This invention relates to digital computing.

Предлагаемый цифровой определитель дисперсии случайного процесса может быть применен в различных комплексах оперативной обработки экспериментальной информации, например в системах первичной обработки радиолокационной информации.The proposed digital variance determinant of a random process can be applied in various complexes of operational processing of experimental information, for example, in systems of primary processing of radar information.

Известный цифровой определитель дисперсии содержит устройство оценки математического ожидани (т) исследуемого процесса, включающее накапливающий сумматор, буфериый триггер и преобразователь код - напр жение (ПКН), блок центрировани случайного процесса, многоуровневый квантователь и квадратор. В известном устройстве на интервале времени , где Л - целое числе, производитс оценка математического ожидани (т) исследуемого случайного процесса , затем на интервале времени tz производитс суммирование квадратов разностей реализаций процесса и оценки математического ожидани (т). По окончании интервала времени 4 в накапливающе.м сумматоре содержитс величина , где /.г- оценка диснерсии случайного процесса но /-ой выборке. Далее путем сдвига разр дов вправо на величину s получают искомую оценку дисперсии случайного процесса (Dj).The known digital variance determinant contains a device for estimating the mathematical expectation (t) of the process under investigation, including an accumulator, a buffer trigger, and a code-voltage converter (VCP), a random process centering unit, a multilevel quantizer, and a quadrant. In the known device, on the time interval, where L is an integer, the expectation (t) of the random process under investigation is estimated, then the squares of the process realizations and the expectation estimate (t) are summed over the time interval tz. At the end of time interval 4, the accumulative sum of the adder contains the value, where rr is the estimate of the disnersion of the random process but the ith sample. Then, by shifting the bits to the right by the value of s, the desired estimate of the variance of the random process (Dj) is obtained.

Недостатком известного устройства вл етс то, что оно пригодно TOvTbKo при условии .малого и заранее известного динамического диапазона изменени исследуемого процесса.A disadvantage of the known device is that it is suitable TOvTbKo under the condition of a small and previously known dynamic range of change of the process under study.

Практически эти требовани не могут быть вынолнены. Поэтому, чтобы иметь удовлетворительные точности оценки .,-, необходимо значительное число уровней квантовани . Последнее существенно усложн ет все элементыIn practice, these requirements cannot be met. Therefore, in order to have satisfactory estimates of accuracy., -, a significant number of quantization levels are needed. The latter significantly complicates all elements.

известного устройства измерени диснерсии, так как требует работы со словами больщой разр дности или создани сложных систем адантивного квантовани .The known device of measurement of a disnercia, as it requires work with words of a large size or the creation of complex systems of adantive quantization.

Другим недостатком известного устройства вл етс то, что оно может дать удовлетворительные точности только дл стационарных случайных процессов. В этом случае исследовани нестационарного случайного процесса интервал времени дл определени оценки Dj ограничен. В известном устройстве получение оценок DJ и разнесено во времени . Следовательно, часть выборки случайного процесса, используема дл определени Another disadvantage of the known device is that it can provide satisfactory accuracy only for stationary random processes. In this case, the study of a nonstationary random process, the time interval for determining the estimate of Dj is limited. In the known device receiving estimates DJ and spaced in time. Therefore, the sampling part of a random process used to determine

т, тер етс дл вычислени Z)j. Дл малых интервалов стационарности указанный выше недостаток приведет к тому, что точность оценки гп станет настолько низкой, что невозможно достичь заданной точности оценки Dj. Целью предлагаемого изобретени вл етс расширение класса решаемых задач и повышение точности работы определител . Суш,ность изобретени заключаетс в том, что в измеритель дисперсии дополнительно введены усилитель с управл емым коэффициентом передачи, накопитель, схема сравнени , регистр, посто нное запоминающее устройство (ПЗУ) и умножитель. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового определител дисперсии . Предложенное устройство содержит усилитель 1 с управл емым коэффициентом передачи , квантователь 2, блок 3 оценки математического ожидани , схему сравнени 4, регистр 5, накопитель 6, преобразователь код - напр жение 7, посто нный запоминаюший блок 8, умножитель 9, квадратор iO и накапливающий сумматор 11. Выход усилител 1 подключен ко входу квантовател 2, соединенного через блок 3 оценки математического ожидани со входом схемы сравнени 4. Ко второму входу схемы сравнени подключен регистр 5, а выход схемы сравнени подключен ко входу накопител 6. Выход накопител подключен ко входу преобразовател код - напр жение 7, соединенного с усилителем; через посто нный запоминающий блок 8 выход накопител 6 подключен ко входу умножител 9, соединенного с квантователем 2 через квадратор 10 и накапливающий сумматор 11. Устройство работает следующим образом. Исследуемый случайный процесс подаетс на усилитель 1 и далее поступает на квантователь 2, к выходу которого подключен блок 3 оценки математического ожидани исследуемого процесса. С периодом в N тактов с выхода блока 3 на схему сравнени 4 .поступает величина оценки математического ожидани нормированного случайного процесса т . Эта величина сравниваетс с заданным значением математического ожидани то нормированного случайного процесса, хранимым в регистре пам ти 5. Результат анализа Aj та - т - , полученный на схеме сравнени 4, суммируетс с текущей суммой в накопителе 6: 2;-2;-1 + А,. Величина EJ преобразуетс в напр жение на ПКП 7 и задает новый коэффициент передачи /Cj f{S.j). В состо нии динамического равновеси Aj 0 и дл исследуемого процесса на выходе усилител имеет место равенство: Шо - т. Нормировка случайпого процесса позвол ет с большой доверительной веро тностью привести пределы определени его к динамическому диапазону квантовател 2. Это, в свою очередь, в отличие от известного устройства. исключает ошибки вычислени D,- из-за несовпадени указанных выше величин. С усилител 1 нормированный сигнал подаетс на квантователь 2. Он квантует величину отклонени сигнала от . Так как процесс определен на заданном интервале, то, следовательно, число уровней квантовани дл обеспечени заданной точности оценки может быть определено оптимально, что исключит избыточность кодов, характерную дл известного устройства, и существенно упростит предлагаемое устройство. Сигнал с квантовател одновременно поступает в блок 3 оценки математического ожиДани и на квадратор 10. Таким образом, в отличие от известного устройства в предлагаемом устройстве параллельно оцениваютс величины т и Dj. Это позвол ет существенно повысить точность оценки Df- при посто нном интервале накоплени в сравнении с известным устройством. Случайный процесс на выходе квантовател центрирован. Поэтому возведение в квадрат (квадратор 10) и носледующее суммирование (накопительный сумматор И) реализаций случайного процесса в течение тактов дает величину: Д( - о)Г D Kl-rN, где /Cj-i - коэффициент передачи усилител . Ограничива объем выборки ;V значени ми из р да Л 2(, 2, 3), что практически полностью удовлетвор ет потребности эксперимента, деление на N можно получить путем сн ти результата с накапливающего сумматора 11, начина (с s-)-l)-ro разр да. Далее дл получени оценки дисперсии DJ необходимо домножить накопленную и поделенную на Л сумму на величину значение коэффициента передачи однозначно определ етс величиной Sj-i. Поэтому по считанному из накопител 6 значению Sj-i считываетс значение lIKj-i из посто нного запоминающего блока В. На умножителе 9 величины Df- Kj-i и l//(/-i перемножаютс и на выходе умножител 9 получают искомую оценку дисперсии DJ исследуемого случайного процесса. Затем сумматор 11 обнул етс и процесс вычислени DJ повтор етс . Таким образом, предлагаемый определитель дисперсии в отличие от известного устройства имеет большой динамический диапазон и повышенную точность вычислени DJ нрц анализе нестационарных случайных процессов . Предмет изобретени Цифровой определитель дисперсии, содеращий квантователь, соединенный с квадратором , блок оценки математического ожидани , накапливающий сумматор и преобразователь код - напр жение, отличающийс тем, что, с целью расширени класса решаемых задач и повышени точности его работы , он содержит усилитель, накопитель, схему сравнени , регистр, посто нный запоминающий блок и умножитель, причем выход усилител подключен ко входу квантовател , соединенному через блок оценки математического ожидани со входом схемы сравнени , ко второму входу которой подключен регистр, а выход схемы сравнени через накопитель подключен ко входу преобразовател код - напр жение, соединенного с усилителем, а выход наконител подключен через посто нный запоминающий блок ко входу умножител , соединенного через наканлпвающий сумматор с выходом квадратора.t, is lost to calculate z) j. For small intervals of stationarity, the above disadvantage will lead to the fact that the accuracy of the estimate of hn will become so low that it is impossible to achieve the specified accuracy of the estimate of Dj. The aim of the invention is to expand the class of tasks and improve the accuracy of the determinant. The invention is based on the fact that an amplifier with a controlled gain, a drive, a comparison circuit, a register, a persistent storage device (ROM) and a multiplier are added to the dispersion meter. The drawing shows the block diagram of the proposed digital dispersion. The proposed device contains an amplifier 1 with a controlled gain, a quantizer 2, an expectation unit 3, a comparison circuit 4, a register 5, a drive 6, a code converter — voltage 7, a persistent storage unit 8, a multiplier 9, an quadrant iO and an accumulator adder 11. The output of amplifier 1 is connected to the input of the quantizer 2, connected through the unit 3 of estimating the mathematical expectation with the input of the comparison circuit 4. A register 5 is connected to the second input of the comparison circuit, and the output of the comparison circuit is connected to the accumulator input ate 6. Yield accumulator is connected to the input of the converter code - voltage 7 connected to the amplifier; through a permanent storage unit 8, the output of the accumulator 6 is connected to the input of the multiplier 9, connected to the quantizer 2 through the quad 10 and accumulating adder 11. The device operates as follows. The random process under investigation is fed to the amplifier 1 and then fed to the quantizer 2, to the output of which is connected the unit 3 for estimating the mathematical expectation of the process under study. With a period of N ticks from the output of block 3 to the comparison circuit 4., The value of the estimate of the expectation of the normalized random process t occurs. This value is compared with the specified value of the mathematical expectation of the normalized random process stored in memory register 5. The result of the analysis Aj m - m - obtained in the comparison diagram 4 is summed with the current sum in the drive 6: 2; -2; -1 + BUT,. The EJ value is converted to the voltage on the control panel 7 and sets the new transmission coefficient / Cj f {S.j). In the state of dynamic equilibrium Aj 0 and for the process under study, the output of the amplifier has the following equality: Sho - m. Normalization of the case process allows with high confidence probability to bring the limits of its determination to the dynamic range of the quantizer 2. This from a known device. eliminates calculation errors D, - due to the discrepancy of the above values. With amplifier 1, the normalized signal is applied to the quantizer 2. It quantizes the magnitude of the signal deviation from. Since the process is defined at a given interval, therefore, the number of quantization levels to ensure a given estimate accuracy can be optimally determined, which eliminates the redundancy of codes characteristic of a known device and greatly simplifies the proposed device. The signal from the quantizer simultaneously enters the evaluation unit 3 and the quad 10. So, unlike the known device, the proposed device simultaneously evaluates the values of m and Dj. This makes it possible to significantly improve the accuracy of estimating Df- at a constant accumulation interval in comparison with a known device. The random process at the output of the quantizer is centered. Therefore, squaring (quad 10) and the next summation (cumulative adder I) of the random process implementations during cycles gives the value: D (- o) G D Kl-rN, where / Cj-i is the gain transfer factor. By limiting the sample size; V values from the row of L 2 (, 2, 3), which almost completely satisfies the needs of the experiment; division by N can be obtained by removing the result from accumulating adder 11, starting (with s -) - l) -ro bit Further, in order to obtain an estimate of the variance of DJs, it is necessary to multiply the accumulated and divided by L sum by the magnitude value of the transfer coefficient is uniquely determined by the value of Sj-i. Therefore, by reading the value Sj-i read from accumulator 6, the value lIKj-i is read from the persistent storage unit B. At the multiplier 9, the values Df-Kj-i and l // (/ - i are multiplied and the output of the DJ is obtained at the output of the multiplier 9 of the random process being investigated. Then the adder 11 is zeroed out and the DJ calculation process is repeated. Thus, the proposed variance determinant, unlike the known device, has a large dynamic range and an increased accuracy of the calculation of the nrc analysis of non-stationary random processes. A digital variance determinant containing a quantizer connected to a quad, an expectation estimator that accumulates an adder and a converter code is a voltage characterized in that, in order to expand the class of solved problems and improve its accuracy, it contains an amplifier, a storage circuit the comparison, the register, the persistent storage unit and the multiplier, the amplifier output being connected to the input of the quantizer connected via the expectation estimation unit with the input of the comparison circuit to volts The main input of which is connected to the register, and the output of the comparison circuit through the drive is connected to the input of the converter.