SU894721A1

SU894721A1 - Random process analyzer

Info

Publication number: SU894721A1
Application number: SU802905354A
Authority: SU
Inventors: Юрий Владимирович Захаров; Евгений Алексеевич Сидоров
Original assignee: Предприятие П/Я В-2645
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-02-07
Publication date: 1981-12-30

Description

(5) АНАЛИЗАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ(5) ANALYZER OF RANDOM PROCESSES

1one

Изобретение относитс к электроизмерительной и вычислительной технике и предназначено дл измерени одномерной плотности распределени веро тностей стационарного случайного процесса.The invention relates to electrical measuring and computing techniques and is intended to measure the one-dimensional probability density of a stationary random process.

Известно устройство дл измерени плотности распределени веро тностей , в котором измер етс относительное врем пребывани реализации случайного процесса в интервале уровней, содержащее амплитудный селектор, усредн ющее устройство, регистрирующее устройство, В результате работы такого устройства исследователь получает гистограмму распределени f1.A device for measuring the probability distribution density is known, in which the relative residence time of a random process in a level range is measured, which contains an amplitude selector, an averaging device, a recording device. As a result of the operation of such a device, the researcher obtains a distribution histogram f1.

Однако точность измерени подоб .ными устройствами невысока . Это объ сн етс тем, что плotнocть распределени веро тностей аппроксими-руетс ступенчатой функцией(гистограммой ), т.е. осуществл етс аппроксимаци нулевого пор дка.However, the accuracy of measurement with similar devices is low. This is explained by the fact that the probability distribution of probabilities is approximated by a step function (histogram), i.e. Zero order approximation is performed.

Более высока точность измерени достигаетс в устройствах, в которых плотность распределени веро тностей случайного процесса представл етс в базисе ортогональных функций.Higher measurement accuracy is achieved in devices in which the probability density of a random process is represented in a basis of orthogonal functions.

Наиболее близок к предлагаемому анализатору случайных процессов по технической сущности синтеза10 тор кривых распределений, входом которого вл етс вход функционального преобразовател , выходы которого через отдельные усредн ющие устройства соединены с первыми Closest to the proposed random process analyzer according to the technical essence of the synthesis, the 10 torus of the distribution curves, whose input is the input of the functional converter, the outputs of which are connected to the first through averaging devices

15 входами отдельных умножителей,вторые входы умножителей соединены с отдельными выходами генератора ортогональных функций. Сигналы с выходов всех умножителей объеди20 н ютс в сумматоре. Генератор импульсов управл ет работой генератора ортогональных функций и регистрирующего устройства. Вход последнего соединен с выходом сумматора 2. Недостатком известного устройства . вл етс сложность, что обус ловлено, в основном, сложностью практической реализации умножителей генератора ортогональных функций и функционального преобразовател . Цель изобретени - упрощение ана лизатора. Поставленна цель достигаетс тем, что в анализатор случайных про цессов, содержащий блок регистрации генератор импульсов и функциональный преобразователь, вход которого вл етс входом анализатора, а выходы подключены ко входам соответствующих блоков усреднени , введены интерполирующий фильтр, коммутатор и блок задани весовых коэффициентов , входы которого соединены соответственно с выходами блоков усреднени , а выходы подключены соответственно ко входам.коммутатора выход которого через интерполирующий фильтр соединен с информационны входом блока регистрации, синхронизирующий вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов второй и третий выходы которого сое динены с синхронизирующими входами коммутатора и интерполирующего: фильтра. На чертеже представлена блок-схе ма анализатора. Анализатор содержит функциональный преобразователь 1, блоки 2 усреднени , блок 3 задани весовых коэффициентов (взвешивающую метричн схему), коммутатор k, интерполирующий фильтр 5s блок 6 регистрации и генератор 7 импульсов. Анализатор случайных процессов работает следующим образом. Анализатор x(t) случайного процесса с . плотностью распределени веро тностей W(x) поступает на вход функционального преобразовател 1. Функ- циональный преобразователь 1 осущес вл 1эт двустороннее ограничение амплитуд и N преобразований реализации по законам у. {t)(t) j 1,2,...N, 1 где V - посто нный шаг смещени по диапазону амплитуд. Функции fj(x)f(x-jV) образуют базис линейно независимых функций 14 в области анализа амплитуд А, Функционально преобразованные реализации у-(t) поступают на отдельные блоки 2 усреднени . Сигналы на выходах блоков 2 усреднени вл ютс оценками величин |j lrw(x)fj(x)dx. . , А Сигнал с на I-OM выходе блока 3 задани весовых коэффициентов получаетс суммированием с различными весами сигналов на выходах Г локов 2 усреднени N c- .2bijbj, 1- где матрица коэффициентов bij получаетс обращением матрицы коэффициентов Tf(x-iV)f(x-jV)dx. Выбор указанных выше параметров функционального преобразовател 1 и блока 3 соответствует решению задачи нахождени коэффициентов с, инимизирующих среднеквадратическую ошибку )-W(x), А где . Ы J(x)c/(x-iV-). с С выхода блока 3 Сигналы поочередно опрашиваютс коммутатором k и поступают на вход интерполирующего фильтра 5 с импульсной характеристикой h(t) К f (К,.х), (где К и К2 посто нные масштабные коэффициенты). В результате этого на выходе интерполирующего фильтра 5 возникает сигнал F(t), который св зан с w(x) простым соотношением . F(t)(K,x). Коэффициенты к, и К2 устанавливают исход из удобства отображени результата измерени . Сигнал с выхода интерполирующего фильтра 5 поступает в блок 6 регистрации; Генератор 7 импульсов синхронизирует работу коммутатора k, интерполирующего фильтра 5 и блока 6 регистрации . Коммутатбр целесообразно выПОЛНИТЬ в виде многоканального аналого-цифрового преобразовател , а интерполирующий фильтр 5 - в виде цифрового фильтра. Дл образовани базисных функций fj(х) удобно использовать полиноминальные В-сплайны. Помимо исключени из схемы известного амортизатора таких сложных устройств, как умножители и генератор ортогональных функций, в предлагаемом анализаторе случайных процессов упрощаетс функциональный преобразователь. Это происходит вследствие того, что все функ циональные преобразовани могут выполн тьс на одинаковых нелинейных элементах, реализующих функцию f(x) при условии смещени по амплитуде реализации случайного процесса на величину JV до подачи ее на j-ый нелинейный элемент. Сделать N одинаковых нелинейных элементов проще, чем N раэличных.15 inputs of individual multipliers, the second inputs of the multipliers are connected to separate outputs of the generator of orthogonal functions. The signals from the outputs of all multipliers are combined in the adder. The pulse generator controls the operation of the orthogonal function generator and the recording device. The input of the latter is connected to the output of the adder 2. The disadvantage of the known device. is the complexity, which is mainly due to the complexity of the practical implementation of the multipliers of the generator of orthogonal functions and the functional converter. The purpose of the invention is to simplify the analyzer. The goal is achieved by the fact that a random generator, containing a pulse generator and a functional converter, whose input is the analyzer's input, and the outputs are connected to the inputs of the corresponding averaging blocks, has an interpolating filter, a switch, and a weight setting unit, whose inputs connected respectively to the outputs of the averaging units, and the outputs are connected respectively to the switch inputs. The output of which is connected to the info through an interpolating filter They are input by the registration unit, the synchronizing input of which is connected to the first output of the pulse generator; the second and third outputs of which are connected to the synchronizing inputs of the switch and the interpolating: filter. The drawing shows a block diagram of the analyzer. The analyzer contains a functional converter 1, averaging blocks 2, a weight setting unit 3 (weighting metric scheme), a switch k, an interpolating filter 5s, a recording unit 6 and a pulse generator 7. The analyzer of random processes works as follows. Analyzer x (t) random process c. The probability distribution density W (x) is fed to the input of the functional transducer 1. The functional transducer 1 realized was a two-sided limitation of amplitudes and N realization transformations according to the laws of y. (t) (t) j 1,2, ... N, 1 where V is a constant step of displacement over the amplitude range. The functions fj (x) f (x-jV) form the basis of linearly independent functions 14 in the amplitude analysis area A, Functionally transformed implementations of y- (t) go to separate averaging blocks 2. The signals at the outputs of averaging units 2 are estimates of the values | jlrw (x) fj (x) dx. . The signal c at the I-OM output of the weight setting unit 3 is obtained by summing the signals at the outputs G of the locks 2 with averaging Nc- .2bijbj with different weights, 1- where the matrix of coefficients bij is obtained by inverting the matrix of coefficients Tf (x-iV) f ( x-jV) dx. The choice of the above parameters of the functional converter 1 and block 3 corresponds to the solution of the problem of finding coefficients with, which minimizes the root-mean-square error) -W (x), And where. Ы J (x) c / (x-iV-). p. From the output of block 3. The signals are alternately polled by switch k and fed to the input of interpolating filter 5 with impulse response h (t) K f (K, .x), (where K and K2 are constant scale factors). As a result, the output of the interpolating filter 5 generates a signal F (t), which is associated with w (x) by a simple relation. F (t) (K, x). The coefficients k, and K2 determine the outcome from the convenience of displaying the measurement result. The signal from the output of the interpolating filter 5 enters the block 6 registration; The generator 7 pulses synchronizes the operation of the switch k, interpolating filter 5 and block 6 registration. Switching is advisable to EXECUTE in the form of a multichannel analog-digital converter, and the interpolating filter 5 - in the form of a digital filter. To form basis functions fj (x), it is convenient to use polynomial B-splines. In addition to eliminating complex devices such as multipliers and the generator of orthogonal functions from the known shock absorber, the proposed random process analyzer simplifies the functional converter. This is due to the fact that all functional transformations can be performed on identical nonlinear elements that implement the function f (x) provided that the random process is shifted by the magnitude of the random process to the value JV before it is fed to the jth nonlinear element. Make N identical nonlinear elements easier than N identical.

Claims

1. Mirsky G.Ya. Instrumental characterization of random processes. M.-L ,, Energie, 19b7, p.57, fig.2-10.

2. Tamzhe, s. 157-160, fig. (prototype; 14 input of the analyzer, and the outputs are connected to the inputs of the corresponding averaging blocks, characterized in that, for the purpose of simplification, it contains an interpolating filter, a switch and a weight setting block, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the averaging blocks, and the outputs are connected according to the switch inputs, the output of which is connected to the information input of the registration unit through an interpolating filter, the synchronization input of which is connected to the first output of the pulse generator, the second the third and third outputs of which are connected to the synchronization inputs of the switch and the interpolating filter.Sources of information taken into account in the examination