SU922766A1 - Статистический анализатор - Google Patents

Description

(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

I

Изобретение относитс  к вычислительной и измерительной технике и : может быт1ь использовано в специдои- s зированных устройствах дл  регистрации и статистической обработки информации .

Изв ее т ны ус тройс ТВ а дл   об раб отк и статистической информации, определ ющие среднее арифметическое значение нормально распределенных случайных величин и доверительный интервал , внутри которого с заданной надежностью находитс  истинное значение измер емого параметра, выполн ющие интервальную оценку измер е 1Х параметров ГП С21,СЗЗ.

Наиболее близким к изобретенюо по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  статистический анализатор, содержаний аналого-цифровой преобразователь, счетчик рбъема выборки, первый и второй .блоки пам ти, блок сравнени , блоки окончани  цикла, сумматор, делитель.

блок вычислени  размаха, блок вычислени  среднего квадратического от- клонени , блок вычислени  доверительного интервала и блок регистрации fil.

Недостатки известных устройств невозможность обработки многомерных сигнллов.

Цель изобретени  - создание устройства , способного проводить интерЦ вальную оцешсу параметров от многомершах сигналов, т.е. расширение класса решаемых задач при дополнительном повышении точности статистического анализатора.

fS

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, информационные входы которого  вл ютс  входами анализатора, а информа20 ционные выходы аналого-цифрового преобразовател  подключены соответственно к информационным входам счетчика объема выборки и блока пам 1 и , информационные выходы которого соединены с соответствующими информационными входами блока вычислени  среднего арифметического,управл ющий вход которого подключен к перво выходу блока управлени , второй выход и вход которого соединены соответственно с управл ющими входом и выходом блока пам ти, информацион ный выход которого подключен к перBONfy информационному входу арифметического блока, управл ющий вход которого подключен к третьему выходу блока управлени , четвертьй выход к торого соединен с управл ющим входом аналого-цифрового преобразовател , а п тый выход блока управлени  подк йочен к управл ющему входу счетчика объема выборки, информационный выход которого соединен с информационным - входом блока вычислени  среднего арифметического и вторым информационным входом арифметического блока, содержит счетчик числа каналов, блок опре делени  Г-функции, блок вычислени  коэффициентов коррел ции, блок вычислени  определител  коррел ционной матрицы и блок определени  доверительного объема, выход которого  вл етс  выходом анализатора, управл ю щий вход блок определени  доверительного объема соединен с шестым выходом блока управлени , а первый, второй и третий информационные входы подключены соответственно к информационным выходам блока определени  Г-функции, арифметического блока и блока вычислени  опредепител  коррел ционной матрицы, управл к)щий вход которого подключен к седьмому выходу блока управлени , а группа ин формационных входов соединена с соответствующими выходами блока вычислени  коэффициентов коррел ции, управл ющий вход которого подключен к восьмому выходу блока управлени , перва  группа информационных входов блока вычислени  коэффициентов коррел ции соединена с соотвотствуюпщми выходами блока вычислени  среднего арифметического, а втора  группа информационных входов подключена соответственно к информационным выхода блока пам ти, информационные входы счетчика числа каналов соединены соответственно с информационными выход ми аналого-цифрового преобразовател , выход счетчика числа каналов под ключен к первому информационному вхо ду арифметического блока и информационному входу блока определени  Г-функции , управл ющий вход которого подключен к дев тому входу блока управлени , дес тый вход которого соединен с управл ющим входом счетчика числа каналов , при этом информационный вход блока вычислени  коэффициентов коррел ции соединен с выходом счетчика объема выборки. Кроме того, блок определени  доверительного объема содержит регистры и и последовательно соединенные узел извлечени  квадратного корн , умнозтситель и делитель, при этом вход узла извлечени  квадратного корн  соединен с выходом первого регистра, вход которого  вл етс  третьим информационным входом блока, выход второго регистра подключен к другому входу умножител , а вход второго регистра  вл етс  вторым информационным входом блока, выход третьего регистра соединен с другим входом делител , а вход третьего регистра  вл етс  первым информационным входом блока. При этом блок управлени  содержит первый и второй управл ющие триггеры, дешифратор, счетчик , элемент задерж .. ки и генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов запуска, вход которого соединен с первым выходом первого управл кщего триггера, вход которого  вл етс  входом блока, а второй И)1ход  вл етс  шестым входе блока непосредственно, а через элемент задержки - четвертым выходом блока, выход формировател  импульсов запуска соединен с первым входом второго управл ющего триггера, второй вход которого подключен к управл ющему выходу дешифратора, а выход - через генератор тактовых импульсов подкпючен к входу счетчика, выходы которого соединены соответственно к входам дешифратора, разр дные выходы которого  вл ютс  соответственно дес тым, п тым, вторым, первые, восьмым, третьим , седьмым и дев тым выходами блока . На фиг, 1 представлена функциональна  схема статистического анапизаюра; на фиг. 2 - функциональна  схема блока опре,целени  доверительного объема;  а фиг, 3 - функциональна  схема блока управлени . Схема содержит аналого-цифровой преобразователь 1, выходы которого соединены со счетчиком 2 объема выборки , счетчиком 3 числа каналов и блоком 4 пам ти, соединеннойс первыми информационными входами блока 5 вычислени  коэффициентов коррел ции и через блок 6 вычислени  средних арифметических - со вторым информацион1 а1ми входами блока .5, выходы которого подключены к блоку 7 вычислени  определител  коррел ционной матрицы (матрицы ковариации), выходы счетчика 3 числа каналов подключены к арифметическому блоку 8 и блоку 9 определени  Г-функции, а выходы двух последних блоков и блока 7 соединены с блоком 10 определени  доверительного объема, выходы счетчика 2 объема выборки подключены к блокам 6,8 и 5, а выходы блока 11 управлени  соединены со всеми перечисленными блоками, причем блок 4 пам ти подключен по информационному выходу к арифметическому блоку 8, а по управл ющему выходу - к блоку 11 управлеюш.

Входные регистры 12, 13 и 14 подключены соответственно к узлу 15 извлечени  квадратного корн , умножителю 16 иДелителю F7, вход которого через умножитель 16 соединен с узлом 15 извлечени  квадратного корн  (фиг. 2) .

Первый управл ющий триггер 13 через формирователь 9 импульса запуска соединен с одним из входов второго управл ющего триггера 20, выход которого через генератор 21 тактовых импульсов подключен к счетчику 22 и далее - к деишфратору 23, управи ющий выход которого соединен со вторым входом управл ющего триггера 20 (фиг. 3).

Аналого-цифровой преобразователь I имеет число входов, равное максимально .ожидаемой размер11ости m многомерных сигналов на входных клеммах анализатора, где -размерность m ес.ть максимальное число измер емых najpaметров . Блок 4 пам ти состоит из оперативного запоминающего (ОЗУ) дл  записи входных случайных сигналов и долговременного запоминающего узла (ДЗУ) (на схеме не показаны), где хран тс  процентные критические значени  TpXk,N) распределени  Т Хотеллинга , а также все необходи№.1е константы (например , 2,У), где р - заданна  доверительна  веро тность, k размерность поступаюрщх многомерных случайных сигналов (); N объем Многомерной выборки входных сигналов.

Процентные практические значени  Tp(k, N) в устройстве используютс  потому, что обработку нормально распределенных сигналов с неизвестной дисперсией наиболее целесообразно проводить с помощью непримен емого ранее на практике критери  Т распределени  Хотеллинга (многомерного обобщени  распределени  Стьюдента),  вл ющегос  дп  данного случа  наиболее мощным, т.е. дающим наибольщую точность .

По команде Пуск триггер 18 вырабатывает упрани ющий импульс, который приводит в нулевое состо ние все блоки анализатора и после задержки разрешает работу аналого-цифровому преобразователю- 1, входные данные от которого в двоичном коде подаютс  в блок 4 пам ти дл  запоминани  и одновременно на счетчики 2 объема выборки и числа каналов 3. После заполнени  блока 4 пам ти выдаетс  сигнал на управл ющий триггер 18, пере- брасываюищй триггер в новое состо ние , далее через формирователь 19 импульсов запуска и второй управл ющий триггер 20 вырабатываетс  сигнал запуска генератора 21 тактовых импульсов .

По первому тактовому импульсу, по вившемус  на первой шине дешифратора 23 производитс  перезапись числа каналов k счетчика 3, соответствующего размерности входных сигналов, в арифметический блок 8 и в блок 9 определени  Г-функции.

По второму тактовому импульсу производитс  перезапись объема выбор-, ки N из счетчика 2 в регистры арифметического блока 8, блока 6 вычислени  средних арифметических и блока 5 вычислени  коэффициентов коррел ции.

По третьему тактовому импульсу производитс  счиТьюание входнь1х данных из блока 4 пам ти и запись их в блок 6 вычислени  средних арифметических , где в каждом i -том канале 0 вычисл ютс  средние арифметические.

,(VsM...,N)

Claims (4)

1. 5 По четвертому тактовому импульсу производитс  перезапись констант из блока 4 пам ти в арифметический блок 8 и блок 9 определени  Г-ф5Гнкцин. При этом в блоке 8 вычисл етс  коэф фициент л nfiffby Ы а в блоке 9 вычисл етс  значение Г-фугкцкк r(k/2+l). На вход блока 9 поступают значени  W из блока 4 пам ти. Блок 9 определени  Г-функции вып : ней в ГЗ. i По п тому тактовому импульсу про . изводитс  считьгоание входных данных с блока 4 пам ти и значений х- с блока 6 вычислени  средних арифмети ческих и запись в блок 5 вычислени  коэффициентов коррел ции, где вычисл ютс  коэффициенты коррел ции между всеми i-А1ми и j-тыми каналам VNH /iV -)()По шестому тактовому импульсу пр изводитс  перезапись коэффициентов коррел ции 1;;;, из блока 5 в блок 7 вычислени  определител  коррел цион ной матрицы, где вычисл етс  значен определител  det //lij// . Блок 5 вычислени  определител  к рел ционной ма1рицы выполнен в 4 По седьмому тактовому и вlyльcy , производитс  перезапись значений из блока f1 на первый регистр 12 блока 10 определени  доверительного объема, из блока 5 - на второй регистр 13 блока Ю и из блока 9 - на третий регистр f4 блока 10. Значение с первого ре гистра 12 поступает в узел 15 извле чени  квадратного корн , затем значение Ifdet //l.ij// умножаетс  на коэффициент А в умножителе 16 и полученный результат делитс  на значение Г-функции Г (k/2+l) в делителе 17, таким образом, в блоке. 10 произ водитс  вычисление значени  объема доверительного эллипсоида. А-РЩ /Г{К|М), где V - объем эллипсоида которое подаетс  на выходную статистического анализатора. По восьмому тактовому импульсу в второй управл ющий триггер 20 прекращает работу генератора 21 тактовых импульсов. Предлагаемый анализатор позвол ет производитьинтервальную оценку.. пар аметров от многомерных сигналов, т.е. по сравнению с известным рас-, шир ет класс решаемых задач. Многомерную интервальную оценку в принципе возможно производить, вз в параллельно k устройств, определ ющих доверительные интервалы.В Этом случ& в качестве доверительной области будет выступать доверительный параллелепипед с объемом . Wtj (к-ч)ууг. где Т- cf - процентное критическое значение распределени  Стьюдента} . 5/- среднеквадратические отклонени  . В предлагаемом анализаторе сокращени  оборудоваюс  тем больше, чем большую размерность имеют многомерные входные сигналы. Ввиду того, что обработка нормально распределенных сигналов производитс  с.помощью непримен емого ранее на практике критери  Т Хотеллинга, то получим наиболее точную многомерную интервальную оценку, так как указанный критерий  вл етс  теоретически наиболее мощным. Формула изобретени  1. Статистический анализатор, содержарщй аналого-цифровой преобразователь , информационные входы которого  влдаотс  входами анализатора, а информационные выходы аналого-цифрового преобразовател  пс дключены соответственно к информацион{Ш1м входам счетчика объема выборки и блока пйм ти, информационньш выходы которого соединеШ) с соответствуищини информационными входами блока вычислени  среднего арифметического, управл ющий вход которого подключен к первому выходу блока управлени , второй выход и вход которого соединены соответственно с управл ющими входом и выходом блока пам ти, информационный выход которого подключен к первому информационному входу арифметического блока, улравл юций вход которого подключен к третьему выходу блока управлени , четвертый выход которого соединен с управл клдим входом аналого-цифрового преобразовател , а п тый выход блока управлени  подключен к управл гадему входу счетчика об ема выборки, информационный выход ко торого соединен с информационным вхо дом блока вычиолени  среднего арифме тического и вторым информационным входом арифметического блокад о т л и ч а 1ощи и с  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  интервальной оценки параметров многомерны сигналов, он содержит счетчик числа каналов, блок определени  Г-функции, блок вычислени  коэффициентов коррел ции , блок вычислени  определител  коррел ционной матрицы и блок определени  доверительного объема, выход которого  вл етс  выходом анализатора управл кщий вход блока определени  доверительного объема соединен с шестым выходом блока управлени , а пер вый, второй и третий информационные входы подключены соответственно к ин формационным выходам блока определени  Г-функции, арифметического блока и блока вычислени  определител  коррел ционной матрицы, управл ющий вхо которого подключен к седьмому выходу блока управлени , а группа информационных входов соединена с соответ ствукпрми выходами блока вычислени  козффициентов коррел ции, управл ющий вход которого подключен к восьмому выходу блока управлени , перва  группа информационных входов блока вычислени  коэффициентов коррел ции соединена с соответствующими выходами блока вычислени  среднего арифметического , а втора  группа ин} орматционных входов подключена соответственно к информационным выходам блока пам ти, информационные входы счёт чика числа каналов соединены coojветственно с информационными выходами аналого-цифрового преобразовател  выход счетчика числа каналов подклкгчен к первому инфop faциo нoмy входу арифметического блока и ин})ормационному входу блока определени  Г-функции , управл ющий вход которого подключен к дев тому входу блока управлени , дес тый вход которого соединен с управл ющим входом счетчика числа каналов, при этом информационный вход блока вычислени  коэффициентов коррел ции соединен с выходом счетчика объема вь1борки. 2.Анализатор по п. 1, отличающийс  тем, что блок определени  доверительного объема содержит регистры и последовательно соединенные узел извлечени  квадратного корн , умножитель и делитель, при этом вход узла извлечени  квадратного корн  соединён с выходом первого регистра, вход которого  вл етс  третьим информационным входом блока, выход второго регистра подключен к другому входу умножител , а вход второго регистра  вл етс  вторьот информационным входом блока, выход третьего регистра соединен с другим входом делител , а вход третьего регистра  вл етс  первым информационным входом блока. 3.Анализатор по п. 1, отличающийс  тем, что блок управлени  содержит первый и второй управл ющие триггеры, дешифратор , счетчик, элемент задержки и генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов запуска, вход которого соединен с первым выходом первого управл ющего триггера, вход которого  вл етс  входом блока, а второй выход  вл етс  шестым входом блока непосредственно, а через элемент задержки - четвертым выходом блока, выход формировател , импульсов запуска соединен с первым входом второго управл нщего триггера, второй вход которого подключен к управл ющему выходу дешифратора, а выход - через генератор тактовых импульсов подключен к входу счетчика, выходы которого соединены соответственно к входам дешифратора, разр дш 1е выходы которого  вл ютс  соответственно дес тым, п тым, вторым, первым, восьмым, третьим , седьмым и дев тым выходами блока . Источники информации,, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №458832, кл. G 06 F 15/36, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 551651, кл. 6 06 F 15/36, 1977. .
3. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке Р 2731998/24, кл. G 06 F 15/32 1979.
4. 4.Авторское свидетельство СССР № 404090, кл. 6 06 F 15/32, 1973.

   Фиъ.2