SU962978A1 - Device for determining random process characteristics - Google Patents

Device for determining random process characteristics Download PDF

Info

Publication number
SU962978A1
SU962978A1 SU813254843A SU3254843A SU962978A1 SU 962978 A1 SU962978 A1 SU 962978A1 SU 813254843 A SU813254843 A SU 813254843A SU 3254843 A SU3254843 A SU 3254843A SU 962978 A1 SU962978 A1 SU 962978A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sample
register
input
switch
group
Prior art date
Application number
SU813254843A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Александрович Поляков
Радомир Георгиевич Толпарев
Original Assignee
Военная Орденов Ленина, Октябрьской Революции И Суворова Академия Им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военная Орденов Ленина, Октябрьской Революции И Суворова Академия Им.Ф.Э.Дзержинского filed Critical Военная Орденов Ленина, Октябрьской Революции И Суворова Академия Им.Ф.Э.Дзержинского
Priority to SU813254843A priority Critical patent/SU962978A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU962978A1 publication Critical patent/SU962978A1/en

Links

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНОГО.ПРОЦЕССА(54) DEVICE FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF A RANDOM.Process

Изобретение .относитс  к специали зированным средствам вычислительной техники и может найти применение при определении статистических характе ж .стик случайных величин. Устройство предназначено дл  определени  квантилей при произвольном неизвестном распределении случайных величин. Известно устройство дл  вычислени  статистических моментов случайных процессов, содержащее центрующий фильтр, два умножител , два квадратрра, интегратор и два усреднител  II . Это устройство позвол ет определить третий и четвертый центральные моменты случайного процесса, но не позвол ет определить квантили распределени . Наиболее близким ни нс значению и технической сущности к предлагаем му  вл етс  устройство определени  квантил , которое определ ет выборо ную медиану, содержащее два счетчика , блок элементов И, два триггера, дифференцирующий элемент,. два генератора импульсовf три элемента И, элемент НЕ 2j. Недостатком прототипа  вл етс  ограниченность решаемых им задач. Он может определить только один квантиль - выборочную медиану, что снижает эффективность устройств, в которых он используетс . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем определени  заранее заданного числа требуемых квантилей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее счетчик импульсов, счетчик числа инверсий, генератор импульсов,: группу элементов И, п1ервые входы которых объединены.дополнительно введены регистр буферной пам ти, группа переключателей , регистр, схема сравнени , два коммутатора, группы сумматоров , масштабных усилителей и блоков вычитани , причем вход регистра буферной памдти  вл етс  входом устройства, выход разр да регистра буферной пам ти соединен с входом запуска генератора импульсов, а информационный выход регистра буферной пам ти соединен с информационным входом регистра, тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, второй выход которого соединен с входом счетчика импульсов ,управл ющими входами первог и второго коммутаторов, информационные выход -л каждого регистра соединены с соответствующими им входами первого коммутатора и ключей первыми входами элементов И группы, выход первого разр да регистра соеди нен с первым входом первого переклю чател  группы, информационный выход i-ro разр да (i 2, N--1) соединен с вторьв входом ()ro переключател  и первым-входом i-ro переключа , тел  группы, выход последнего N-ro разр да регистра соединен с вторым входом (N-l)-ro переключател  группы , первый и второй выходы i-ro переключател  (i 1 , N-1) соединены соответственно с входа.ми i-ro и fi+l)-ro разр дов регистра, оба выхода первого KOMiviyTaTopa соединены с с соответствующими входами схемы сравнени , выход которой соединен с информационным входом второго коммутатора и с информационным входом счетчика числа инверсий, установочный вход которого соедин.ен с выходом счетчика импульсов, а выход счетчика числа инверсий соединен с входом останова генератора импульсов и с вторыми входами элементов ,И группы, i-й выход (i 1, N-1) второго коммутатора соединен с управл ющим входом i-ro переключател , выходы, элементов И группы  вл ютс  первой груп пой выходов устройства, первый и второй входы i-ro блока вычитани  группы (i 1, N-1} соединены с выходами i-ro и Cil)ro элементов И группы соответственно, выход каждого блока вычитани  через соответствую ,щий масштабный усилитель подключен к одному из входов соответствующего сумматора группы, выходы которых  вл ютс  второй группой выходов устройства , другой вход i-ro сумматора группыЦ 1, N-1) подключен к выходу i-ro элемента И группы. На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  определени  характеристик случайного процесса. Устройство содержит регистр 1 буферной пам ти, генератор 2 импульсов , переключатели 3, регистр 4, первый коммутатор 5, счетчик 6 им- пульсов, счетчик 7 числа инверсий, схему 8, сравнени , второй ко 1мутатор 9, группу элементов И 10, блоки 11 вычитани , масштабные усилители 12, сумматоры 13, выходы 14 устройства дл  определени  квантилей. Устройство реализует следующий алгоритм определени  квантилей. На его вход поступает последовательност независимых отсчетов из некоторой генеральной совокупности х, интегральный закон распределени  Р(х) и ллотность веро тности f(х) которой неизвестны. Из этой последовательности устройство дл  определени  квантилей периодически делает выборку из N независимых значений (х , х,, .. и перестраивает ее в вариационный р д, т.е. ранжирует в соответст; ви|{ с условием Х(7 . , . . . ёХ(7 « NJ- Индекс i означает номер член а выборки .в ранжированном р ду Ci 1,2,..,,N). Известно., что ранжированна  выборка обладает особыми св.ойствами. Номер члена выборки в ранжированном р ду i позвол ет заранее, не зна  конкретного значени  этого члена выборки Х(-)И вида F(x) , достаточно точно оценить соответствующую ему величину F(x.) Р по выражению (i) F(X(-7) - Р; j,T,-T . Конкретное значение члена выборки X/.-J получаетс  после ранжировани . Таким образом, в совокупности обеспечиваетс  вс  Необходима  дл  формировани  квантил  Хр информаци . Из выражени  .(1) очевидно, что при определении квантилей х-, соответствующих заданным -значени м, ве-. ро тностей Р; (J 1,2,...,k), при известном объеме выборки N можно з.аранее определить номера членов выборки в ранжированном р ду (i , которые соответствуют искомым квантил м . Приравн в получим ( i)/ Р.| CN-M (2) в св зи с тем, что заданные значени  Р; могут быть любЬ1МИ, величина (i),j может быть негХелочисленной. Поскольку дробных номеров, выборки не бывает, определ ют ближайший меньший номер члена выборки в ранжированном р ду. Дл  этого необходимо вз ть целую часть от выражени  (2) (i). P -CN+I, (3 где Е3 означает целую часть от . ( i). . однако конкретное значе.ние члена выборки с номером, определенным таким образом, не будет т.очно соответствовать искомог у квантилю. Дл  определени  более точного значени  необходима интерпол ци  между ближайщими меньшим и большим членами выборки. Дол  интерпол ции подсчитываетс  заранее по разности выражений (2) и (.3). Af C.i,j - E(i)/lThe invention relates to specialized means of computer technology and can be used in determining the statistical characteristics of random variables. The device is designed to determine quantiles for an arbitrary unknown distribution of random variables. A device for calculating the statistical moments of random processes is known, comprising a centering filter, two multipliers, two quadratures, an integrator, and two averagers II. This device allows you to determine the third and fourth central points of a random process, but does not allow you to determine the distribution quantiles. The closest to the value and technical essence to the proposed method is the quantile determination device, which determines the selected median, containing two counters, a block of elements And, two triggers, a differentiating element ,. two pulse generators; three elements AND; element NO 2j. The disadvantage of the prototype is the limited nature of its tasks. It can define only one quantile, the selective median, which reduces the efficiency of the devices in which it is used. The purpose of the invention is to expand the functionality by defining a predetermined number of quantiles required. The goal is achieved by the fact that a device containing a pulse counter, inversion number counter, pulse generator, A group of elements AND, the first time whose inputs are combined. A buffer memory register, a group of switches, a register, a comparison circuit, two switches, adders groups are added. , scale amplifiers and subtractors, the input of the buffer memory register is the device input, the output of the register of the buffer memory is connected to the trigger input of the pulse generator, and the information output is the buffer memory is connected to the information input of the register, the clock input of which is connected to the first output of the pulse generator, the second output of which is connected to the input of the pulse counter, the control inputs of the first and second switches, the information output -l of each register is connected to the corresponding inputs of the first switch and keys with the first inputs of AND elements of the group, the output of the first digit of the register is connected to the first input of the first switch of the group, the information output of the i-ro digit (i 2, N - 1) is connected with the second input () ro switch and the first-input i-ro switch, group bodies, the output of the last N-ro register bit is connected to the second input (Nl) -ro of the group switch, the first and second outputs of the i-ro switch (i 1, N -1) connected to the input of the i-ro and fi + l) -ro register bits, respectively; both outputs of the first KOMiviyTaTopa are connected to the corresponding inputs of the comparison circuit, the output of which is connected to the information input of the second switch and the information input of the inversion number counter whose setup input is connected to the output of the pulse counter, and The inversion counter output is connected to the pulse generator stop input and to the second inputs of the elements, AND groups, the i-th output (i 1, N-1) of the second switch is connected to the control input of the i-ro switch, the outputs, elements And groups are the first group of device outputs, the first and second inputs of the i-ro subtraction unit of the group (i 1, N-1} are connected to the i-ro and Cil outputs) ro elements AND groups, respectively, the output of each subtraction unit is connected via a corresponding scaling amplifier to one of the inputs of the corresponding group adder, outputs which are the second group of outputs of the device, another input of the i-ro adder group 1, N-1) is connected to the output of the i-ro element AND group. The drawing shows a block diagram of a device for determining characteristics of a random process. The device contains a register 1 of buffer memory, a generator of 2 pulses, switches 3, register 4, first switch 5, counter 6 pulses, counter 7 of the number of inversions, circuit 8, comparison, second switch 1 switch 9, group of elements 10, blocks 11 subtraction, scale amplifiers 12, adders 13, outputs 14 of a device for determining quantiles. The device implements the following algorithm for determining quantiles. At its input comes a sequence of independent samples from some general set x, the integral distribution law P (x) and the density of the probability of which f (x) are unknown. From this sequence, the device for determining quantiles periodically makes a sample of N independent values (x, x ,, .. and rearranges it into a variational series, i.e., ranks according to; vi | with condition X (7.,. yx (7 "NJ-Index i means the number of a member of the sample. in the ranked row Ci 1,2, .. ,, N). It is known that the ranked sample has special properties. The number of the sample member in the ranked row i allows in advance, without knowing the specific value of this member of the sample X (-) AND of the form F (x), it is sufficient to accurately estimate the corresponding value of F ( x.) P by expression (i) F (X (-7) –P; j, T, -T. The specific value of the X /.- J sample term is obtained after ranking. Thus, in aggregate, everything is provided for the formation of quantile Xp information. From expression (1) it is obvious that when determining quantiles x-, corresponding to given values, the values of P; (J 1,2, ..., k), with a known sample size N, h. in advance, determine the numbers of the sample members in the ranked row (i, which correspond to the quantile of interest. Equated to obtain (i) / P. | CN-M (2) because the given values of P; may be any, the value of (i), j may be non-integral. Since there are no fractional numbers, no sample is taken, the nearest smaller member number of the sample in the ranked row is determined. For this, it is necessary to take the integer part of expression (2) (i). P -CN + I, (3 where E3 is the integer part of. (I). However, the specific value of the sample member with the number thus defined will not correspond exactly to what is required by the quantile. To determine a more accurate value, interpolation between the nearest smaller and larger sample terms. The interpolation percent is calculated in advance by the difference of expressions (2) and (.3). Af Ci, j - E (i) / l

Тогда уточненное- с учетом интерпол ции значение квантил , соответствующее заданному уровню веро тности Р; , можно определить из выражени Then the quantile value, which is corrected for interpolation, corresponds to a given probability level P; can be determined from the expression

U); (ШР - %) U); (SR -%)

Выражение (5) представл ет обобщенный алгоритм работы определител  квантилей, обеспечивающих заданный уровень веро тности Р; .Expression (5) represents a generalized algorithm for the operation of quantile determinants that provide a given level of probability P; .

Из выражени  (5) следует, что дл  определени  квантил  х) , соответствующего заранее заданному уровню веро тности Р; при. известном объеме выборки N, можно и необходимо с помощью выражени й (2)-(4) заранее рассчитать номера , ,С(х )j J 1 разр дов регистра, содержащего, ранжированную выборку, и долю интерпол ции .между ними &.J.From expression (5) it follows that for the definition of quantilles x) corresponding to a predetermined level of probability P; at. known number of samples N, it is possible and necessary using expressions (2) - (4) to calculate in advance the numbers,, C (x) j J 1 of the register bits containing the ranked sample, and the interpolation fraction between them & J.

Извл.ека  после ранжировани  выборки из этих разр дов конкретные значени  членов выборки х ) 1 X Г( i)j 1 и лроизйрд  интерпол цию в соответЬтвии с выражением (5), получаем искомое значение квантил  ху). , В том случае, когда из выражени . (2) сразу получаетс  целочисленное значение номера члена выборки в ранжированном р ду ,и из (5) следует, что искомое значение квантил  X(i)j-можно получить пр мо, из. разр да е номером (i) , регистра с ранжированной выборкой. After ranking the sample from these bits, the specific values of the sampling members x 1 x i (i) j 1 and the lead interpolation in accordance with expression (5), we obtain the desired value quantile xy. , In the case when out of expression. (2) the integer value of the sample member number in the ranked row is immediately obtained, and it follows from (5) that the desired value of quantile X (i) j-can be obtained directly from. bit number (i), register with ranked sample.

Количество выводо.в с интерпол цией и без интерпол ции за.висит от заданных уровней веро тности Р; искомых квантилей.The number of outputs in interpolation and without interpolation depends on the given probability levels P; required quantiles.

Этот алгоритм реализован в устройстве дл  определени  квантилей следующим образом. На вход регистра 1 буферной пам ти с определенной скоростью поступает последовательность независимых отсчетов из некоторой генеральной совокупности х .интегральный закон распределени  F(x) и плотность веро тности f(x) которой неизвестны.This algorithm is implemented in a device for determining quantiles as follows. The input of the register 1 of the buffer memory with a certain speed receives a sequence of independent samples from some general set x. The integral distribution law F (x) and the probability density f (x) of which are unknown.

Регистр 1 буферной пам ти после заполнени  выдает сигнал в генератор 2 импульсов. По этому сигналу генератор 2 импульсов выдает на тактовый йход регистра 4 пачку из N импульсов . Под воздействием тактовых импульсов значени  последовательности из р.егистра 1 буферной пам ти последовательно поступают через информационный вход в регистр 4 объемом N разр дов. Таким образом, в основном регистре 4 образуетс  неI упор доченна  выборка из значенийRegister 1 of the buffer memory, after filling, generates a signal to the generator of 2 pulses. According to this signal, the generator of 2 pulses sends out 4 pulses of N pulses per clock register input. Under the influence of clock pulses, the sequence values from the register of register 1 of the buffer memory are successively received through the information input into register 4 with the volume of N bits. Thus, in the main register 4, an II is formed ordered by a sample of values

С J i . , . . . , ,With J i. , . . ,,

Частота следовани  тактовых имгпульсов выбираетс  таким .образом, чтобы согласовать скорость поступлени  исходной последовательности-на вход регистра 1 буф.ерной пам ти соThe clock frequency of the clock pulses is chosen in such a way as to match the rate at which the source sequence arrives at the input of register 1 of the buffer memory with

скоростью записи выборки в регистр 4 и скоростью ее обработки. Значени  выборки одновременно с записью в регистре 4 через информационные выходы каждого разр да регистра 4the write speed of the sample in register 4 and the speed of its processing. Sample values simultaneously with recording in register 4 via information outputs of each bit of register 4

устанавливаютс  на соответствующих им входах первого коммутатора 5, переключателей 3 и соответствующих м входах калодого из .элементов И 10 группы.are mounted on the respective inputs of the first switch 5, the switches 3 and the corresponding m inputs of the code from the AND 10 group.

Генератор 2 импульсов, закончив выдачу пачки из N тактовых импульсов начинает выдавать непрерывную послеовательность синхроимпульсов, поступающих на синхровходы первогоThe generator of 2 pulses, having completed the issuance of a pack of N clock pulses, begins to produce a continuous succession of sync pulses fed to the sync inputs of the first

коммутатора 5, второго коммутатора 9 и на вход счетчика 6.switch 5, the second switch 9 and the input of the counter 6.

Под воздействием последовательности синхроимпульсов и в такт с. нии начинаетс  процедура упор дочени  (ранжировани ), выборки. Частота следовани  синхроимпульсов выбираетс  такой, чтобы максимально сократить врем  ранжировки выборки.Under the influence of a sequence of clock pulses and in time with. The procedure of ordering (ranking) of the sample begins. The clock frequency is chosen such as to minimize the sampling ranking time.

Процедура ранжировки основана наThe ranking procedure is based on

алгоритме попарной перестановки.pairwise permutation algorithm.

При первом просмотре каждой значение выборки сравниваетс  с соседним значением . Пара значений выборки , дл  котррых справедливо неравенство 7 , мен ютс  местами. Таким образом, член выборки, имеющий наибольшее значение, уже при первом просмотре займет место X(j) . Попарное сравнение и перестановка членов выборки продолжаетс  до тех пор, пока не закончитс  процесс ранжировки выборки, т.е. X (х. . S . .. X(N) . .When first viewed, each sample value is compared with a neighboring value. The pair of sample values, for inequality 7, is interchanged. Thus, the most significant member of the sample will take the place of X (j) already at the first viewing. Pairwise comparison and rearrangement of the sampling members continues until the sampling ranking process, i.e. X (x. S. .. X (N)...

Факт выпрлнени  неравенства 7 при попарном просмотре выоорки  вл етс  инверсией, а функци  суммы инверсий определ етс  выражениемThe fact that the inequality 7 is true for the pairwise view of a winnings is an inversion, and the function of the sum of inversions is determined by the expression

. .   . .

U(x. , х) О, X, - х. .U (x., X) O, X, - x. .

Значение Т вычисл етс  при каждрм Цикле попарного сравнени  и перестановки членов выборки. Признаком окончани  ранжировки выборки  вл етс  значение Г 0.The value of T is calculated for each Cycle of pairwise comparison and permutation of the members of the sample. The sign of the end of the sampling ranking is the value of.

Покажем на простом числовом приере , что алгоритм попарной перестановки приводит к ранжированию выборки . Пусть члены неупор доченной выборки объема N 4 прин ли следующие значени  1, 4, 3, 2.We show on a simple numerical prier that the pairwise permutation algorithm leads to the ranking of the sample. Let the members of a random sample of volume N 4 take the following values 1, 4, 3, 2.

Результат перестановок членов выборки в зависимости от инверсий дл  каждого цикла просмотра показаны в таблице.The result of permutations of the sample members depending on the inversions for each viewing cycle is shown in the table.

Claims (1)

1.Авторское свидетельство СССР №330463, кл. G 06 G 7/52, 1972.1. USSR author's certificate №330463, cl. G 06 G 7/52, 1972. 2,Авторское свидетельство СССР №744606, кл. G Q6 F 15/36, 1977 (прототип)о2, USSR Author's Certificate No. 744606, cl. G Q6 F 15/36, 1977 (prototype) about
SU813254843A 1981-02-27 1981-02-27 Device for determining random process characteristics SU962978A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813254843A SU962978A1 (en) 1981-02-27 1981-02-27 Device for determining random process characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813254843A SU962978A1 (en) 1981-02-27 1981-02-27 Device for determining random process characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU962978A1 true SU962978A1 (en) 1982-09-30

Family

ID=20945559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813254843A SU962978A1 (en) 1981-02-27 1981-02-27 Device for determining random process characteristics

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU962978A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4135249A (en) Signed double precision multiplication logic
KR100220672B1 (en) Time interval measurer having parallel architecture
SU962978A1 (en) Device for determining random process characteristics
RU2158955C1 (en) Apparatus for selecting rational decisions
SU1267365A1 (en) Device for checking process control quality indexes
SU1642479A1 (en) Device of determination of random-process characteristics
SU826346A1 (en) Random pulse generator
SU1425631A1 (en) Digital function generator
SU588550A1 (en) Random pulse stream generator
RU2042187C1 (en) Device for generation of uniform distribution of random integers
SU875328A1 (en) Two-scale time interval meter
SU894592A1 (en) Digital frequency meter
SU903873A1 (en) Generator of random numbers for simulating general population by objects of a sample
SU999144A1 (en) Random number generator
RU2253147C1 (en) Device for determining characteristics of a random process
SU836633A1 (en) Random number sensor
SU1173419A1 (en) Correlator
SU1164704A1 (en) Random process generator
SU744532A1 (en) Random process generator
SU1401476A1 (en) Device for simulating failures in electronic circuits
SU477420A1 (en) Processor for online correlation analysis
SU744527A2 (en) Device for stochastic computations
SU652982A1 (en) Component-sorting apparatus
SU1003315A1 (en) Device for control of pulse repetition period
SU378826A1 (en) RANDOM NUMBER GENERATOR