Устройство для обработки информациис адаптивным выбором квазиоптимальногоинтервала сглаживания

Устройство для обработки информациис адаптивным выбором квазиоптимальногоинтервала сглаживания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсмик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<щ796894 (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 15.0229 (21) 2726637/18-24 (51) м. к.з с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

G 08 С 19/28

G 08 С 15/06

ГосуявРст®@нныА NolllltcT

СССР но кмаи изобрвтеннА н открытвА

Опублиноеано 15.01.81.Бюллетень М9. 2

Дата опублимоваиия описания 15.01В1 (53) УДК 621. 398 (088.8) (72) Автор изобретения

В.К. Воготов (71) Заявитель Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного знамени высшее техническое училище нм. Н. Э. Баумана (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ С АДАПТИВНЫМ

ВЫБОРОМ КВАЗИОПТИМАЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА

СГЛАЖИВАНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для обработки реализаций нестационарных случайных процессов и может применяться в аппаратуре сбора и обработки данных, в частности в бортовых адаптивных радиометрических системах.

Известно устройство для сглаживания телеметрической информации, со-. держащее элементы И, сумматор, элементы задержки, генератор импуль". сов считывания, пороговый элемент, элементы ИЛИ, счетчик, триггер (1).

Недостаток укаэанного устройства — отсутствие обоснования выбора интервала осреднения и вычисления оценок вероятностей ошибок первого и второго рода при назначении его длительности, которые в свою очередь характеризуют вероятностную меру достоверности принимаемых решений о виде исследуемого процесса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для обработки информации с адаптивным выбором квазиоптимального интервала сглаживания, содержащее аналого-цифровой преобразова" тель, первый вход которого. соединен с первым входом устройства, а второй вход подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого подключены соответственно

% ко второму и третьему входам устройства, второй выход блока. управления соединен с первым входом коррелометра, первый блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом

10 блока вычитания и первым входом блока оценки математического ожидания, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, выход которого подключен ко второму входу корре15 лометра, выход коррелометра соединен с первым выходом устройства. Кроме того, устройство содержит арифметический блок, три выхода которого подключены ко входам блока считыва2О ния (2j.

Недостатки указанного устройства— необходимость про"едения повторных циклов вычислений после корректировки интервала сглаживания и порого25 вой дисперсии, отсутствие обоснованности выбора интервала осреднения в условиях априорной неопределенности о свойствах нестационарной составляющей и распределениях накладываемых вп помех, отсутствие вероятностной меры

796894 достоверности принимаемых решений о виде исследуемого процесса и соответственно выборе интервалов сглаживания.

Цель изобретения — повышение точности устройства (точности статистического анализа нестационарных данных).

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены счетчик, сумматор, второй блок памяти, блоки сравнения, блок вычисления ошибки второго рода, блок вычисления порогов, блок сравнения входных сигналов, первый вход которого объединен со входом счетчика и подключен к выхо ду аналого-цифрового преобразователя, первый выход блока сравнения входных сигналов через последовательно соединенные сумматор и второй блок памяти подключен к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу бло-, О ка вычисления Ошибки второго рода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, первый и второй выходы блока сравнения подключены соответственно ко второму н третьему входам блока сравнения входных сигналов, второй выход и четвертый вход которого соответственно соединены со входом и вторым выходом первого блока памяти, выход счетчика подключен ко второму входу 30 блока вычисления ошибки второго рода, второму входу блока оценки математического ожидания и первому входу блока вычисления порогов, первый и второй выходы которого подключе- 35 ны соответственно ко второму н третьему входам первого блока сравнения, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно со вторьва входом блока вычисле- 4р ния порогов и вторым входом второго блока сравнений, выход блока оценки математического ожидания подключен ко второму выходу устройства.

На чертеже представлена блок-схе- 4$ ма устройства, которое содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 сравнения входных сигналов, сумматор 3, блоки 4 и 5 памяти, первый блок 6 сравнения, счетчик 7, S0 блок 8 вычисления порогов, блок 9 вычисления ошибки второго рода, блок

10 управления, блок 11 оценки математического ожидания, второй блок

12 сравнения, блок 13 вычитания,коррелометр 14.

Устройство работает следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь

1 преобразует информацию, поступающую на вход устройства в дискретную 60 последовательность равноотстоящих значений У, У q, . У „., У . С выхода преобразователя 1 (ЛЦП) преобразованные данные поступают на блок

2 сравнения входных сигналов, в ко- 45 тором происходит последовательное сравнение отсчетов по амплитуде и вычисляется текущее значение числа инверсий Т„ в соответствии с выражением т;= а u(a ), 1 1 )=1+"

О ДМ аУаО

"(" ДМ МУ О,аУ=(У;-У„.);

1, J — индексы суммирования, и — переменный текущий объем выборки, на котором вычисляется текущая ТП статистика.

Выход преобразователя 1 соединен со входом счетчика 7, .который фиксирует общее и число отсчетов, прошедших на блок 2 сравнения входных сигналов. С первого выхода блока 2 результаты сравнения в виде числа инверсий Т„ поступают в сумматор 3, где происходит суммирование инверсий после сравнения и значений входных сигналов, которые передаются затем в блок 4 памяти. Одновременно из блока 2п исходных значений процесса поступает в блок 5 памяти, где они хранятся до прихода разрешающей команды иэ блока 12 сравнения заданной и вычисленной вероятностей ошибок второго рода. С выхода блока. 4 памяти текущее число инверсий поступает

На 6 оК 6 НеНН, ?äe происходит их сравнение с текущими значениями бпорогов (С ) и (С ) ", вычисленными в блоке 8, на входы которого подаются значения числа отсчетов из счетчика 7 и заданного уровня значимости Ы п иэ блока 10 управления. Текущие значения порогов вычисляются по выражениям: рох ъдб

2 2 (1, И1 И ф1--4 пд

2)1 2 2 где Г ц „C < да - соответственно а(В-ная и (1- )аная точки нормального стандартного распределения, б = — объем выборки по числу инверсий, (СЖ") - означает целую п часть С„

Если полученное текущее чйсло инверсий при сравнении в .блоке 6 с порогами (CÄ )„ и (С>)„ отвечает неравенству то на его выходе сигнал отсутствует и на вход блока 2 сравнения входных сигналов поступает очередное (и+ 1)-е значение процесса У(t) и работа

796894 устройства происходит в соответствии с приведенным описанием.

Если же выполняется одно иэ.услоВий (Tn ч (С1 )и, или Тп ((С2)п g соответствующие наличию убывающего или возрастающего тренда в исходных данных), то с выхода блока б сравие" ния на первый вход блаха 9 поступают значения Т», (С„)п или Тп (. ъ3п гни.

С 1п, в котором вычисляется сначала оценка вероятности появления числа инверсий /

Тп

10

2 а далее вероятность ошибки второго .. рода р (n,ô), а на второй вход блока

9 одновременно с выхода счетчика 7 подается значение i n.

Вероятность ошибки второго рода принятия решения о стационариости процесса, когда он на самом деле ие- 20 стационарен, вычисляется в соответствии с выражениями: / (с,) „ "

Р„-=. K C ртИ-р) нр.кТ (Сg" и

ГЗ„"

1п,"= K <9pт0-р) кр т (С j .где С вЂ” число сочетаний иэ S элет ментов по T. 30

Вычисленное значение ошибки подается в блок 12 сравнения, где оно сравнивается с заданной величиной ошибки второго рода п, поступаю" щей из блока .10 управления,. и в сду- 35 чае, если она меньше нли равна п,р Рмва Р) разрешающая команда из блока 12 через блок 2 осуществляет передачу и входных сигналов, хранящихся в блоке 5 40 памяти, s блок 11, где производится оценка математического ожидания, представляющая собой сглаженную оценку нестационарного математического ожи дания на интервале сглаживания дли-: нрй и ! е.. ЛЗЪ ъ в

Если же при сравнении в блоке 12 окажется справедливым неравенство . — яп „ 7, то с его втОрого выхода в блок 2 поступает команда, при которой в блок 2 принимается очередное (n + 1)-е значение исходного процес" са у() с выхода преобразователя 1, и работа устройства продолжается в указанном режиме до выполнения условий (5), после чего устройство уста навливается в исходное-состояние.

Если процесс (т() ведет себя как квазистационарный, т.е. выполня- ф) ется условие (3) после прихода последнего отсчета у„. н, то в этом случае за интервал сглаживания принимается вся длина реализации М, и в блок 11 оценки математического ожидания из блока 5 памяти поступает дополнительно сигнал признака последнего отсчета у и, а сглаженная оценка математического ожидания вычисляется как /

Ч )Ч

Аналогично прй вычислении оценки математического ожидания на последнем интервале сглаживания значение . может не достигнуть величины

В этом случае при i n с выхода счетчика 7 в блок 11 подается сигнал признака у„. м, и эа интервал сглаживания прйнимается величина, равная числу отсчетов, зафиксированному счетчиком 7.

Полученная текущая оценка математического ожидания в виде и сглаженных значений с выхода блока 11 и ис:ходные значения процесса у к уп с выхода блока 7 поступают на второй и первый входы блока 13 вычитания, где производится их последовательное вычитание, а полученный стационарный остаток с выхода блока

13 подается на второй вход коррелометра 14, в котором производится оценка статистических характеристик, :стационарного остатка, поступающих затем на его выход, связанный с первым выходом устройства, а на второй выход устройства из блока 11 подается оценка нестационарного математического ожидания, которая может анализироваться далее известными методами .

Работой всего устройства управляет блок 10, который осуществляет синхронизацию во времени и обеспечивает передачу заданных величин в соответствующие блоки.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность обработки нестационарных данных на 30-35% по сравнению с известным.

Формула изобретения

Устройство для обработки информации с адаптивным выбором квазиоптнмального интервала сглаживания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с первым входом устройства, второй вход — с первым выходом блока управления, первый и второй входы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам устройства, второй выход блока управления соединен с первым входом коррелометра, первый блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания и первым входом блока оценки математического ожидания, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, выход которого подключен ко

796894

ВНИИПИ Заказ 9775/69 Тираж 700 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второму входу коррелометра, выход коррелометра соединен с первым вы-ходом устройства, о т л и ч а ю—

ta e e с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены счетчик, сумматор, второй блок памяти, блоки сравнения, блок вычисления ошибки второго рода, блок вычисления порогов, блок сравнения входных сигналов, первый вход которого объединен со входом счетчика и подключен к выходу аналого-циФрового преобразователя, первый выход блока сравнения входных сигналов че- рез последовательно соединенные сумматор и второй блок памяти подключен к первому входу первого блока срав" нения, выход которого подключен к первому входу блока вычисления ошиб-. ки второго рода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, первый и второй выходы второго блока сравнения подключены соответственно ко второму и третьему входам блока сравнения входных сигна-. лов, второй выход и четвертый вход которого соответственно соединены со входом и вторым выходом первого блока памяти, выход счетчика подключен ко второму входу блока вычисления ошибки второго рода, второму входу блока, оценки математического ожидания и первому входу блока вычисления порогов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам первого блока сравнения, третий и четвертый выходи блока управления соединены соответственно.со вторым входом блока вычисления порогов и вторым входом второго блока сравнения, выход блока оценки математического ожида35 ния подключен ко второму выходу устройства.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

;ф Р 456293, кл. G08 С 19/28 1973.

2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972, с. 219-220 (прототип).