Статистические свойства суммы членов усеченного вариационного ряда
Введено понятие усеченной порядковой статистики. Выведены аналитические выражения для математических ожиданий и дисперсий усеченных порядковых статистик для двух вариантов задания порога отсечения: порога, определяемого квантилем функции распределения, и порога, определяемого номером члена вариационного ряда.
Statistical characteristics to sum of terms of truncated variational series.pdf Рассматривается задача определения математического ожидания и дисперсии суммы членов вариационного ряда (порядковой статистики) в случае, когда отбрасывается фиксированное число меньших членов вариационного ряда (усеченная порядковая статистика (УПС)) для двух вариантов задания порога отсечения: порога, фиксированного по заданному квантилю функции распределения, и порога, фиксированного по заданному номеру члена вариационного ряда, при условии, что статистические свойства членов вариационного ряда могут быть описаны центральным ^-распределением с n степенями свободы. Задачи, которые могут быть описаны такой моделью, возникают при обработке результатов спектрального анализа, вибрационных испытаний, обработке гидроакустической информации и в других задачах, в которых используется энергетический критерий обнаружения [1]. Ранее в работе [2] методами математического моделирования была исследована модель эвристической двухпороговой системы обнаружения сигнала, в которой применение усеченной порядковой статистики в случае, когда известны дисперсии сигнала и шума, позволяет при фиксированной вероятности ложных тревог получить существенный выигрыш в вероятности обнаружения по сравнению с традиционной системой обнаружения. В настоящей работе приводится теоретическое обоснование алгоритма работы этой эвристической двухпороговой системы обнаружения сигнала. 1. Моменты усеченной порядковой статистики Рассмотрим выборку, состоящую из m случайных величин Xi: (Хь...,Х,...,Хт}. Пусть случайная величина Xi описывается функцией плотности распределения f (x) = 7" kn (), x ^ 0 , (1) где kn(^) - плотность центрального х2-распределения с n степенями свободы, с2 -дисперсия. Сравним статистические свойства случайных величин Z, V и W, сформированных из случайной выборкиXi (1 < i < т) тремя различными способами: m 1) Z =£ Xi имеет центральное х2-распределение с nm степенями свободы, i=1 математическим ожиданием (2) |Z = nmo , gZ = 2nmc4, дисперсиеи и в силу центральной предельной теоремы при достаточно больших значениях m ее функция плотности распределения нормализуется, т.е. Z ~ N(|Z, a2Z). m 2) V = £ Х(П, (4) i=l где X(i) (1 < i < m) - упорядоченные величины (порядковые статистики) статистики Х, такие, что Х(1) < Х(2)
Ключевые слова
порядковая статистика,
моменты случайной величины,
системы обнаружения,
математическое моделирование,
order statistics,
moments of random quantity,
detection systems,
mathematical modelingАвторы
Рудько Игорь Михайлович | Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук (г. Москва) | кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории статистического анализа и математических методов обработки информации в системах управления | igor-rudko@mail.ru |
Всего: 1
Ссылки
Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Т. 2. М.: Сов. радио, 1968. 504 с.
Рудько И.М. Исследование методами математического моделирования двухпороговой системы обнаружения сигналов // Информационные технологии и математическое моделирование. Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием.
Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971. 1108 с.
Дэйвид Г. Порядковые статистики. М.: Наука, 1979. 336 с.
Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Т. 1. М.: Сов. радио, 1969. 752 с.
Рудько И.М. Применение порядковых статистик в задачах обнаружения // IX Международная конференция «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO'12, Москва, 30 января - 2 февраля 2012, С. 1101-1116.