Телеизмерительная система

 

ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА по авт. св. 845168, о т л и ч а зщ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в нее на приемной стороне введены в каждый информационный канал перестраивае «aй фильтр нижних частот, дисперсиометр и сумматор, выход которого подключен к первому входу перестраиваемого фильтра нижних частот, выход которого .соединен с соответствующим выходом система и входом дисперсиометра , выход дисперсиометра каждого информационного канала подключен к соответствукяцему входу сумматоров всех информационных каналов, вторые входы перестраиваемых фильтров нижних частот всех информационных каналов подключены к соответствующему выходу ортогонального преобразователя Уолша.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (11) 3(51) 6 0 8 С 1 9/ 2 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ XOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф (61) 845168

l (21) 3503435/18-24 (22) 22.10 ° 82 (46) 07.02.84. Бюл. Р 5 (72) Л.Х .Журавин, М.A.Êóêóøêèíà, Е.И.Семенов и И.A.×åðêàññêàÿ (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 621 ° 398(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 845168, кл. G 08 С 19/28, 1979 (прототип) . (54)(57) ТЕЛЕИЭМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА по авт. cs. 9 845168, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в нее на

)приемной стороне введены в каждый информационный канал перестраиваеье)й фильтр нижних частот, дисперсиометр и сумматор, выход которого подключен к первому входу перестраиваемого фильтра нижних частот, выход которого .соединен с соответствующим выходом систеьы и входом дисперсиометра, выход дисперсиометра каждого информационного канала подключен к соответствующему входу сумматоров всех информационных каналов, вторые входы перестраиваемых фильтров нижних частот всех информационных каналов подключены к соответствующему выходу ортогонального преобразователя Уолша. 2

1072082

Изобретение относится к телеизмерениям и может использоваться для передачи сообщений по проводным линиям, нолнонодам, радиолиниям и т.п.

По основному авт. св. Р 845168 известна телеиэмерительная система, содержащая на передающей стороне генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соецинен через Формирователь 10 сийхроимпульсов с первым входом сумматора и в каждом информационным канале — ключ,- сумматор и блок памяти и разности, выход блока памяти и разности соединен с первым входом 15 сумматора, выход которого соединен . с первым входом ключа, первый вход блока памяти н разности к второй вход ключа соединены с соответствующим вторым выходом распределителя 20 импульсов, вторые входы блока памяти и разности и сумматора подключены к соответствующему выходу ортогонального преобразователя Уолша, ныход ключа каждого информационного канала соецинен с соответствующим вторым входом сумматора, выход которого подключен к каналу связи, на приемной стороне содержащая селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импуль сон соединен с входом распределителя импульсов и в каждом информационном канале последовательно соединенные ключ и блок памяти, первые входы кгпочей всех информационных каналов и вход селектора синхроимпульсов подключены х каналу связи, вторые входы ключей подключены к соответствующему выходу распределителя импульсов, выход блока памяти каждого информацион-40 ного канала подключен к соответствующему входу обратного ортогонального преобразователя Уолша, выход которо:— . го соединен с выходом системы. В известной сыстеме в обратном ортого- 45 нальном преобразователе Уолша ансамбль :"(4) преобразуется в ансамбль Х" (Ц

ПЪинятый сигнал 7. Ф есть алгебраическая сумма переданного ; (t) и погрешности Ea,i (t) аппроксимации „

-ь -Ф причемса(6) — ЖЕа,о(Ц,где Га,с() — век1 тор погрешностей аппроксимации сигналов С Й) (1) . недостатком системы — прототипа 55 является присутствие компонентов ансамбля текущей погрешности Га(Ц во всех каналах, даже еслк сигнал s

1-ом канале постоянен.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в телеиэмерительную систему на приемной стороне введены в каждый информационный канал перестраиваемый фильтр нижних частот, дисперсиометр и сумматор, выход которого подключен к первому входу перестраиваемого фильтра нижних частот, выход которого подключен к соотнетствующему выходу системы и входу диснерсиометра, выход дисперсиометра каждого .информационного канала подключен к соответствующему входу сумматоров всех информационных каналов, вторые входы перестраиваемых фильтров нижних частот всех информационных каналов подключены к соответствуюЩему выходу обрат його ортогонального преобразователя

Уолша.

B каждом канале осуществляется близкая к оптимальной Фильтрация полезного сигнала с помощью перестраиваемого фильтра нижних частот, полоса пропускания которого тем шире, чем больше дисперсия полезного сигнала, и тем уже, чем выше уровень шума аппроксимации.

На ертеже показана структурная схема системы.

Телеизмерительная система содержит на передающей стороне в каждом информационном канале 1 сумматор 2, блок 3 памяти и разности и ключ 4, сумматор 5, генератор 6 тактовых импульсов, распределитель 7 импульсов, формирователь 8 синхроимпульсов, ортогональный преобразователь

9 Уолша, на приемной стороне н кажцом информационном канале 10 ключ

ll блок 12 памяти, сумматор 13, дисперсиометр 14 и перестраиваеьый фильтр 15 нижних частот, селектор

16 синхроимпульсон, распределитель

18 импульсов, обратный ортогональный преобразователь 19 Уолша и канал

20 связи.

Ортогональный преобразователь 9

Уолша (ОПУ)служит для непрерывного во времени линейного ортогонального преобразования по Уолшу ансамбля независимых между собой входных непрерынных сигналов ), (<) в преобразованный ансамбль p(t)= К ХЮ, где

W — матрица Уолша К-ого порядка.

ОПУ 1 может быть реализован, например, на основе N-входовых сумматоров по числу каналов, коэффициент передачи по каждому входу сумматоров соответствует значению элемента матрицы

Уолша (+1), деленному íà N.

Сумматоры 2 и 5 предназначены для сложения входных сигналов и могут быть реализованы на основе операционных усиЛителей.

Блок 3 памяти и разности (БПР) служит для запоминания сигнала С в точке отсчета и вычисления разности между запомненным значением сигна ла и его текущим значением. Запоминание происходит по заднему фронту

1072082 импульса логического сигнала 1 на его управ л яющем входе .

Ключи 4 и 11 предназначены для передачи входного измерительного сигнала на выходе без искажений при наличии на управляющем входе логической единицы.

Генераторы 6 и 17 служат для генерирования периодической последователь. ности импульсов. Генератор 17 имеет вход для подстройки частот и фазы генерируемых колебаний.

Распределители 7 и 18 по мере поступления входных импульсов формируют логический сигнал 1 поочередно на каждом из своих ныходон.

Формирователь 8 служит для формирования синхронизирующих импульсов, обеспечивающих синхронную рабрту распределителей 7 и 18.

Канал 20 связи служит для переда- 2О чи входного сигнала на расстояние по линии связи и может быть радиоканалом, телефонным каналом и т.п.

Селектор 16 предназначен для выделения из группового АИМ-сигнала 25 синхроимпульсов, отличающихся амплитудными, частотными или фазовыми признаками.

Блоки 12 памяти служат для восстановления непрерывного сигнала из 3р дискрет (выборок) . При нулевой экстраполяции и интерполяции, например, блок 12 памяти может быть просто аналоговым запоминающим элементом (в частности, на основе конденсато- ра) .

Обратный ортогональный преобразователь 19 Уолша предназначен для непрерывного ортогонального преобразования по Уолшу ансамбля сигналон

С (4) в ансамбль) " (1)-й %70 (t)i Для матриц Уолша транспортированная матт рица И полностью совпадает с матрицей W.

Перестраиваемый фильтр 15 нижних частот служит для выделения принимае- 45 мого сигнала н полосе частот, определяемой сигналом на его управляющем входе.

Дисперсиометр 14 служит для формирования выходного сигнала, пропор- 50 ционального дисперсии сигнала, поступающего на его вход, и может быть построен, например, на основе последовательно соединенных квадратичного детектора и фильтра нижних частот.

Сумматор 13 предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального алгебраической сумме напряжений, приложенных к его входам, причем напряжение, поступающее с выхода дисперсиометра собственного канала, суммируется, а других каналов — вычитается с определенным весом. Веса вычитаемых напряжений зависят от номеров каналов и определяются вкладом погрешности аппрок- 65 симации, содержащейся в процессе

С) (О, в шум аппроксимации сигнала Х", (t)

Предлагаемая система работает следующим образом.

Ортогональный преобразователь 9

Уолша непрерывно во времени производит линейное ортогональное преобразование .ансамбля зависимых сигналон

Х (+.) н ансамбль С(Ц=М МХ (t)

В каждом канале 1 блок 3 памяти и разности непрерывно выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевой экстраполяции Е (+)

C(tj)-gt(.,), где (, — момент предыдущего отсчета. В момент очередного отсчета t; погрешность Е (1;) с весом 1/2 суммируется с величиной отсчета С(t(), в результате чего с выхода блока 3 поступает отсчет

Поэтому погрешность аппроксимации ыа приемной стороне станонится знакопеременной на интервале аппроксимации (как при нулевой интерполяции) . Импульсы генератора 6 подаются в распределитель 7, на выходах которого по очереди появляются сигналы, которые управляют работой блока 3 и замыкают соответствующий ключ 4, подключающий выход сумматора 2 к соответствующему входу сумматора 5. На выходе сумматора 5 формируется последовательность амплитудно-модулированных измерительных им— пульсов всех каналов плюс синхроимпульс, т.е. групповой AHM-сигнал, поступающий н канал 20 связи.

На приемной стороне восстановленный АИМ-сигнал разделяется ключами

11 на N канальных сигналов (дискретные последовательности), которые в блоках 12 памяти без задержки во нрЕмени преобразуются в аналоговые сиг-. ф налы C" (1) на основе нулевой экстраполяции с погрешностью аппроксимации на интервале, близкой по характеру изменения к погрешности при симметричной нулевой интерполяции.

Далее в преобразователе 19 насамбль С" (Ц преобразуется в ансамбль

Х ((), который отличается от ансамбля g (4), присутствием текущей погрешности fg (Ф) во всех каналах. %

Каждая составляющая ансамбля y" (1) проходит через свой фильтр 15 и поступает на выход. системы и на вход своего дисперсиометра 14, выходное напряжение которого пропорционально дисперсии составляющей ); (), и данной на его вход. Выходное напряжение дисперсиометра 14 через соответствующие сумматоры 13 стремится расширить полосу пропускания фильтра 15 своего канала и сузить полосу пропускания фильтра 16 всех остальных каналов.

1072082 НИИПИ Заказ 13 1/43 THpcUK 5g g Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул.Проектная, 4

В предлагаемой системе осуществляется близкая к оптимальной фильтрация погрешности (шума) аппроксимации, так как учитывается свойство погрешности дискретизации при нулевой интерполяции и групповом преобразовании по Уолшу: наиболее динамичным телеметрическим сигналам соответствует наименьшая дисперсия шума аппроксимации.

В частности, при единственном динамичном входном .сигнале погрешность аппроксимации в N раз шире по полосе частот, чем в системе с раздельным представлением, что значительно облегчает фильтрацию ее в данном канале беэ искажения полезного сигнала, в то же время шум дискретизации, появляющийся в соседних каналах (практически в шести их

N-l), эффективно подавляется за счет сужения полосы воспроиэведе О ния соответствующих фильтров 15.