Телеизмерительная система

 

ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА по авт.св. № 805380, отличающ а я с я тем, что,с целью повышения точности телеизмерительной системы, в нее введены блок определения дисперсии сигнала, блок определения дисперсии шума и в каждыйиз информационных каналов фильтр нижних частот, первый вход и выход которого подключены соответственно между выходом блока памяти и соответствующим входом блока обратного ортогонального преобразования Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока определения дисперсии сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одного из информационных каналов, (N-1) выходы блока обратного ортогонального преобразования Уолта подключены к выходам системы, N-й вькод подключен к входу блока определения дисперсии шума, выход которого соединен с объединёнными третьими входами фильтров нижних частот всех информационных каналов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СИИ Х

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 805380 (21) 3544314/18-24 (22) 25.01.83 (46) 23.04.84. Бюл. Ф 15 (72) Л.Г.Журавин, Е.И.Семенов, О.В.Нечаева и И.А.Черкасская (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621.398(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 805380, кл. G 08 С 19/00, G 08 С 15/00, 1979 (прототип).

2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. N. "Энергия", 1972, с.92-95. (54) (57) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА .по авт.св. У 805380, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что,с целью повышения точно"ти телеизмерительной системы, в нее введены блок определения дис„„Я0„, 1088049 А

gag 0 08 С 19/00; G 08 С 15/00 персии сигнала, блок определения дисперсии шума и в калдый из N информационных каналов фильтр нижних частот, первый вход и выход которого подключены соответственно между выходом блока памяти и соответствующим входом блока обратного ортогонального преобразования Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока определения дисперсии сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одного из информационных каналов, (N-1) вы-: ходы блока обратного ортогонального преобразования Уолша подключены к вы- Я ходам системы, М -й выход подключен к входу блока определения дисперсии шума, выход которого соединен с объединенными третьими входами фильтров нижних частот всех информационных каналов.

049 2 введены блок определения дисперсии сигнала, блок определения дисперсии шума и в каждый из N информационных каналов фильтр нижних частот, первый вход и выход которого подключены соответственно между выходом блока памяти и соответствующим входом блока обратного ортогонального преобраэо« вания Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока определения дисперсии сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одного иэ информационных каналов, (И-1) выходы блока .обратного ортогонального преобразования Уолша подключены к выходам системы, N-й выход подключен к входу блока определения дисперсии шума, выход которого соединен с объединенными третьими входами фильтров нижних частот всех информационных каналов.

Благодаря этому в каждом информационном канале реализуется режим фильтрации, близкий к оптимальному.

На чертеже изображена структурная схема системы.

Телеиэмерительная система содержит на передающей стороне датчики 1, блок

2 прямого ортогонального преобразования Уолша, коммутатор 3, аналого5 считывания, передатчик 6, канал

7 связи, на приемной стороне блок 8 промежуточной памяти, цифроаналоговый преобразователь 9, дешифратор 10 адреса, информационные каналы 11, состоящие из элементов И 12, ключей 13, блоков 14 памяти и фильтров 15 нижних частот, кроме того, система .содержит фильтр 16 нижних частот, блок

17 вычитания, блок 18 сравнения, блок 19 определения дисперсии сигнала, блок 20 определения дисперсии шума, блок 21 обратного ортогонального преобразования Уолша.

Датчики 1 преобразуют входные телеметрируемые параметры в нормированный сигнал, например напряжение постоянного тока. Один из датчиков

1 формирует эталонную величину (например, первый).

Блок 2 прямого и блок 21 обратного ортогонального преобразования

1 1088

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, может быть применено в телеметрии и .телеуправлении.

По основному авт.св. 9 805380 известна телеизмерительная система, содержащая на передающей стороне N датчиков, выходы которых подключены к входам блока прямого ортогонального преобразования Уолша,выходы которого fO соединены с входами коммутатора, первый выход которого непосредственно, а второй выход через аналого-цифровой преобразователь соединены соответственно с первым и вторыми входами 15 блока считывания, выход блока считывания через передатчик подключен к каналу связи, на приемной стороне к каналу связи подключен блок промежуточной памяти, первый выход кото- 20 рого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, второй вы1 ход — с входом дешифратора адреса, блок вычитания, выход которого соеди," нен непосредственно и через фильтр нижних частот соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, и в каждом из N информационных каналов блок памяти, ключ и элемент И, выход которого соединен с первым 30 входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом ключа, выходы ключей всех информационных каналов объединены и соединены с первым входом блока вычитания, выход цифро-ана-З5 цифровой преобразователь 4, блок логового преобразователя соединен со вторым входом блока вычитания и с объединенными вторыми входами блоков памяти информационных каналов, выход блока сравнения соединен 40 с объединенными первыми входами элементов И, выходы дешифратора адреса с объединенными вторыми входами элемента И и ключа соответствующих информационных каналов, выходы 45 блоков памяти информационных каналов с соответствующими входами блока обратного ортогонального преобразования Уолша, выходы которого соединены с выходами системы Г13.

Недостатком известной системы является большая погрешность при высоком уровне сбоев.

Цель изобретения — повышение точности телеизмерительной системы при высоком уровне сбоев.

Указанная цель достигается тем, что в телеизмерительную систему

1088049

Уолша выполняют функцию линейного ортогонального преобразования где W u W " - матрицы прямого и обратного преобразования Уолша (W = Я "), и легко реализуются на основе сумматоров, так как эле- 10 менты матрицы 0 = М " принимают значения +1.

Коммутатор 3 является адаптивным: в нем на каждом такте определяется канал с максимальной погрешностью аппроксимации сигнала, который подключается на вход преобразователя 4.

Блок 5 считывания предназначен для преобразования параллельного кода в последовательный, передатчик б н канал связи 7 — для передачи информации на расстояние, блок 8 промежуточной памяти — для формиро вания кода адреса (первый выход) и кода отсчета (второй выход) и реа-. yg лизуется на основе сдвигающего регистра.

Преобразователь 9 формирует на своем выходе аналоговое напряжение, соответствующее коду на входе, де- Э0 шифратор 10 адреса — логический сигнал "1" на одном из своих выходов в соответствии с входным кодом, элементы И 12 — сигнал "1" при появлении сигналов "1" на обоих своих входах.

Ключи 13 служат для передачи входного напряжения на свой выход при . появлении сигнала "1" на управляющем. входе. 40

Блоки 14 памяти предназначены для запоминания на своем выходе входного напряжения, фильтры 15 нижних частот для сглаживания входных сигналов.

Граничная частота фильтров 15 изме". !5 няется в соответствии с напряжениями на .их управляющих вторых входах: граничная частота увеличивается при возрастании напряжения на входе, связанном с блоком 19, и уменьшает- 50 сч при возрастании напряжения на ч входе, связанном с блоком 20. Блоки

19 и 20 могут быть реализованы последовательным соединением квадратора и усредняющего устройства g2).

Фильтры 15 регулируются на основе знания уровня шума (суммарной погрешности) и уровня полезного сигнала. В каждый момент граничная частота устанавливается такой, чтобы минимизировать суммарную погрешность, состояющую из погрешности от ограничения спектра сигнала, погрешности от задержки сигнала на время запаздывания фильтров и сглаженных погрешностей сбоев и дискретиэации.

Фильтр 16 нижних частот предназначен для сглаживания последовательности входных импульсов, полоса воспроизводимых фильтром нижних частот должна быть существенно меньше, чем тактовая частота всего устройства. При этом коэффициент передачи фильтра цолжен быть таким, чтобы из входной последовательности одинаковых импульсов формировалось постоянное напряжение с амплитудой, равной утроенной амплитуде входных импульсов.Такое соотношение необходимо для обнаружения одиночных сбоев отсчетов или адресов телеметрируемых сигналов при адаптивной дискретизации на основе нулевой экстраполяции.

Блок 17 вычитания формирует на своем выходе модуль разности напряжений, именяцихся на его входах, блок

18 сравнения формирует на выходе сиг- нал ":1", если напряжение íà его вто-ром входе больше, чем напряжение на первом входе, в противном случае выходной сигнал блбка сравнения соответствует логическому нулю.

Блоки 19 и 20 определения дисперсии соответственно сигнала и шума определяют уровень полезности сигнала и шума соответственно.

Блок 20 стоит в том канале, который соответствует датчику 1, формирующему эталонную величину, это позво- . лит знать на приемной стороне уровень суммарной погрешности (на чертеже соответствует первому информационному каналу 11).

Предлагаемая система работает следующим образом;

Сигналы от датчиков 1 преобразуются в блоке 2, выходные напряжения которого через коммутатор 3 и преоб- . разователь 4 в виде кода отсчета по-. ступает на вход блока 5 считывания, на другой вход которого поступает од адреса опрашиваемого сигнала.

Код адреса и код отсчета сигнала

8(Т) поступают через канал 7 связи в блок 8, где они разделяются на со1088049

10 ответствующие выходы: код адреса управляет состоянием дешифратора IO адреса,а код отсчета в преобразователе 9 преобразуется в соответствующее напряжение, подаваемое на входы всех 5 блоков 14 памяти и блока 17 вычитания. На второй вход блока 17 вычитания приходит через соответствующий ключ 13, открытый дешифратором 10, выходное напряжение определенного блока 14 памяти и в соответствии с кодом адреса. Если напряжение, соответствующее разности входных напряжений и формируемое на входе блока 17 вычитания, меньше, чем напряжение на втором входе блока 18 сравнения, то на выходе последнего сохраняется "1", вследствие чего срабатывает соответствующий элемент И 12 и выходное напряжение преобразователя 9 запоминается соответствующим блоком 14 памяти, а также, пройдя через фильтр 15, попадае на вход блока 21. Все фильтры

I5 настраиваются одинаково с помощью блока 20 и блока 19, так как при груп- повом измерительном представлении некоррелированных сигналов одинаковы статистические характеристики всех компонент вектора сигналов ((t).

Если же модуль разности больше напряжения на втором входе блока 18 сравнения, то записи напряжения пре-образователя 9 в соответствующий блок 14 памяти не произойдет (обнаружится тогда сбой). Одиночный сбой .35 существенно не влияет на выходной уровень фильтра 16, поэтому и уровень обнаруживаемых сбоев почти не изменяется и остается малым до тех пор, пока не увеличится частота сбоев, что происходит при увеличении вероят" ности сбоя символа в канале связи.

Уровень обнаруживаемых сбоев будет постепенно возрастать до максимальной величины входного сигнала. Одновременно будет уменьшаться граничная частота фильтра 15 нижних частот, т.е. в большей степени будет сглаживаться погрешность от сбоев.

Таким образом,. в каждом информационном канале 11 организуется режим фильтрации, близкий к оптимальному, что увеличивает точность при . большом уровне помех в канале 7 связи (приблизитепьно в 15-20 раз).

Например, при синусоидальной форме сигнала с коэффициентом сжатия К,„ =

1,56, числе каналов в системе

N = 16, максимальной погрешности экстраполяции IX и вероятности сбоев

Р = 10 средняя частота сбоев

f < больше частоты сигнала Йс пример" но в с1 раз:

1 200 Й I

cb с6 сЕ с . с сх или, подставляя заданные значения коэффициента сжатия, максимальной погрешности экстраполяции, вероятности сбоев и число каналов, получим

1 у ZOO Ü О

-2

, .ь

Таким образом, путем настройки фильтров нижних частот на оптимальную полосу воспроизводимых частот уменьшаем дисперсию шумов (от сбоев) в 15-20 раз.

1088049

Составитель, Н. Бочарова

Редактор С.Патрушева Техред И.Асталош Корректор А.Ильин

Заказ 2678/48 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4