Устройство для передачи телеметрической информации

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАШ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОП ИНФОРМАЦИИ, содержащее коммутатор, первые входы которого подключены к информационным входам устройства, выход коммутатора через преобразователь аналог-код подключен к первому входу регистра, синхронизатор , выход которого подключен через элемент задержки к входу, первого счетчика, второму входу коммутатора и второму входу регистра, первый выход первого счетчика подключен через второй счетчик к первому выходу устройства , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности передачи информации, в него введены блок постоянной памяти, блок оперативной памяти,.вычитатели, делитель, умножитель, сумматор, дешифраторы, выход регистра подключен к объединенным первым входам первого дешифратора , блока оперативной памяти первого вычитателя, выход первого дешифратора через второй дешифратор подключен к первым управляющим входам блока оперативной памяти и блока постоянной памяти, первый и второй выходы блока оперативной памяти подключены соответственно к первому входу второго вычитателя и объединенным вторым входам второго и первого вычитателя, третьи выходы блока оперативной памяти подключены к соответствующим вторым входам первого дешифратора, выход второго вычитателя подключен к первому входу делителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к второму выходу устройства, выход первого вычитателя подключен к пер- , вому входу умножителя, выход которого подключен к второму входу делителя, первый и второй выходы блока -постоян-г ной памяти подключены соответственнр к первому входу третьего вычитателя и объединенным вторым входам второго вычитателя и сумматора, выход третьего вычитателя подключен к второму входу умножителя, третий вход сумматора объединен с первым входом третьего дешифратора и подклюОд чен к выходу синхронизатора, выход первого счетчика подключен к второму входу третьего дешифратора, выходы которого подключены к вторым управляющим входам блока оперативной памяти. 2. Устройство по п. 1, о т л и«чающееся тем, что блок оперативной памяти содержит регистры и элементы ИЛИ, первый выход каждого регистра, кроме последнего, подключен к соответствующему входу первого элемента ИЛИ, второй выход каж;того регистра, кроме первого, подключен к соответствующему входу второго

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

PECrlysëèH

82 А

09) (И) зЮВ G 08 С 19/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ (21) 3569817/18-24 (22) 21.03.83 (46) 07.06.84; Бюл. М- 21 (72) Т.А.Мустафин (71) Ордена Ленина институт проблем управления (53) 621.398(088.8) (56) 1. Алиев Т.М., Сейдель Л.Р.

Автоматическая коррекция погрешностей и цифровых измерительных приборов.

M. "Энергия", 1975, с. 25.

2. Агаджанов П.А., Горшков Б.М.

Основы радиотелеметрии. М., Воениздат, 1971, с. 118 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ

ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее коммутатор, первые входы которого подключены к информационным входам устройства, выход коммутатора через преобразователь аналог-код подключен к первому входу регистра, синхронизатор, выход которого подключен через элемент задержки к входу. первого счетчика, второму входу коммутатора и второму входу регистра, первый выход первого счетчика подключен через второй счетчик к первому выходу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности передачи информации, в него введены блок постоянной памяти, блок оперативной памяти,.вычитатели, делитель, умножитель, сумматор, дешифраторы, выход регистра подключен к объединенным первым входам первого дешифратора, блока оперативной памяти первого вычитателя, выход первого дешифратора через второй дешифратор подключен к первым управляющим входам блока оперативной памяти и блока постоянной памяти, первый и второй выходы блока оперативной памяти подключены соответственно к первому входу второго вычитателя и объединенным вторым входам второго и первого вычитателя, третьи выходы блока оперативной памяти подключены к соответствующим вторым входам первого дешифратора, выход второго вычитателя подключен к первому входу делителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к второму выходу устройства, выход первого вычитателя подключен к первому входу умножителя, выход которого ® подключен к второму входу делителя, первый и второй выходы блока -постоян-. ной памяти подключены соответственнр к первому входу третьего вычитателя и объединенным вторым входам второго вычитателя и сумматора, выход третьего вычитателя подключен дс второму входу умножителя, третий вход сумматора объединен с первым входом третьего дешифратора и подключен к выходу синхронизатора, выход первого счетчика подключен к второму входу третьего дешифратора, выходы которого подключены к вторым управляющим входам блока оперативной памяти.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок оперативной памяти содержит регистры и элементы ИЛИ, первый выход каждого регистра, кроме последнего, подключен к соответствующему входу первого элемента ИЛИ, второй выход каждого регистра, кроме первого, подключен к соответствующему входу второго элемента HJIH, первые входы всех регистров объединены и подключены к первому входу блока оперативной памяти, вторые входы попарно объединенных регистров подключены к соот- . ветствующим первым управляющим входам блока оперативной памяти, третьи входы регистров подключены к соответствую1096682 щим вторым управляющим входам блока оперативной памяти, выход первого элемента ИЛИ, выход второго элемента

ИЛИ и вторые выходы первого и последнего регистра, третьи выходы осталь- . ных регистров подключены соответственно к первому, второму и третьим выхо-, дам блока оперативной памяти.

Ф

Изобретение относится к технике передачи на расстояние измерительной информации и может быть использовано в устройствах передачи телеметрической информации. 5

Известен аналого-цифровой преобразователь с автоматической коррекцией, содержащий блок аналог-код, блок код-аналог, счетчик коммутатор вычислительный блок (1 ). 10

Устройство повышает точность преобразования путем коррекции, однако его недостатком является большое время коррекции, в три раза превышающее время одного преобразования, из-за 15 чего устройство не позволяет проводить коррекцию в реальном масштабе времени.

Кроме того, точность коррекции определяется точностью блока код-,20 аналог и точностью выбора образцовых сигналов, которые выбираются по эна" чениям разрядов преобразованного сигнала, считая, что передаточная характеристика блока код-аналог 25 идеальная, однако она отлична от идеальной. Тем самим берется не ,ближайшее значение образцового сигнала, что уменьшает точность коррек- ции. 30

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для передачи телеметрической информации, содержащее коммутатор, и входов которого — входы эталонных

35 сигналов, выходы коммутатора подключены к входам устройства, блок тактовой синхронизации, элемент задержки, счетчик слов, счетчик кадров, блок аналог-код, выходной регистр, причем выход блока тактовой синхронизации подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен

2 к входу счетчика слов, к управляющему входу коммутатора и управляющему входу выходного регистра, выход коммутатора подключен к входу блока аналогкод, выход которого соединен с информационным входом выходного регистра, выход счетчика слов подключен к входу счетчика кадров, выход которого подключен к управляющему выходу устройства, к информационному выходу устройства подключен выход выходного регистра 1 2 1.

Сущность изобретения заключается в передаче в каждом кадре телеметрической информации, кроме измерительной информации, передача также измеренных значений и образцовых сигналов, которые в приемном устройстве используются для коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразователя.

При передаче сигналов на приемную станцию возникает погрешность передачи (ее несколько уменьшают помехоустойчивым кодированием), которая накладывается как на измеренные значения сигналов датчиков, так и на измеренные значения образцовых сигналов, используемые для коррекции систематической погрешности измерений. т.е. в результате коррекции получением значения, погрешность которых равна ожидаемой погрешности плюс двойная погрешность передачи.

При коррекции измеренных значений на борту летательного аппарата в приемном устройстве получаем значения, у которых погрешность равна ожидаемой погрешности плюс одинарная погрешность передачи.

Целью изобретения является повышение точности передачи измерительной информации.

3 1096

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи телеметрической информации, содержащее коммутатор, первые входы которого подключены к информационным входам устройства, выход коммутатора через преобразователь аналог-код подключен к первому входу регистра, синхронизатор, выход которого подключен через элемент задержки к входу первого

10 счетчика, второму входу коммутатора и второму входу регистра, первый выход первого счетчика подключен через . второй счетчик к первому выходу устройства, введены блок постоянной памяти, блок оперативной памяти, выt5 читатели, делитель, умножитель, сумматор, дешифраторы, выход регистра подключен к объединенным первым входам первого дешифратора, блоки оперативной памяти и.первого вычитателя, выход первого дешифратора через второй дешифратор подключен к первым управляющим входам блока оперативной памяти и блока постоянной памяти, первый и второй выходы блока оператив . ной памяти подключены соответственно к первому входу второго вычитателя и объединенным вторым входам второго и первого вычитателя, третьи выходы блока оперативной памяти подключены к соответствующим вторым входам первого дешифратора, выход второго вычитателя подключен к первому входу делителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого под- З5 ключен к второму выходу устройства, выход первого вычитателя подключен к первому входу умножителя, выход которого подключен к второму входу делителя, первый и второй выходы бло-40 ка постоянной памяти подключены соответственно к первому входу третьего вычитателя и объединенным вторым входам второго вычитателя и сумматора выход третьего вычитателя подклю- 45 чен к второму входу ;умножителя, третий вход сумматора объединен с первым входом третьего дешифратора и подключен к выходу синхронизатора, выход первого счетчика подключен к второму входу третьего дешифратора, выход которого подключен к вторым управляющим входам блока оперативной памяти.

Кроме того, блок оперативной SS памяти содержит регистры и элементы

ИЛИ, первый выход каждого регистра, кроме последнего, подключен к соот682 4 ветствующему входу первого элемента

ИЛИ, второй выход каждого регистра, кроме первого, подключен к соответствующему входу второго элемента ИЛИ, первые входы всех регистров объединены и подключены к первому входу блока оперативной памяти, вторые входы попарно объединенных регистров подключены к соответствующим первым управляющим входам блока оперативной памяти, третьи входы регистров подключены к соответствующим вторым управляющим входам блока оперативной памяти, выход первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ и вторые выходы первого и последнего регистра, третьи выходы остальных регистров подключены соответственно к первому, второму и третьим выходам блока оперативной памяти.

Устройство передачи осуществляет коррекцию систематической погрешности преобразователя аналог-код на борту летательного аппарата, а уже откорректированные значения передает на приемную станцию, которая принимает значения измерения в два раза меньшей случайной составляющей погрешности канала передачи.

Необходимость коррекции погр шности преобразователя аналог-код на борту связача с тем, что при передаче значений измерений в них канал пере- дачи вносит погрешность, которая сравнима с систематической составляющей погрешности преобразователя аналог-код. Эту погрешность получают как измеренные значения, так и значения используемые при коррекции погрешности, а так как в формулу коррекции погрешности где, Г(д .1, йф. 1 измеренные значения датчика и двух образцовых мер, н выполняемую вычислительным блоком случайная погрешность передачи входит четыре раза, то результирующая случайная погрешность будет определяться учетверенной дисперсией p=f4 n =»n где 6 — .результирующая случайная погрешность, Ьп — погрешность передачи, т.е.

S 10966 результирующая случайная составляющая погрешности измерений увеличивается в два раза по сравнению с погрешностью передачи.

При коррекции погрешности преоб5 разователь аналог-код на борту, откорректированные измеренные значения при передаче получают только погрешность передачи 6п, а не 26„, если корректировать в поиемном устройстве. ð

Предлагаемое устройство осуществляет коррекцию..погрешности на борту летательного аппарата в реальном масштабе времени в отличие от известных. 15

Кроме того, выбор зоны коррекции определяется на основе ассоциативногс поиска зоны по полученному значению измеренного сигнала, что увеличивает точность. Для увеличения быстродействия устройства блок вычислений представляет собой комбинационный блок, вычитатель комбинационньЛ, умножитель и делитель матричные, комбинационные, сумматор также комбинационньпЪ, что упрощает управление и увеличивает быстродействие устройства.

Способ коррекции, реализуемый в устройстве, заключается в следующем.

В устройстве в каждом цикле измерения коммутатор подключает к входу преобразователя аналог-код последовательно и образцовых сигналов, соот1Х ветственно равных и, где

35 к=п-1-число зон коррекции; симальное значение величины, преобра. зуемой в преобразователе аналог-код;

-номер образцового сигнала.

На выходе преобразователя аналог- „ код получаем двоичные значения этих сигналов. Образцовые сигналы подаются на вход преобразователя аналог-код в начале цикла измерений, поэтому номер слова в кадре измерений и номер образцового сигнала совпадают. По мере получения двоичных значений образцовых сигналов они записываются в регистры блока оперативной памяти, адрес регистра задает счетчик слов.

Таким образом, первые и слов в кадре

50 записываем в блок оперативной памяти и храним там весь цикл измерений.

Значения точной функции преобразования, соответствующие этим же аргу4 ментам, получаем исходя из того, что максимальное значение кодированного сигнала на выходе преобразователя аналог-код равно 2Р, где р — разрядность выходного кода преобразователя аналог-код, разделив íà k и умножив на номер сигнала i это значение

2 получим значения точек точной

P функции преобразования преобразователя аналог-код, 2 ... Так как разрядность

-кода на выходе преобразователя аналогкод не изменяется, то значения 2 — ° 1

k вычисляем до изготовления устройства и аппаратно вводим и храним постоянно в блоке постоянной памяти. Таким образом записываем в начале цикла измерений п двоичных слов (в блок оперативной памяти), соответствующих реальной функции преобразования преобразователя аналог-код, точные двоичные значения и-образцовых сигналов хранит блок постоянной памяти.

Коммутатор. подключает (после образцовых сигналов) сигналы с датчиков к входу преобразователя аналогкод, двоичное значение сигнала поступает с выхода вйходного регистра в дешифратор адреса, который состоит из (и-1) комбинационных схем определения неравенства (х ) <Г (х) 4 f (х. ), где f (х;) и f. (х;+. ) — двоичные значейия образцовых мер; f<(x) — двоичное значение сигнала датчика, и осуществляет ассоциативный поиск номера зоны, куда входит полученное значение fp(x). Поиск осуществляется по значениям образцовых сигналов,записанных в блоке оперативной памяти.

Эти значения с постоянно открытых первых выходов регистров параллельно поступают на входы дешифратора адреса.

При выполнении неравенства в одной яз схем дешифратора адреса он выдает адрес зоны, куда входит значение f p(x) .

С выхода блока аналог-код этот адрес поступает на вход дешифратора зоны. который открывает вьжоды i и (1+1)-ro регистров оперативной и постоянной памяти, с выходов которых поступают двоичные значения образцовых сигналов, соответствующие реальной функции преобразования fP(õ ), f (х1+1) и точные двоичные значения образцовых сигналов r,(х;), Г (х;+„). Эти значения поступают в комбинационный блок вычислений, на выходе которого полу-ci чаем точное значение измеренного сигнала

1096682 8

Это значение поступает на выход прием-5 ного устройства. Так корректируются сигналы всех датчиков в цикле измерения. В следующем цикле вновь записываются реальные значения п образцовых

1О сигналов в блок оперативнои памяти и затем уже по ним осуществляется коррекция сигналов с датчиков в этом цикле измерения и т.д.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 — структурная схема блока оперативной памяти.

Устройство содержит коммутатор 1, синхронизатор 2, преобразователь 3 аналог-кол, элемент 4 задержки, счетчик 5 слов, выхопной регистр 6, счетчик 7 кадров, дешифратор 8, блок 9 оперативной памяти, блок 10 постоян-: ной памяти, дешифратор 11 адреса, . дешифратор 12 адреса зоны, вычислите-25 ли 13-15, умножитель 16, делитель 17, сумматор 18, элементы ИЛИ 19 и 20, регистры 21.

Устройство работает следующим образом. 30

В каждом цикле измерения коммутатор 1 подключает к входу преобразователя 3 аналог-код последовательно и образцовых сигналов, соответственно равных 1 х> где к=п-1-число зон 35

k коррекции; хп, — максимальное значенИе сигнала, преобразуемого в преобразователе аналог-код; i — номер эталонного сигнала. Причем коммутатор 1 40 подключает сигнал к входу преобразователя 3 аналог-код с приходом импульса с синхронизатора 2, задержанного в элементе 4 задержки, импульс тактовой синхронизации посту-45 пает и на вход счетчика 5 слов и устанавливает его в состояние i-e, т.е. устройство формирует i-e информационное слово, имнульс синхронизатора 2 с выхода элемента 4 задержки 50 поступает также на вход записи выходного регистра 6, -.ем самым регистр записывает и запоминает двоичное значение преобразованного сигнала с выхода преобразователя 3 аналог-код, 55 синхронизатор 2 формирует следующий тактовый импульс, который поступает на вход элемента 4 задержки и на управляюший вхоД дешифратора 8 и открывает информационные входы дешифратора 8, на информационные входы которого поступает значение счетчика 5 слов, это значение дешифрирует дешифратор 8 и сигнал с i-го выхода дешифратора 8 открывает i-й регистр первого блока 9 оперативной памяти, регистр запоминает значение преобразованного сигнала с выхода выходного регистра 6 (выход выходного регистра 6 открыт постоянно).

Элемент 4 задержки задерживает тактовый импульс с выхода синхронизатора 2 на длительность импульса порядка 1,5-? мкс, т.е. при появлении сигнала на выходе элемента 4 задержки, сигнал на входе исчезает и закрывает дешифратор 8. Тактовый импульс с выхода элемента 4 задержки поступает на вход счетчиков слов и устанавливает его в состояние (i+1), поступает на коммутатор 1, подключает к входу блока 3 аналог-код следующий образцовый сигнал (i+1} ° х и поступает

k на вход управления записью выходного регистра 6, который запоминает дво-. ичное значение нового сигнала с выхода блока 3 аналог-код.

Следующий тактовый импульс с выхода синхронизатора 2 поступает на управляющий вход дешифратора 8 и открывает его информационные входы. Дешифратор 8 дешифрирует значение (i+1) счетчика слов и сигнал с выхода (i+1) дешифратора поступает на вход управления записью регистра (i+1) открывает его входы, регистр (i+1) запоминает значение (i+t)-го образцового сигнала с выхода выходного регистра 6. Таким образом, первые п информационных слов, формируемых в устройстве, запоминает блок 9 оперативной памяти и хранит в течение цикла измерения (телеметрического кадра). Это значения п образцовых сигналов, измеренных в блоке 3 аналог-код.

Точные значения этих сигналов записаны постоянно в блоке постоянной памяти при изготовлении устройства.

После записи образцовых сигналов устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 2 формирует импульс, который с выхода элемента 4 задержки поступает на вход коммутатора 1, который подключает сигнал Х с выхода

9 1096682 10 датчика на вход блока 3 аналог-код, импульс с выхода элемента 4 задержки также поступает иа на управляющий вход выходного регистра б и открывает

его информационные входы, регистр 6 запоминает значение f(x) с выхода блока 3 аналог-код. Это значение

Ер(х) с постоянно открытых выходов вйходного регистра 6 поступает на вход дешифратора 11 адреса, íà п 1п остальных входов которого поступают измеренные значения и образцовых сигналов с постоянно открытых первых выходов и регистров блока 9 памяти.

Дешифратор адреса по значению преобразованного сигнала определяет зону коррекции по признаку

Е (х,.) 4 Е,(х) Е (х,„) .

Зйачение зоны поступает на вход дешифратора 12 адреса зоны, сиг- 2О нал с i-го выхода которого открывает выходы регистров (i) и {i+ 1) первого

9 и второго 10 блоков памяти. Значения

Ер(х;) и Ер(х 1,,) с вторых регистров 21 блока 9 оперативной 25 памяти поступают через схемы l9 и 20 сборки (элементы ИЛИ) на два выхода блока 9 оперативной памяти, Значения

Е (х;) и fp(x >+<) с выходов регистров блока 10 постоянной памяти также 130 поступают на первый и второй выходы блока 10 постоянной памяти. Значения с выходов блоков 9 и 10 памяти и с выхода. выходного регистра 6 поступают параллельно на входы вычитателей, Значение Е (х1 ) с первого

1+1 выхода блока 9 памяти поступает на первый вход вычитателя 13 на.второй вход которого поступает значение

Е (х() с второго выхода блока 9 памя- ти. Это значение поступает также на вход вычитателя 14, на второй вход которого поступает значение Ер(х) с выхода выходного регистра 6. На входытретьего вычитателя 15 поступают значения с выходов второго блока памяти Е (х -+1) и Е. (х ), причем значение f (х1) с второго выхода блока 10 памяти поступает также на вход сумматора 18. Первый вычитатель

f3 выдает сигнал, равньп (fp(õ.;+1)50.

-Ер(х1), второй вычитатель 14 выдает сигнал (f (х)-f. (х ), третий вычитатель 15 вйдает сигйал, равный (Е .(х1+ )-f. (õ ) ) . .Значения r. выходов вычйтателей 14 и 15 поступают в матричный комбинационный умножитель

16, который умножает сигналы с выходов метрического кадра. вычитателей. Произведение с выхода умножителя 16 поступает на вход делимого матричного, комбинационного делителя 17, на вход делителя которого поступает значение с выхода первоI го вычитатоля 13, результат деления с выхода делителя 17 поступает на второй вход сумматора 18, который суммирует это частное с точным значением i-го образцового сигнала

Е. (х,). На выходе сумматор 18 формирует точное значение преобразованного сигнала с выхода датчика: сдедующий сигнал с выхода синхронизатора 2 поступает на управляющий вход сумматора 18 и открывает его информационный выход, точное значение поступает на выход устройства.

С момента появления сигнала на выходе выходного регистра б до момента появления результирующего сигнала на выходе сумматора 18 проходит время, меньшее времени задержки в элементе 4 задержки.

Преимуществом предлагаемого устройства является повышение точности передачи в 2 раза по сравнению с известным, имеющим результирующую погрешность, равную погрешности коррекции, плюс погрешность передачи, которая равна 0.1Х. В предлагаемом устройстве результирующая погрешность равна. погрешности коррекции плюс погрешность передачи (0,05X).

Предлагаемое устройство уменьшает погрешность, обусловленную погрешностью передачи в 2 раза.

Кроме того, преимуществом предлагаемого устройства является простота управления и большое быстродействие. При реализации устройства на элементах серии ЭСЛ500 время коррекции составляет Т = 500 н с.

Самый быстродействующий аналогоцифровой преобразователь АЦП

° 1/4 имеет время преобразования, равное . Т = 2500 н с., т.е. Т > Т

° 1 тем самым устройство осуществляет коррекцию погрешности в реальном масштабе времени, что является необходимым условием формирования теле1096682

1096682

Составитель В. Черединцев

Редактор Ar. Шандор Техред С.Мигунова

1(орректор О. Тигор

Заказ 3830/38 Тираж 569

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делая изобретений и открытий

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

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