Устройство для сжатия информации

 

Изобретение относится к телеметриии может использоваться в адаптивных телеметрических системах. Целью изобретения является повышение информативности устройства. Устройство с момента формирования предыдущего существенного отсчета формирует пучок аппрокс 1мирующих сигналов, исходящих из предьщущего существенного отсчета,и сравнивает информационный с аппроксимирующими сигналами, в момент времени, когда последний аппроксимирующий сигнал будет .отличаться от информационного сигнала на величину , превышающую пороговое значение , устройство формирует следующий существенный отсчет. Устройство содержит блок дифференцирования, блоки памяти , делитель напряжения, формирователи аппроксимирующих сигналов, элементы ИЛИ, элемент И , счетчик, вычитатель, триггер, формирователь импульсов , аналого-цифровой преобразователь и блок сигналов времени. 1 з. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

„.SU„„ (So 4 С 08 С 19/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITl44 (21) 3953298/24-24 (22) 24.07.85 (46) 30.12.86. Бюл. P.- 48 (71) Научно-производственное объединение по радиоэлектронной медицинской аппаратуре (72) П.Ю. Фардыга (53) 621.398(088.8) (56) Авдеев Б.Я., Антонюк Е.М. и др. Адаптивные телеизмерительные системы. Под ред. А.В. Фремке. Л.:

Энергоиздат, 1981, с. 56, рис ° 2-19.

Авторское свидетельство СССР

Р 1095390, кл. Н 03 К 13/17, G 08 С 19/28, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к телеметрии-и может использоваться в адаптивных телеметрических системах. Целью изобретения является повышение информативности устройства. Устройство с момента формирования предыдущего существенного отсчета формирует пучок аппроксимирующих сигналов, исходящих из предыдущего существенного отсчета,и сравнивает информационный с аппроксимирующими сигналами, в момент времени, когда последний аппроксимирующий сигнал будет .отличаться от информационного сигнала на величину, превышающую пороговое значение, устройство формирует следующий существенный отсчет. Устройство содержит блок дифференцирования, блоки памяти, делитель напряжения, формирователи аппроксимирующих сигналов, эле- Я менты ИЛИ, элемент И, счетчик, вычитатель, триггер, формирователь импульсов, аналого-цифровой преобразователь и блок сигналов времени. 1 з.

1 зепи ф лы 3 ил, \

1 - 128

Изобретение относится к телеметрии и может использоваться в адаптивных телеметрических системах..

Цель изобретения — повышение ин-. формативности устройства.

На фиг ° 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема формирователя аппроксимирующего сигнала; на .фиг. 3 - график, поясняющий работу устройства, Устройство для сжатия информации содержит (фиг. 1) дифференцирующий блок 1, делитель 2 напряжения, выполненный на резисторах 3, -3„, первый блок 4 памяти выборок, формирователь

51 -5 „+< аппроксимирующих сигналов, третий блок 6 памяти выборок, первый, второй элементы ИЛИ 7 и 8, .второй блок 9 памяти уставки, счетчик 10, элемент И 11, вычитатель 12, триггер

13,формирователь 14 импульсов, аналого-цифровой преобразователь 15 и блок 16 сигналов времени.

Формирователь аппроксимирующего сигнала содержит (фиг. 2) элемент

И 17, ключ 18, интегратор 19, выполненный на инверторе 20, резисторе

21, конденсаторе 22, ключе 23 и операционном усилителе 24, вычитатель

25, выполненный на элементе 26 вычитаний и элементе 27 определения модуля числа, первый, второй компараторы 28 и 29, триггер 30, элемент

2И-ИЛИ 31 и шина 32 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Пус ь в момент „; на выходе элемента И 11 (фиг. 1 и 3) появляется кратковременный импульс, который .воздействует на формирователь 14. На выходе последнего формируется импульс, длительность которого доста- . точна для записи в блоки 4 и 6 памяти аналоговых сигналов, поступающих на их информационные входы. В блок

6 записывается значение наклона S„;; —.

=S» 1 аппроксимирующего сигнала который на j-1 интервале дискретизации наилучшим образом аппроксимировал преобразуемый сигнал, с

К"ro выхода делителя 2 напряжения через ключ 18 (фиг. 2). В момент вревремени t>, в блок 4 записывается

f также значение Ux (t,)., поступающее с блока 1 дифференцирования.

Этот же импульс с выхода формирова0425 2 теля 14 поступает на аналого-цифровой преобразователь 15, в котором образуется цифровой эквивалент

Б., значения существенного отсчета

6, и на блок 16 сигналов времени, измеряющего время at> i между импульсами, поступающими на его вход. Цифровые величины N, и

kt, являются координатами существенного отсчета. Кроме того, импульс с выхода формирователя 14 поступает на управляющий вход счетчика 10, разрешая запись значения и-1 с выхода блока 9 памяти, а также устанавливает триггер 13 в нулевое состояние. Этот же импульс поступает на вторые входы формирователей 5 аппроксимирующих сигналов и устанавливает триггер 30 в единичное состояние, а также поступает на управляющие входы ключей 23, в которых на время действия импульса соединяются первые и вторые контак25, ты, заряжая конденсаторы 22 до напряжения U x (t>, ) = 0; . По окончании импульса в ключах 23 соединяются вторые и третьи контакты,и кон денсаторы 22 оказываются включенными между инвертирующими входами

З0 и выходами операционных усилителей

24, что соответствует обычной схеме интегратора. Таким образом, после окончания импульса с выхода формирователя 14 на первый и второй вхо35 ды вычитателя 72 поступают постоянные напряжения с блоков 4 и 6, на выходе вычитателя 1? получается напРяжение S„> =21 > () — Б„ »,, которое поступает на нижний вход дели40 теля 2 на верхний вход которого поФ

I ступает сигнал U+ (t>,). На выходах делителя 2 формируются напряжения S Б„, пропорциональные

Ц (с,), а граничные значения этих

45 напряжений находятся в требуемых пределах: Ux (с,) < S„.<2U„(tj <) — S„ . Напряжения с выходов делителя 2 поступают на входы формирова телей 5 ° На выходах интеграторов

50 19 формируются напряжения аппроксимирующих сигналов й„ (t) U>(t>,, +

+ $ „ °, t. С выходов элементов 26

К, вычитания на входы элементов 27 постуцают напряжения Ь;,< = Ug(t)

55 — Й„ (), модули которых сравниваУ ются на компараторах 28 со значением апертуры Я . Если в какой-то момент времени в К-ом формирователе 5 сработал компаратор 28, то импульс 1280425 с его выхода устанавливает триггер

30 в нулевое состояние, а также поступает на первый выход формирователя 5 и далее через элемент ИЛИ 7 на счетный вход счетчика 10, уменьшая его содержимое. При этом сигнал с прямого выхода триггера 30 блокирует элемент 2И-ИЛИ 31, а сигнал

"1" с инверсного выхода триггера

30, проходя через элемент И 17, раз мыкает ключ 16, Когда на счетчик 10 поступит и импульсов, на его выходе формируется сигнал, устанавливающий триггер 13,в единичное состояние. К этому моменту времени лишь один из аппроксимирующих сигналов

f не отличается íà j-м интерк, вале дискретизации от преобразуемого сигнала более, чем на значение амплитуды, а напряжение S, равное

его наклону, через ключ 18 поступает на информационный вход блока 6 памяти. В момент времени t когда ,значение последнего аппроксимирующего сигнала сравняется со значением преобразуемого сигнала или когда

1 модуль контролируемой разницы превысит значение б, сигнал "1" с второ го выхода данного формирователя 5 поступает через элементы ИЛИ 8 и

И 11 на вход формирователя 14. Импульс с выхода формирователя 14 приводит к снятию координат очередного существенного отсчета N> и °, а также к первоначальным установкам, описанным ранее. С момента t

J начинается очередной (j+1)-й чнтервал адаптивной дискретизации.

Сравним информативность существенных отсчетов в предлагаемом устройстве и прототипе. Будем считать информативность отсчетов большей для того из сравниваемых устройств, для которого при одинаковой апертуре преобразования одного и того же сигнала и при одинаковом количестве аппроксимирующих сигналов обеспечивается больший средний .. интервал адаптивной дискретизации.

В прототипе сектор, внутри которого формируются аппроксимирующие с сигналы fo, .. ° fn, ограничен следующим велйчинами: для участков с положительной производной сигнала J а для участков с отрицательной производной где К -наперед заданный коэффициент пропорциональности.

Рассмотрим первый случай (V, (t;,) > О) .

На чнтервалах дискретизации с большим значением S „ для выбора

10 аппроксимирующего сигнала, наилучшим образом описывающего преобразуемый сигнал, необходимо обеспечить минимальную разность наклонов соседних аппроксимирующих сигналов, что в данном случае может быть достигнуто лишь путем увеличения количества аппроксимирующих сигналов, При небольших значениях наклона

Б „„ разности наклонов соседних ап20 проксимирующих сигналов уменьшаются. Если число аппроксимирующих сигналов задано, то прн больших S возрастают разности наклонов между аппроксимирующими сигналами, вследствие чего возникают случаи, когда ни один из сформированных сигналов не аппраксимирует оптимальнопреобразуемый сигнал. В этих случаях выбирают ближайший по наклону к опти30 мальному из аппроксимирующих сигналов, но поскольку разности между наклонами велики, то значительно уменьшается интервал дискретизации, что уменьшает информативность существенных отсчетов ° Аналогично можно показать, что на участках преобразуемого сигнала с отрицательной производной при увеличении модуля производной преобразуемого сигнала сни40 жается информативность существенных

;.отсчетов.

В предлагаемом устройстве этот недостаток устранен тем, что на, каждом интервале адаптивной времен45 ной дискретизации устанавливают более узкий сектор, внутри которого формируют аппроксимирующие сигналы, При правильном выборе предельных . наклонов аппроксимирующих сигналов на каждом интервале дискре изации, а также при одинаковом количестве аппроксимирующих сигналов и по одинаковой апертуре преобразования в предлагаемом устройстве и прототипе сужение сектора поиска оптимального аппроксимирующего сигнала приводит к уменьшению разностей наклонов аппроксимирующих сигналов, что позволяет более точно определить опти $280425.мальный аппроксимирующий сигнал и повысить информативность существенных отсчетов. Кроме того, в предлагаемом устройстве (фиг. 3) угол сектора, внутри которого ведется поиск оптимального аппроксимирующего сигнала, на каждом интервале дискретизации остается практически одинаковым, а значит остаются постоянными и разности наклонов соседних аппроксимирующих сигналов, что обеспечивает одинаковую информативность существенных отсчетов не зависимо от скорости изменения преобразуемого сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для сжатия информации, содержащее аналого-цифровой препреобразователь, информационный вход которого является информационным входом устройства, первый блок памяти, выход которого соединен с первым входом вычитания, формирователи аппроксимирующих сигналов, счетчик, триггер, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, и блок сигналов времени, выход которого является первым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены делитель напряжения, блок дифференцирования, второй, третий блоки памяти, элементы ИЛИ и формирователь импульсов, объединенные первые входы формирователей аппроксимирующих сигна.лов и вход блока дифференцирования подключены к информационному входу устройства, выход блока дифференцирования соединен с информационным входом первого блока памяти, первые выходы формирователей аппроксимирующих сигналов соединены с соответствующими входами первого элемента

ИЛИ, выход которого и выход второго блока памяти соединены соответствен-. но со счетным и информационным входами счетчика, выход счетчика соединен с входом установки в единицу триггера, инверсный выход триггера соединен с вторыми входами формирователей аппроксимирующих сигналов, вторые выходы которых соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен через формирователь импульсов с входом установки в ноль триггера, управляющими входами счетчика, аналого-цифрового преобразователя первого и третьего блоков памяти, входом блока сигна-. лов времени и третьими входами формирователей аппроксимирующих сигналов, третьи выходы формирователей .аппроксимирующих сигналов соединены 0 с информационным входом третьего блоблока памяти, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, выход вычитателя соединен с первым входом делителя напряжения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, выходы делителя напряжения соединены с четвертыми входами соответствующих формирователей аппроксимирующих сигналов, 20 пятые входы которых являются управляющими входами устройства, выход аналого-цифрового преобразователя является вторым выходом устройства.

2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что формирователь аппроксимирующего сигнала содержит элемент И, ключ, интегратор, вычитатель, компараторы, триггер, З0 шину нулевого потенциала и элемент

2И-ИЛИ, выход интегратора соединен с первым входом вычитателя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, вы35 ход первого компаратора соединен с входом установки в ноль триггера, .первым входом элемента 2И-ИЛИ и является первым выходом формирователя аппроксимирующего сигнала, второй

40 вход второго компаратора подключен к шине нулевого потенциала, выход второго компаратора и прямой выход триггера соединены соответственно с вторым и третьими входами элемента

45 2И-ИЛИ, инверсный выход триггера соединен с первым входом элемента

И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, объединенные первый информационный вход интегратора и второй вход вычитателя,второй вход элемента И, объединенные управляющий вход интегратора н вход установки в единицу триггера, объединенные второй информационный вход интегратора и

55 информационный вход ключа и второй вход первого компаратора являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами формиройателя аппроксимирующего сигФиа.!

Ф и.в, 2

Составитель М. Никуленков

Техред В.Кадар Корректор М. Шароши

Редактор Т. Митейко

Заказ 7053/44 Тираж 515 Нодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

7 1280425 8 нала, входы элемента 2И-ИЛИ и рым и третьим выходами формироватеключа являются соответственно вто- ля аппроксимирующего сигнала.