Телеметрическая система со сжатием информации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИ {ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .«) г:1 Ll i;:1 С 1: j с.8

«ОЕ г1АТЕ1гтнОЕ

ССР

СР> и

Фii3 „

t он ти ав бо ма

НИ

llP те ме ме ни ко

КОМУ СВИДЕТЕЛЬС-1 ВУ (),0.08 Бгол. ¹ 32 (7 г) A.Ñ.Áópûé, D.È.ËèõàilñêIIII и Б,П.Орлов (56) Авторское свидетельсгво СССР

М 1425754, ul, 6 08 С 19/28, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1310870, кл. 6 08 С 19/28, 1988. (5 ) ТЕЛЕИЗЬ1ЕРИТЕЛЬНАЛ СИСТЕМА СО

С, АТИЕМ ИИФОРМАЦИИ (5 ) Изобретение относится к области иэмер тельной и информационггой техники и мож т найти применение в различ11ых а томатизированных системах дигiîìè Iåского контроля. сбора и Обработки да11ных, Ц льго изобретения является повыше11ие то нгости при высокой динамике телеметрического процесса и повышение коэффицие та сжатия, Телеметрическая система со1 ержит на передагощей стороне коимутаИзобретение относится к инфориац11гой измерительной технике и может найприменение в различных оматизированных системах сбора, Обраки и передачи телеметрическо г инфории, устройство предназначено для повышеточности восстановления сигнала на емной стороне при высокой дин, Iê;:å еметрируемого процесса при одiêçöäгном сокращении информационного пбга в телеметрической системе.

Целью изобретения является позышеточности при высокой динамике —,елерируемого процесса и повышение ффициента сжатия.,, ...) „„18373 "9 Al тор 1. аналого-цифровой преобразователь

2, блок 3 управления передачей, делитель 4, элемент 5 I ollтроля буферной памяти, блок

6 к; ю еll, си 1хронизатор 7, элемент И 8, блок 9 сжатия информации, элемент 10 задержки. блок 11 кодирования адреса канала. I;,l гк 12 буферной памяти, на приемной стс "-Ilv- блок 13 ьыделения маркера кадра, блок 1логн еский, блок 15 восстановления инфор:.гации, brîê 18 буферной памяти, ц,-фроа 1алоговый преобразователь 17, хрои. затор 18, алел ент ИЛИ 19 ° адресный рег"-,тр 20, элемент 21 задержки, коммутатор . 22, Данное устройство сокращает избыточн:.сть информации за счет отслеживания обьема Оставшейся свободной памяти вне эоны радиовидимости, регулирует "порог информативности" отсчетов, изменяет частоту опроса датчиков и использования для сжат и » с li i натурного а н ализа. 5 ил.

Ь1а фиг,1 представлена фуггкциональная схеиа предложенной системы; на фиг.2— раскрыта структура блока 3 управления передачей; нэ фиг.3 — структура блока 9 сжатия информации; HB фиг.4 — структура блока 15 восстановления ггнфорл ации; на фиг,5 — организация буферной памяти блока 12.

Те IeIIетрическая система (фиг,1) содержит на передающей стороне коммутатор 1, аналого-i,.1ôðoROII преобразователь 2, блок

3 уг!равленггя переда: ой. делитель 4, элелге1гг 5 кон:1:роля буферной;гамяти, блок 8 кл1очей. синхронизатор 7, элемент И 8, блок

9 сжатия информации, элемент 10 задер.кки, блок 1 1 кодирован11Я адреса канала, блОк

12 буфеоной папмя:;, на приемной стороне

1837349 блок 13 выделения маркера кадра, блок 14 логический, блок 15 восстановления информации, блок 16 буферной памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17, хронизатор 18, элемент ИЛИ 19, адресный регистр 20, элемент 21 задержки, коммута. тор 22.

Блок 3 управления передачей содержит счетчик 23, шифратор 24, дешифратор 25, блок 26 постоянной памяти (БПП) ° блок 27 элементов И, элемент сравнения 28, элемент ИЛИ 29, выход которого является первым выходом блока 3, первый, второй.и синхранизирующий входы .которого подключены соответственно к первой группе входов блока 27, к входам шифратора 24. входу счетчика 33, выходы которого через дешифратор 25 подключены к первым входам блока 26, второй вход которого соединен с входом счетчика 23, а выходы через первую группу входов элемента 28, ее первый, второй выходы — с входами элемента

ИЛИ 29, выходы шифратора 24 через вторую группу входов блока 26. его выходы, вторую группу входов элемента 28. его третий выход соединены с вторым выходом блока 3 (фиг,2), Блок 9 сжатия информации (фиг,3) содержит регистр 30, генератор 31, делитель

32, элемент И 33, первый вход которого подключен к второму входу регистра 30 и является управляющим входом блока 9, а второй вход — к выходу генератора 31, первый вход блока 9 соединен с первым входом регистра 30, выход, третий вход которого подключены соответственно к первому, второму входам делителя 32, выход которого является выходом блока 9, выход элемента И 33 соединен с третьим входом регистра 30.

Блок 15 восстановления информации (фиг.4) содержит элемент И 34, выход которого соединен с информационным входом аегистра 35, выходы которого через дешифратор 36 падкгночены к выходам блока 15, первый вход которого соединен с первым входом элемента И 34 и единичным входом триггера 38, вход "О" котарога через элемент 37 задержки соединен с прямым выходом триггера 38 и входом "чтение" регистра

35, вход записи которого является вторым входом блока 15, третий вход которого соединен с вторым входом элемента И 34.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

В исходном состоянии на передающей стороне делитель 4 установлен в положение, соответствующее минимальному коэффициенту деления, на выходах элементов 5, блока 11 сигналы отсутствуют, синхронизатор 7 непрерывно выдает импульсы, на приемной стороне непрерывно работает хранизатор 18, на выходах блока 14, 15, 20 отсутствуют сигналы;

Для простоты описания работы устройства предположим, что вход коммутатора 1 в каждый момент времени подключен к одному датчику, который выдает непрерывный аналоговый сигнал. Под управлением синх„ронизированных импульсов с второго выхо"0 да синхронизатора 7, последние через делитель 4 управляют переключением коммутатора 1, подключая соответствующий датчик ко входу АЦП 2, который в соответствии с амплитудой входного сигнала под ваз"5 действием синхронизированного импульса со второго выхода синхронизатора 7 выставляет на свои выходы двоичную кодовую комбинацию, вес которой соответствует амплитуде входного сигнала, и выдает ее в параллельном виде одновременно в блок 3 и на информационные входы блока 6 ключей, Блок 3 на основе сравнения модели телеметрируемаго процесса с его реализацией в данный момент времени делает вывод о достоверности выборки, ее информативности и целесообразности занесения в блок 12 буферной памяти и одновременно управляет работой блока 6.

30 Структура блока 3 представлена на фиг.2. Блок 3 в результате анализа и проводимой обработки поступившей кодовой комбинации выдает сигнал разрешения (запрета) с первого (второго) выхода; который

35 управляет выдачей через блок 6 кодовой комбинации в блок 9.

На синхрониэирующий вход блока 3 (вход счетчика 23), соединенный с вторым входом блока 26, подаются синхроимпульсы

40 со второго выхода синхронизатора 7, íà ВТорые, в качестве которых используются входы шифратора 24, — информация а заполнении блока l2 буферной памяти, на первые- очередное измерение в виде кодо45 вой комбинации с АЦП 2, которая с выхода последнего попадает на первые входы блока 27 элементов И, где в зависимости ат состояния выходов шифратора 24 или проходит без изменения на вторые входы эле50 мента 28 для последующего сравнения,или пад воздействием сигналов запрета для младших разрядов уменьшается "вес" измерения, падающего на первые входы элемента 28, что эквивалентно изменению порога

55 информативности для формирования существенных выборок.

Таким образом, шифратор 24 и блок 27 элементов И, в зависимости от заполнения блока 12 буферной памяти, дополнительно регулируют "шаг" отсчетов, который стано183 (319

5 в 1тся тем больше, чем меньше свободной и мяти остается в блоке 12. В противном с учае при переполнении последней мо;>.".:T п оисходить бесконтрольная потеря отсчет в. Эта потеря тем более неприятна, что в и инципе все отсчеты, прошедшие обрабогк, неизбыточны.

1-!а первые входы элементов 28 подаетс код, который в связи с тем, что приьязан к времени чсрез синхроимпульсы, поступ ющие на вход счетчика 23 и на второй в од блока 26 со второго выхода синхро>1из тора 7, по сути дела является усредненн и физической моделью измеряемого и оцесса, созданной на основе имеющихся а риорных данных, хранящихся в блоке 26, искретность опроса определяется разрядн стью и в общем случае состоянием выход в счетчика 23, состояние которых через д шифратор 25 определяет адрес выдаваем и из блока 26 кодовой комбинац11и.

Результат сравнения в элементе 28 чер 3 элемент ИЛИ 29 (<, =) в виде сиг11элэ N в 1дается на первый выход блока 3, а в виде с гнала М ()) — на второй выход, Выставленная ранее на первые входы б ока 6 кодовая комбинация проходит в б ок 9 сжатия при наличии на первом обем входе блока 6 сигнала Ы. Б блоке 9 и оизводится обратимое сжатие paffffffx.

Д я сжатия используется аппарат сигнатурн го анализа. Операция сжатия основывае ся на выполнении деления многочленов в и остранстве дискретных полей с двумя в зможными элементами. Последовательн сть двоичных данных, поступающих на в оды блока 9 сжатия информации, предс. вляется как многочлен соответствующей с епени. Гак, например, последовательн сть I I I I I записывается:

p(x)=x +x +x +x +x +x +x +х

7 6 5 4 3 2 1 О

Для получения сигнатуры многочлена г/э х) необходимо p (x) разделить на многочлен р (х) меньшей степени, что может быть и терпретировано как р (х)= гд g(x) — целая. часть от деления, р(х) — делитель, S(x) — сигнатура (остаток от деления).

Передавая, в общем случае, целую часть

g() и сигнатуру S(x), можно осуществить с атие данных, так. если р (х) = I I I I I I и р(х) = I i I ! I, то необходимо передать три элемента

g -10и S(x)=1.

Коэффициент сжатия в этом случае рэве:

Кс=йох Nsux = 8/3=2 2/3. где И>, — число двоичнь х единиц на в. ус> ройс>ва сжат>,я, >1»„. -- lисло двоичньlx единиц ка его

Df fхидr э !ск>>сствг-"н>чо закрепив позиции многочлена за оп ран>ив,>емыми параметрами так, чтобы результат делен .я при нормальной

p<30D > D опра1ц1>Наемы х да Г l1>ков всегда был больше-. единищы, можно считать, что при

10 f„{x) < 1 ll: nåðåäàfDùåé стороне нештатная ситуация, А исходя из целевого предназначения аппарата сигнатурного анализа, одновременно можно контролировать саму аппаратуру сжагия и делать вывод о ее исп15 р"-вкости.

Описанный алгоритм может быть реализован по известным схемам деления с использованием дополнительного регистра и генератора {фиг.3). В блоке 9 данные в ре?0 гистр 30 заносятся по переднему фронту импульса, постуг>ающего ка уг>равляющий вход. Э rof же импульс, поступающий со второго выхода синхронизатора 7, формирует врем"-.>if>ые ворота для генсратора 31, кото25 рый выдает импульсы частоты на много большсй, чем частота синхронизатора 7, Од>>овременно с этим иь>пульсы канальной частоты с первого выхода синхронизатора 7 выставляются на вход элемента И 8 и

30 вход элемента задержки 10. При отсутствии сведений об аномальности выборки (инверсный вход элемента И 8), импульс канальной частоты поступает на первый (информационный) вход блока 11, представ35 лающий собой разрядный регистр сдвига.

Так1>м образом, в младшем разряде блока

11 фиксируется символ "1", соответствуюший данному каналу. Этот же импульс канальной частоты, проходя через элемент 10

40 задержки, производит сдвиг содержимого блока 11, освобождая младший разряд для прие>ма символа следу>ощего какала.

После поступления канальных импульсов в описываемом блоке 11 записывается

45 полный позиционный код адреса каналов, который 1>мпульсом частоты опроса с выхода дел:;толя 4 считывается в буферную память (блок 12), в функции которого входит выдача сообщений в линию связи с равно50 мерной скоростью. Элемент 5 представляет собой деши !>ратор и, в зависимости от объема оставшейся свободной памяти в блоке

12, формирует сигналы управления в делитель 4 на изменение коэффициента деления

55 и в блок 3 на формирование "порога информативности" для следующего измерения.

На приемной стороне полный телеметрический сигнал поступает одновременно в блок 13 выделения маркера и на третий вход блока I4. В блоке 13, работающ>, м, напри1837349

40

50 входы блока 16, мер, по принципу селектора импульсов по их длительности, из полного телеметрического кадра выделяется сигнал маркера кадра, который поступает в хронизатор 18 и хронизирует его работу, С приходом каждого сигнала маркера кадра хронизатор 18 вырабатывает на своем третьем выходе стробирующий импульс с длительностью, равной длительности обобщенного позиционного кода адресов каналов, который поступает на первый вход блока 14, на вторОй вход которого поступают тактовые импульсы со второго выхода хронизатора 18. Блок

14 по третьему выходу реализует функцию:

Z=B А, где А — состояние первого (информационного) входа блока 14,  — состояние второго входа блока 14, Z — состояние третьего выхода блока 14.

По второму выходу реализует функцию:

X=8 А, где Х вЂ” состояние второго выхода блока 14.

По первому выходу реализует функцию:

Y=-В С, где С вЂ” состояние первого входа блока 14;

Y — состояние первого выхода блока 14.

По второму выходу блока 14 осуществляется запись в регистр 20 символов позиционного кода адресов, а тактовые импульсы через элемент ИЛИ 19 поступают на сцвигающий вход регистра 20, вызывая продвижение символов кода адресов в конец регистра. После окончания записи кода адресов в регистр 20 на стробирующем (втором) выходе хронизатора 18 прекращается действие управляющего импульса и далее блок 14 обеспечивает прохождение на свой третий выход информационных слов телеметрического кадра, которые через блок 15 восстановления попада ат в блок 16.

После прекращения действия стробирующего импульса на первом входе. блока 14, последний обеспечивает искл ачение ложного "выталкивания" разрядов кода адресов из регистра 20 через элемент ИЛИ 19, а также раскрывает путь ложкой записи информационных слов в регистр 20, за счет реализации описанных ранее ега функций.

С этого момента сдвиг обобщенного позиционного кода адресов, занесенного ранее в регистр 20, производится канальными импульсами от хронизатора 18, поступающими через элемент ИЛИ 19. В результате сдвига сигналы разрядов кода адресов последовательно "выталкиваются" из регистра 20 и поступают.на второй управляющий вход блока 16 через элемент 21 задержки.

Наличие "1" в соответствующем разряде обобщенного позиционного кода адресов определяет, что в телеметрическам кадре имеет место информационный код данного канала, "выталкивание" его из регистра 20 идентифицируется как импульс считывания для блока 16. В результате его воздействия информационный код соответствующего канала поступает в ЦАП 17 и далее в форме аналогового сигнала с помощью коммутатора 22 направляется в нужный канал. Установка в исходное положение ЦАП 17 и перекл очение комму атара 22 производится канальными импульсами с первого выхода хронизатора 18, опережающими импульсы считывания на время задержки в элементах 19, 21 и регистре 20. В случае

"выталкивания" из регистра 20 "нуля" соответствующему каналу, не несущему информационного кода в кадре, импульс считывания в блок 16 не вь дается. В этом случае ЦАП 17 и коммутатор 22 по канальному импульсу ат хронизатора 18 срабатывают вхолостую. Так происходит прием и "растягивание" сжатого телеметрического кадра, которое позволяет с помощыа циклического коммутирования однозначно развести восстановленную информацию в аналоговом виде по соответствующим каналам.

Так как блок 15 восстанавливает результат после деления на постоянную величину (используемый полинам), то идентифицировать первоначальное состояние можно при помощи схемы на основе обычного дешифратора (фиг.4), При наличии стробирующего импульса на первом входе, информация в виде последовательной кодовой комбинации проходит через элемент 24 на информационный вход регистра 35 и по тактовым импульсам записывается в последний. По заднему фронту стробирующего импульса срабатывает триггер 38, формирующий сигнал "чтение", и из регистра 35 кодовая комбинация в параллельном виде поступает на входы дешифратора 36, Одновременно с прямого выхода триггера 38 единичный сигнал через элемент 37 задержки сбрасывает триггер 38 в состояние "0", формируя, таким образом, короткий импульс для выдачи информации иэ регистра 35. С выхода дешифратора 36 кодовая комбинация попадает на

Таким образам, при высокой динамике телеметрируемого процесса достигается повышение точности восстановления сигнала на приемной стороне путем изменения

"порога информативности" для очередной выборки, который дополнительно учитывает абьем оставшейся свободной памяти на передающей стороне, что эквивалентно устранению дефекта "пропадание пачки

1837349

Передающая сторона

4оиеюжгя юоромг

1837349

1837349

Составитель Н. Лысенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Шмакова

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 28á8 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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