Система цагарейшвили с.а. передачи и приема сигналов по радиоканалу

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может найти применение в системах для передачи сигналов телесигнализации, телеизмерений с 1-го, 2-го, 3-го, ...N-го контролируемых пунктов (КП) по радиоканалу на общий диспетчерский пункт (ДП), при этом на КП установлен только передатчик, на ДП - только приемник, при этом КП и ДП могут быть мобильными. Технический результат заключается в создании равноценных условий работы между КП за счет формирования периодов следования сигналов при помощи генераторов случайных чисел, установленных на каждом КП. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может найти применение в системах для передачи сигналов телесигнализации (ТС), телеизмерений (ТИ) с 1-го, 2-го, 3-го, ...N-го контролируемых пунктов (КП) по радиоканалу на общий диспетчерский пункт (ДП).

Известно устройство по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения, (патент №212285, 6 H 04 В 3/54, 1998 г.).

Основным недостатком известного технического решения является потеря работоспособности при отсутствии гальванической связи по проводам трехфазной линии (0,38-10-35) кВ между КП и ДП.

Известно также устройство передачи и приема сигналов по радиоканалу (патент №2186461, 7 H 04 В 3/54, 7/00, 2002 г., 27.07.2002 г., Бюл. №21), которое принято за ПРОТОТИП.

Основным недостатком ПРОТОТИПА является наличие линии электропередачи, с помощью которой производят формирование периодов следования сигналов для каждого КП, что не позволяет передавать сигналы ТС, ТИ с ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ.

В заявленной системе этот недостаток устранен, при этом, как и в прототипе, на КП установлены только передатчики, на ДП - только приемник.

На чертеже приведена блок-схема "Системы передачи и приема сигналов по радиоканалу", которая реализует заявленное техническое решение, где:

1. КП1

2. Передатчик КП1

3. Блок формирования периодов передачи сигналов (блок формирования) КП1

4. Генератор случайных чисел (ГСЧ) КП1

5. Передающая антенна КП1

6. КПN

7. Передатчик КПN

8. Блок формирования КПN

9. ГСЧ КПN

10. Передающая антенна КПN

11. ДП

12. Приемник ДП

13. Приемная антенна ДП

РАБОТА СИСТЕМЫ

На каждом КП на входы блоков формирования поступают от ГСЧ числа 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, при этом каждому случайному числу соответствует свой период передачи сигналов (период)

числу 1 соответствует период T₁

числу 2 - - - - Т₂

числу 9 соответствует период Т₉

Эти периоды формируют в блоках формирования каждого КП.

На информационные входы передатчиков КП1, КП2, КП3, ...КПN поступает информация ТС, ТИ в виде последовательности видеоимпульсов, где их преобразуют в радиосигналы, которые передают при помощи передающих антенн на ДП.

В приемнике ДП, куда поступают радиосигналы через приемную антенну, их обрабатывают одним из известных способов, в результате чего на информационном выходе приемника вновь получают последовательность видеоимпульсов для определения информации ТС, ТИ.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАЯВЛЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

ДАНО:

1. N=500 - количество КП

2. τ_u=0,1·10^-3 сек - длительность передачи одного радиоимпульса. Значение τ_u выбрано из следующих соображений: Государственный комитет по радиочастотам СССР решением от 15.11.1978 г. №665 разрешил использовать для разработки и эксплуатации радиотелесигнализации частоты в диапазоне (162.15-168.075) МГц. Исходя из разрешенной полосы излучения, которая была выделена и равна ΔF=20 кГц, длительность радиоимпульса при этом равна:

3. Количество информации в пачке радиоимпульсов равно 50 Бит, тогда с учетом (1) длительностью пачки радиоимпульсов с каждого КП будет равна:

4. T_H=3600·24=86400 сек = 1 сутки - время наблюдения за работой системы, реализующей заявленное техническое решение.

5. m=1 - количество совпадений сигналов на входе приемника общего ДП от двух любых КП за время наблюдения, т.е. за 1 сутки.

ОПРЕДЕЛИТЬ ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ:

1. Т_ср - усредненную длительность периодов передачи сигналов на каждом контролируемом пункте.

2. Длительности периодов передачи сигналов на каждом контролируемом пункте

Т₁, Т₂, Т₃, ...Т₉

3. - количество произведенных опытов за время наблюдения за работой системы Т_Н, т.е. за 1 сутки.

4. - вероятность наступления события А за время наблюдения за работой системы Т_н, т.е. за 1 сутки.

Где: А - событие, характеризующее совпадение на ДП сигналов от двух любых КП.

Следует отметить, что сигналы со всех КП будут распределены случайно на оси времени и их совпадение в интервале времени Δt=τ_п=5·10^-3 сек согласно (2) будет соответствовать вероятностному закону Пуассона, т.к. соблюдаются следующие условия: [1]

1. Поток событий (сигналов, поступающих с КП) - ОРДИНАРЕН;

2. Поток событий - СТАЦИОНАРЕН;

3. Поток событий - НЕ ИМЕЕТ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ;

Условие ОРДИНАРНОСТИ означает, что сигналы от каждого рассредоточенного КП приходят на общий приемник ДП поодиночке, а не парами, тройками и т.д.

Условию СТАЦИОНАРНОСТИ удовлетворяет поток событий, вероятностные характеристики которого не зависят от времени. Для стационарного потока характерна постоянная плотность потока λ_ср, т.е. среднее число событий (сигналов), поступающих в приемник ДП в единицу времени

где: N - число КП, работающих на один ДП

Т_ср - усредненная длительность периодов передачи сигналов с каждого КП на ДП, которая является постоянной величиной. Из (3) следует, что λ_cp=const и означает постоянство событий (сигналов) в единицу времени.

Условие ОТСУТСТВИЯ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ означает, что события (сигналы) поступают в систему (на общий приемник ДП) независимо друг от друга.

Закон Пуассона имеет вид:

где: z - количество событий (сигналов), совпадающих друг с другом, на выделенном участке времени Δt. В нашем примере z=2, Δt=τ_п.

Нас интересует совпадение сигналов от двух различных КП на интервале времени Δt=τ_п, т.к. в этом случае сигналы на входе приемника ДП совпадут и не будут приняты. Они будут приняты в следующем цикле передачи. Мы допускаем, из условия задачи п.5, что с вероятностью Р(А), такая ситуация возникает один раз в сутки, т.е. m=1. l - основание натурального логарифма.

Таким образом, с учетом вышесказанного, выражение (4) примет вид:

В дальнейшем мы покажем, что величина α≪1, а значит, можно принять величину тогда (5) примет вид:

где: α - параметр Пуассона, есть математическое ожидание числа сигналов, попадающих на интервал времени Δt=τ_п=5·10^-3 сек

где: λ_ср(t) - средняя плотность потока.

В нашем случае: т.е. соответствует выражению (3)

Поэтому решение (7) имеет вид:

подставив (8) в (6), получим:

С другой стороны, согласно формуле изобретения имеем [2]:

Приравняем правые части выражений (9) и (10)

Решим выражение (11) относительно Т_ср

В условиях, заданных для реализации способа, мы приняли значение m=1, т.е. допускаем одно совпадение двух сигналов с разных КП за время наблюдения за работой системы Т_н в течение 1 суток. С учетом этого, выражение (12) примет вид:

Определим значение Т_ср с учетом исходных данных:

N=500, τ_п=5·10^-3 сек, Т_Н=86400 сек

Определим согласно формуле изобретения период T₁

Определим согласно формуле изобретения значения периодов Т₂-Т₉:

T₂=2T₁=2×13=26 сек

T₃=3T_l=3×13=39 сек

T₄=4T₁=4×13=52 сек

Т_ср=Т₅=5Т₁=5×13=65 сек

Т₆=6Т₁=6×13=78 сек

T₇=7T₁=7×13=91 сек

T₈=8T₁=8×13=104 сек

T₉=9T₁=9×13=117 сек

Определим n - количество опытов за время наблюдения Т_н за работой системы, т.е. за 1 сутки

Определим вероятность Р(А) согласно формуле изобретения с учетом (15) [2]

Определим значение α - параметр Пуассона из (8)

Вычислим l^α=1,04. Это значит, что принятие в выражении (5) величины l^α≈1 - справедливо.

Таким образом, мы доказали, что цель, поставленная изобретением, достигнута, при этом получен новый технический результат при передаче сигналов ТС, ТИ с рассредоточенных КП на общий ДП:

1) Устранена линия электропередачи, с помощью которой в ПРОТОТИПЕ формировали периоды следования сигналов, что позволяет в предложенном техническом решении использовать мобильный ДП и мобильные КП.

2) В ПРОТОТИПЕ при большом количестве КП будет большой разброс в значениях T₁ и T_N, т.е. за один период работы КП_N, КП₁ будет выходить на передачу несколько раз, что создает НЕРАВНОЦЕННЫЕ условия работы между КП. В предложенном техническом решении ВСЕ КП находятся в одинаковых условиях и ВСЕ имеют один и тот же усредненный период следования Т_ср. В связи с этим, для каждого КП в ПРОТОТИПЕ должен быть индивидуальный блок формирования периодов следования сигналов. В предложенном техническом решении на всех КП установлены одинаковые блоки формирования периодов следования сигналов и одинаковые генераторы случайных чисел, что очень важно для производства.

Литература:

1. Е.С.Вентцель. Теория вероятностей. М.: "Наука", 1964 г.

2. Е.С.Вентцель, Л.А.Овчаров. Теория вероятностей. "Наука", 1973 г.

Система Цагарейшвили С.А. передачи и приема сигналов по радиоканалу, в которой имеют N=1, 2, 3, ..., N контролируемых пунктов, общий диспетчерский пункт, при этом на контролируемом пункте имеют блок формирования периодов передачи сигналов, выход которого подключен к первому входу передатчика, выход которого подключен к входу передающей антенны, второй вход передатчика является информационным, на диспетчерском пункте приемник, вход которого подключен к выходу приемной антенны, отличающаяся тем, что на каждом контролируемом пункте введен генератор случайных чисел, выход которого подключен к входу блока формирования периодов передачи сигналов.