Способ передачи информации и система для его осуществления



Способ передачи информации и система для его осуществления
Способ передачи информации и система для его осуществления
Способ передачи информации и система для его осуществления
Способ передачи информации и система для его осуществления
Способ передачи информации и система для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2586833:

Кукушкин Сергей Сергеевич (RU)

Изобретение относится к системам передачи информации по цифровым каналам связи. Технический результат заключается в обеспечении помехозащищенности передаваемой информации за счет структурно-алгоритмического преобразования (САП) результатов телеметрии, в обеспечении контроля и исправления ошибок. На передающей стороне каждое из значений слов-измерений, умноженных на первый модуль сравнения, представляют образами-остатками, найденными путем операций, эквивалентных делению полученного результата умножения на значение второго модуля сравнения, в качестве которого используют шкалу представления Ш = 22n. При приеме используют два алгоритма декодирования, условно называемых «жесткий», являющийся универсальным, и «мягкий», использование которого обеспечивает обнаружение и исправление ошибок передачи. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи. Его использование позволяет повысить достоверность передачи информации без введения структурной избыточности в передаваемые сообщения, обнаруживать возникающие при передаче ошибки как одиночные, так и кратные, повысить скорость передачи информации.

Это достигается путем структурно-алгоритмических преобразований (САП), которые осуществляют при передаче телеметрической информации (ТМИ) на борту контролируемого объекта (в этом случае САП называют «прямыми» (ПСАП)) и при ее приеме (реализуемые при этом САП называют «обратными» (ОСАП)).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ дискретной передачи информации ([1], патент RU №2434301 от 20.11.2011, бюл. №32). В нем также в результате структурно-алгоритмических преобразований (САП), предшествующих передаче информации, формируют последовательность слов-измерений (сообщений), называемых «выборками первичных сигналов», которые преобразуют в выборки с меньшей разрядностью представления исходных значений. Сформированные выборки с меньшей разрядностью представления исходных значений являются эквивалентами образов-остатков bi. Основу изобретения [1] составляет замена традиционного позиционного представления слов двоичных 2n-разрядных слов-измерений х на эквивалентное отображение образами-остатками bi. В соответствии с математической моделью образы-остатки bi. получают в результате выполнения операций, эквивалентных делению х на определенным образом выбранные модули сравнения mi. В результате этого обеспечивают выполнение требований тождественного равенства исходного сообщения Х и его образа-остатка bi, получающего в результате операции, эквивалентной арифметической операции деления Х на модуль сравнения mi:

Х ≡ bi (mod mi) (1).

Таким образом, способ [1] представляет собой инженерную интерпретацию математической модели (1).

Способ-прототип [1] заключается в том, что на передающей стороне формируют первичный сигнал, шкала значений которого в 22n раз превышает максимально допустимое значение погрешности, формируют последовательность выборок первичного сигнала путем его дискретизации с выбранной частотой опроса, формируют последовательность передаваемых выборок путем преобразования последовательности выборок первичного сигнала, передают сформированную последовательность выборок по каналу связи на приемную сторону, на приемной стороне принимают полученную последовательность выборок, формируют восстановленную последовательность выборок первичного сигнала путем преобразования принятой последовательности выборок, восстанавливают первичный сигнал путем фильтрации последовательности выборок первичного сигнала, отличающийся тем, что на передающей стороне преобразование последовательности выборок первичного сигнала в последовательность передаваемых выборок осуществляют следующим образом: формируют 2n равномерно распределенных в пределах шкалы значений первичного сигнала пороговых уровней ui, сравнивают значение каждой выборки первичного сигнала со значениями всех пороговых уровней, определяют значение максимального из превышенных пороговых уровней, преобразуют значение каждой выборки первичного сигнала путем вычитания из него значения максимального из превышенных пороговых уровней, при этом на приемной стороне преобразование принятой последовательности выборок в восстановленную последовательность выборок первичного сигнала осуществляют следующим образом: определяют приращение значения каждой принятой выборки путем вычитания из него значения предшествующей принятой выборки, формируют минимальный ненулевой пороговый уровень, значение которого в 2n раз меньше шкалы значений первичного сигнала, сравнивают модуль приращения значения каждой принятой выборки с половиной значения минимального ненулевого порогового уровня, при превышении модуля приращения значения каждой принятой выборки половины значения минимального ненулевого порогового уровня и при отрицательном значении указанного приращения значение каждой восстановленной выборки первичного сигнала определяют путем суммирования приращения значения соответствующей принятой выборки, значения предшествующей восстановленной выборки первичного сигнала и значения минимального ненулевого порогового уровня, при превышении модуля приращения значения каждой принятой выборки половины значения минимального ненулевого порогового уровня и при положительном значении указанного приращения значение каждой восстановленной выборки первичного сигнала определяют путем суммирования приращения значения соответствующей принятой выборки и значения предшествующей восстановленной выборки первичного сигнала и вычитания из полученной суммы значения минимального ненулевого порогового уровня, при превышении половины значения минимального ненулевого порогового уровня модуля приращения значения каждой принятой выборки значение каждой восстановленной выборки первичного сигнала определяют путем суммирования приращения значения соответствующей принятой выборки и значения предшествующей восстановленной выборки первичного сигнала [1].

Отличительная особенность известного способа [1] заключается в том, что вместо математической операции сравнения значений результатов измерений Х по модулю mi, предполагающей операцию деления и нахождения образов-остатков, используют результаты превышения значениями Х пороговых уровней ui. При превышении каждого из пороговых уровней непрерывный счет значений сообщений Х по мере их возрастания или убывания обрывают и возобновляют с 0. Поэтому получающиеся значения оказываются ограниченными по уровню значением разности между порогами ∆ui = ui+1.- ui, что эквивалентно образам-остаткам, которые были бы получены в результате арифметической операции деления. Это означает, что сформированные таким образом значения от 0 до (∆ui -1) совпадают со значениями образов-остатков bi при условии, что ∆ui = mi. Такая формулировка модели (1) на инженерном языке позволила определить новый способ восстановления выборок (слов-измерений) при приеме сообщений. Он описан в формуле изобретения [1], когда рассматривается приемная сторона. Однако замена модулей mi. разностями между порогами сравнения ∆uiоказывается сложной при большом числе используемых модулей сравнения. В результате этого возможности инженерного синтеза новых способов восстановления данных измерений при использовании структурно-алгоритмических преобразований (САП) становятся все более ограниченными по мере увеличения числа различных модулей сравнения mi.

В этом случае более полезным с точки зрения реализации новых идей повышения помехоустойчивости передаваемых данных становится математический синтез новых технических решений на основе модели, представленной в виде системы остаточных классов (СОК) (системы сравнений, определяемой формулой (2)):

Х ≡ b1 (mod m1).

Х ≡ b2 (mod m2), (2)е m1 = 2n - 1, m2 = 2n + 1 - оптимально выбранные модули сравнения, а n - половина разрядности (разрядной сетки) представления исходных традиционных слов-измерений.

Так, в случае исходного байтового представления слов-измерений (2n = 8) m1 = 24 - 1 = 15, а m2 = 24 + 1 = 17. Если 2n = 10, что соответствует случаю 10-разрядного представления значений телеметрируемых параметров (ТМП), то m1 = 25 - 1 = 31, а m2 = 25 + 1= 33. Сформированные при таком подходе образы-остатки для однозначного их отображения могут иметь n-разрядную позиционную структуру представления. Однако некоторое исключение из этого правила составляют результаты кодирования образов-остатков, полученных при сравнении по модулям m2 = 2n + 1.

При предлагаемом дополнительном кодировании новые сообщения получают в результате замены исходных значений Хi, i = 1,2,3,…, представленных, например, Хi = <116>10 = <01110100>2 (2n = 8), на сообщения Сi, i = 1,2,3,…, составленные, например, из значений образов-остатков

Хi <b1i (mod 15),b2i (mod 17)>j, j = 2,10.

Здесь подстрочные индексы < >10 и < >2 определяют систему счисления - десятичную и двоичную, соответственно. Произведение модулей сравнения m1 × m2 =(2n - 1)(2n + 1) = 22n - 1, что соответствует в случае традиционного двоичного позиционного кодирования значений ТМП шкале (Ш) представления данных телеизмерений при заданной разрядной сетке формирования слов-измерений. В случае байтовых слов (2n = 8) шкала представления значений ТМП (Ш = 0 - 255). Она начинается с кодовой комбинации <00000000>2 = <0>10 и заканчивается кодовой комбинацией <11111111>2, что соответствует m1 × m2 =15 ×17 =255 значениям различающихся данных кодирования. При проведении операций, эквивалентных делению хi = <116>10 = <01110100>2 на m1 =15 и m2 =17, исходное сообщение хi заменяют (кодируют) двумя полусловами-остатками Сi = < b1i,b2i>10 = <11,14>10=<11011110>2 = <190>10. При этом минимальное кодовое расстояние увеличивается в dкод = 2n +1 раз. Если n = 4, что соответствует рассмотренному примеру, то dкод увеличивается в 17 раз. Так, если представить, что Хi+1 = <115>10 = <01110011>2, а Хi+2 = <117>10 = <01110101>2, то исходное кодовое расстояние по отношению к Хi = <116>10 = <01110100>2 изменится на d = 1 (на значение элементарного кванта). В то же время результаты предлагаемого кодирования Xi+1 = <115>10 = <01110011>2 и Xi+2 = <117>10 - это значения С(i+1) = <10,13>10 = <10101101>2 = <173>10 и Xi+2 = <12,15>10 = <11001111>2 = <207>10. Увеличение минимального кодового расстояния (dкод) в 17 раз в соответствии с теорией помехоустойчивого кодирования обеспечивает возможность исправления до 4 ошибок передачи значений ТМП ([2], Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. - М.: Связь, 1972. - 360с.).

Однако у такого способа представления есть недостаток, заключающийся в том, что для однозначного представления значений образов-остатков по модулям m2= 2n + 1 требуется не n, а (n + 1) разрядов двоичного кода (в случае, когда 2n = 8, пять разрядов). Если, например, при 2n = 8 не ввести дополнительной избыточности в виде дополнительного 9 двоичного разряда и ограничиться n = 4 при представлении значений b2i, то окажутся неразличимыми кодовые конструкции <0>10 и <135>10, а также <16>10 и <136>10. Это приведет к дополнительно привнесенным ошибкам. Хотя, в итоге, этот недостаток и перекрывается достигаемым техническим эффектом, получаемым при приеме за счет обнаружения и исправления ошибок передачи ТМИ, однако потенциальные возможности повышения помехоустойчивости данных телеизмерений не будут достигнуты.

Этот недостаток устранен при использовании предлагаемого изобретения. Предлагаемый способ предлагает одну из реализаций безызбыточного дополнительного помехоустойчивого кодирования с использованием образов-остатков. Особая практическая значимость безызбыточного дополнительного помехоустойчивого кодирования заключается в том, что его реализация не требует изменения существующей структуры телеметрических кадров и доработки уже существующей телеметрической аппаратуры. Поэтому предлагаемый способ является щадящим по отношению к существующей практике. Он также может быть реализован программными методами путем перепрограммирования программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), сигнальных процессоров и микроконтроллеров, на основе которых созданы существующие и разрабатываются перспективные бортовые радиотелеметрические системы (БРТС).

Сущностные характеристики предлагаемого способа заключаются в следующем. Он предполагает получение кодированных значений, которые представляют собой результат умножения каждого из значений телеметрируемого параметра (ТМП) Хi, где i - принятый порядковый номер выборок контролируемого телеметрируемого процесса х(t), t = kTо, а То - интервал опроса значений ТМП, определяемый теоремой дискретизации В.А.Котельникова, k = 1,2,3,… - натуральный ряд чисел, на модуль сравнения, равный m2= 2n + 1, с последующим определением образов-остатков b3i Образы-остатки b3i получают в результате арифметической операции деления результата умножения на значение другого модуля сравнения m3 = 22n. Физическая интерпретация модуля сравнения m3 = 22n - это шкала телеизмерений (Ш), ограниченная разрядной сеткой представления значений телеизмерений от 0 до m3 = 22n. Для случая восьмиразрядных слов-измерений 2n = 8 и m3 = 28 = 256 представляет собой число байтовых слов, отличающихся друг от друга хотя бы в одном разряде.

Алгоритм кодирования задан следующей формулой:

Сi ≡ (Хi × m2) (mod m3) (3).

В соответствии с предлагаемой терминологией алгоритм (3) представляет собой прямое структурно-алгоритмическое преобразование (ПСАП) передаваемых данных телеизмерений. Алгоритмы восстановления переданных значений при приеме ТМИ, предполагающие использование обратного структурно-алгоритмического преобразования (ОСАП), ориентированы на следующие два типа декодирования, условно называемые «жесткое» и «мягкое».

Цель использования алгоритма «жесткого» декодирования заключается в том, чтобы обеспечить восстановление ТМИ в самом общем случае, в том числе и при отсутствии корреляционной взаимосвязи между соседними отсчетами ТМП, с погрешностью, которая была бы не хуже той, что получают при использовании существующей практики передачи результатов телеизмерений. Дополнительное назначение алгоритма «жесткого» декодирования также заключено в том, чтобы пользователь имел возможность увидеть то качество приема ТМИ, которое получают при использовании существующей практики телеизмерений. Такой подход направлен, помимо прочего, на устранение психологической неуверенности той части пользователей, которые плохо усваивают различные новшества.

Цель использования алгоритма «мягкого» декодирования состоит в том, чтобы обнаружить и исправить ошибки передачи в закодированных значениях ТМП.

Таким образом, предлагаемый способ заключается в том, что на передающей стороне осуществляют сбор сигналов от источников сообщений, преобразуют их в двоичный код, обеспечивают синхронизацию сформированных слов-измерений, представленных 2n-разрядным двоичным кодом, и формируют из них уплотненный цифровой групповой сигнал, подлежащий передаче по каналам связи. От известных аналогов он отличается тем, что на передающей стороне каждое из значений слов-измерений умножают на первый модуль сравнения m2, равный 2n + 1, а полученный результат умножения представляют образами-остатками, найденными путем операций, эквивалентных делению на значение второго модуля сравнения m3, в качестве которого используют шкалу представления Ш = 22n, определяющую количество значений 2n-разрядных двоичных слов-измерений, различающихся друг от друга хотя бы одним двоичным символом, полученные, таким образом, 2n- разрядные кодовые конструкции образов-остатков используют в качестве закодированных слов-измерений с прежней разрядностью их представления двоичным кодом и расставляют сформированные таким образом слова-измерения в уплотненном цифровом групповом телеметрическом сигнале в определенной последовательности по отношению к сигналам синхронизации, в том числе и в той последовательности, в которой передавали бы исходные слова-измерения при существующем способе их передачи, сформированный из образов-остатков цифровой уплотненный групповой телеметрический сигнал подвергают последующей модуляции и передаче, а на приемной стороне принимают полученную последовательность переданных символов двоичного кода, на основе принятых сигналов синхронизации формируют восстановленную последовательность закодированных 2n- разрядных слов-измерений и осуществляют параллельное их декодирование с использованием «жесткого» и «мягкого» декодеров, при этом в результате операции «мягкого» декодирования обеспечивают обнаружение и исправление ошибок передачи значений телеметрируемых параметров на основе групповых свойств «равноостаточности», выполняемых в выделенных графических фрагментах телеметрируемого параметра, преобразованного на передающей стороне, а в результате операции «жесткого» декодирования осуществляют восстановление первоначальных результатов телеизмерений без исправления ошибок, осуществляют их сглаживание и по отношению к вычисленным соседним значениям телеизмерений определяют их разности, которые используют в качестве допусков при выборе наиболее подходящих данных телеизмерений, формируемых в результате операций «мягкого» декодирования с учетом разрешенных позиций сформированного на передающей стороне безызбыточного помехоустойчивого кода, производят повторное «жесткое» декодирование данных телеизмерений, скорректированных в результате операций «мягкого» декодирования, сглаженные данные при первой операции «жесткого» декодирования сравнивают с синхронными (совпадающими по времени опроса) значениями, полученными в результате второй операции «жесткого» декодирования, результаты сравнения используют для оценивания достигаемого технического эффекта в виде оценок повышения показателей достоверности приема телеметрической информации, а также для сравнения и корректировки значений результатов сглаживания данных телеизмерений, полученных при первом «жестком» декодировании, с результатами, которые наиболее близки к ним, но совпадают с разрешенными позициями помехоустойчивого кода, сформированного в результате структурно-алгоритмических преобразований значений телеметрируемого параметра на передающей стороне, в результате чего реализуют расширенные возможности, используемые для контроля достоверности полученных результатов телеизмерений и информационной поддержки принятия решений.

Предлагаемый способ также отличается тем, что при выполнении операций «мягкого» декодирования, предназначенного для обнаружения и исправления ошибок передачи телеметрической информации находят разрывы, определяющие границы графических фрагментов телеметрируемых параметров, преобразованных на передающей стороне с использованием алгоритмов структурно-алгоритмического преобразования данных телеизмерений Хi, представляющих собой значения выборок контролируемого процесса х(t) в моменты времени t = kTо, где То - интервал опроса значений телеметрируемых параметров, определяемый теоремой дискретизации В.А.Котельникова, k = 1,2,3,… - натуральный ряд чисел, затем, используя признаки идентификации разрывов в виде разностей первого порядка ∆Хi = Хi+1 - Хi, абсолютное значение которых находится в интервале (0,8 - 1) m3, где m3 - определенным образом выбранный второй модуль сравнения, равный, например, 22n, где 2n - число разрядов двоичного кода, используемого для представления результатов телеизмерений (слов-измерений), принятые с ошибками данные телеизмерений, преобразованные на передающей стороне с использованием алгоритмов структурно-алгоритмических преобразований и принадлежащие выделенным графическим фрагментам преобразованных телеметрируемых параметров, подвергают делению на первый модуль сравнения m2, например, равный 2n+1, в результате чего находят целочисленные остатки от деления, строят гистограмму распределения их значений и в качестве инварианта, проявляющегося, например, в виде группового значения «равноостаточности», выбирают в сформированной статистической выборке, состоящей из остатков, наиболее часто встречающееся значение, при этом все другие значения остатков, не совпадающие со значением найденного инварианта, используют для обнаружения ошибок передачи результатов телеизмерений, которые исправляют путем подстановки вместо них данных, достоверность которых подтверждают тем, что они при делении на второй модуль сравнения m2 дают значение остатка, равное инварианту, найденному для выделенного графического фрагмента, выбирают среди выделенных преобразованных данных телеизмерений те значения, что принадлежат наиболее близким по абсолютной величине разрешенным позициям, отстоящим друг от друга на величину, равную lm2 m2 = dmin, l = 1,2,3,.., где dmin - минимальное кодовое расстояние, при выполнении условия, что величины различий принятых данных от их номинальных значений, определяемых разрешенными позициями, не выходят за пределы допусков, которые определяют на основе результатов «жесткого» декодирования принятых сигналов и последующего их сглаживания на основе различных способов фильтрации.

Представление о техническом эффекте, который получают при реализации способа, дают иллюстрации, приведенные на фиг. 1-4.

На иллюстрации, представленной на фиг. 1, показано графическое отображение ТМП, смоделированного в виде синусоидального изменяющегося напряжения, при его представлении десятиразрядным двоичным кодом (2n = 10), когда m3 = 210 =1024. Об этом свидетельствует шкала представления исходных и закодированных значений ТМП (Ш = 0 - 1023). Такой формат представления наиболее часто используют в отечественной практике телеизмерений. Значения телеизмерений были искажены на всем интервале представления данных шумовой помехой, из-за чего изображение ТМП отображается на фиг. 1 жирной линией, вызванной случайным шумом в младших разрядах позиционного двоичного кода. Кроме того, на отдельном временном участке от 1000 мс до 4000 мс передаваемый ТМП был дополнительно искажен импульсной помехой.

На фиг. 2 представлено графическое отображение того же ТМП, но после использования алгоритма ПСАП, приводящего к случаю безызбыточного помехоустойчивого кодирования, реализующего формулу (3).

На фиг. 3 представлены вычисленные значения инварианта, который принимает при отсутствии искажений телеизмерений помехами постоянное значение. С точки зрения математики он проявляется в виде группового свойства «равноостаточности», которое оказывается справедливым для отдельных графических фрагментов ТМП, заключенных между разрывами первого рода, идентифицированных, как δi = |Ci+1*- Ci*| при δi >0,8 m3, где Ci*= Ci + εi, а εi - ошибка телеизмерений, обусловленная помехой. Появление группового свойства «равноостаточности» связано с тем, что исходные значения телеизмерений Хi были в соответствии с формулой (3) умножены на модуль сравнения m2 = 2n+1. Следовательно, если в выделенных графических фрагментах преобразованного ТМП результаты кодирования Ci,, которые не искажены помехой εi, и Ci = Хi × m2 разделить на m2, то получим одни и те же остатки от деления Ci на m2. Для наглядности на фиг. 2 и 3 пример выделения графических фрагментов преобразованного ТМП отображен вертикальными линиями. Из приведенного на фиг.3 графика следует, что значения остатков от деления находятся в узком диапазоне данных при отсутствии искажений импульсной помехой. Мода закона их распределений четко выражена и представляет собой достоверное значение инварианта. Поэтому шумовые ошибки телеизмерений обнаруживают и исправляют с высокой вероятностью (до значений Ри = 0,99). Об этом свидетельствует и более тонкая линия графического представления восстановленного при приеме ТМП (фиг. 4), поскольку был исправлен шум, обусловленный искажениями младших разрядов двоичного кода. Наиболее сложный случай для обнаружения и исправления ошибок телеизмерений проявляется при искажении мощной импульсной помехой. Он промоделирован на временном интервале от 1000 мс до 4000 мс (фиг. 1 - 4). В этом случае закон распределения значений «равноостаточности» имеет не одну, а несколько вершин. При этом задача идентификации инварианта заключается в том, чтобы выбрать максимальное значение «равноостаточности», принадлежащее одной из наблюдаемых вершин закона распределения значений «равноостаточности». Однако при этом могут оставаться неисправленные ошибки ε /i (на фиг. 4 их три). Особенность инварианта в виде свойства «равноостаточности» также проявляется в том, что его значения одновременно можно рассматривать и как номер (s) «узких» шкал телеизмерений, к которым относятся выделенные фрагменты (фиг. 3). Из графического представления, приведенного на фиг. 3, следует, что s принимает значения от 0 до 31. При этом число разрешенных позиций безызбыточного кода в выделенных графических фрагментах ТМП равно 33. В итоге получаем те же m2 × s = 33 × 31= 1023 значений 10-разрядных конструкций двоичного кода, что и при исходном традиционном графическом отображении передаваемого ТМП для случая десятиразрядных двоичных слов-измерений (Ш = (0 - 1023)).

Из сравнения иллюстраций, приведенных на фиг. 1-4, следует:

1) минимальное кодовое расстояние увеличено в 2n + 1 раз, что при 2n = 10 соответствует значению dкод = 33 (при традиционном методе представления (фиг. 1) dmin =1);

2) при новом представлении значений ТМП более эффективно использован весь диапазон Ш = 0 - 1023, ограниченный значением выбранной разрядной сетки (2n = 10);

3) из-за эффекта усиления по амплитуде, обусловленного умножением Хi на m2) (формула 3) повышен уровень информационной насыщенности преобразованного ТМП (на его графическом отображении видны те изменения, которые может дать только датчик точной метрологической шкалы измерений);

4) в выделенных графических фрагментах преобразованного (закодированного) ТМП, выполняются групповые свойствами «равноостаточности», суть которых заключается в том, что достоверно принятые (неискаженные помехами) значения ТМП при делении на модуль сравнения m2 = 2n + 1, равный минимальному кодовому расстоянию dкод, дают один и тот же остаток (выделенные графические фрагменты преобразованного ТМП заключены между разрывами первого рода, границы которых в качестве примера выделены на фиг. 2 вертикальными линиями).

Отмеченные групповые свойства «равноостаточности» проявляются только при нетрадиционном представлении передаваемых сообщений с использованием образов-остатков. Понятие «равноостаточности» известно в математике ([3], И.М.Виноградов «Основы теории чисел», М.: Наука, 1972г.). Групповые свойства «равноостаточности» составляют основу прикладного использования теории групп в информатике ([4], Кукушкин С.С. Теория конечных полей и информатика. Т.1., М: Минобороны России, 2003. - 278с.).

Задача изобретения также заключается в том, чтобы показать, как групповые свойства «равноостаточности» могут быть использованы в технических приложениях для разрешения существующих противоречий. Групповые свойства - это область математической конструктивной теории конечных полей [4]. В существующем математическом обеспечении представления, приема и обработки ТМИ она не использовалась.

Таким образом, новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что групповые свойства «равноостаточности» используют для обнаружения ошибок телеизмерений в режиме «мягкого» декодирования, для чего на приемной стороне для каждого выделенного графического фрагмента (фиг. 2, 3) выполняют следующие операции:

1) определяют остатки от деления принятых значений С*i на модуль сравнения m2 = 2n + 1, равный минимальному кодовому расстоянию dкод (фиг. 2);

2) по большинству совпавших значений вычисленных остатков (по значению моды закона распределения значений вычисленных остатков) идентифицируют значение «равноостаточности» выделенного графического фрагмента (фиг. 3);

3) другие значения остатков, которые отличаются от значений, идентифицированных по признаку большинства повторений, идентифицируют, как принадлежащие телеизмерениям, принятым с ошибками (фиг. 3);

4) исправление ошибок осуществляют на основе подбора ближайшего значения ТМП, находящегося в пределах минимального кодового расстояния dкод, которое при делении дает остаток, значение которого совпадает со значениями большинства повторений в статистической выборке, ограниченной числом данных телеизмерений в выделенном графическом фрагменте.

Ошибка в подборе ближайшего значения ТМП, находящегося в пределах минимального кодового расстояния dкод, при декодировании (при ОСАП) будет минимальной, равной элементарному кванту dmin.

Результаты кодирования можно рассматривать и как результат усиления в m2 = 2n + 1 диапазона представления значений ТМП, который затем ограничивают возможностями представления преобразованных значений в принятой ограниченной разрядной сетке отображения данных (для иллюстраций, приведенных на фиг.1 и 2 она ограничена 10 разрядами двоичного кода (2n = 10)). В результате этого получают «узкие» шкалы представления преобразованного (усиленного по амплитуде) ТМП, представление значений которого ограничено для приведенного на фиг. 2 примера 10 разрядами двоичного кода. К одной из таких «узких» шкал относится и графический фрагмент (фиг. 2), заключенный между вертикальными линиями. Если использовать условную нумерацию всех возможных графических фрагментов от 0 до 2n, то получим однозначное соответствие между вычисленным групповым значением «равноостаточности» и номером «узкой» шкалы представления графического фрагмента.

Для повышения оперативности преобразования значений ТМП в предлагаемом способе используют замещающие операции, суть которых заключена в том, чтобы не осуществлять традиционное деление числа Хi на число m3. Основу для превращения Хi в новое сообщение Ci составляют свойства двоичного кода, которым представляют результаты выполненных измерений. В этом случае наиболее просто реализуют преобразование значений Хi в остатки b3i по модулю m3= 22n. Эту операцию выполняют автоматически при превышении результатами умножения (Хi × m2) предельного значения выделенного диапазона шкалы Ш = m3= 22n однозначного представления значений преобразованного ТМП. Ее обеспечивают за счет исключения в предлагаемом представлении преобразованного ТМП (фиг. 2) старших разрядов результатов умножения (Хi × m2) которые выходят за пределы принятой 2n -разрядной сетки представления данных измерений (для приведенного на фиг. 2 примера 2n = 10).

В предлагаемом способе алгоритм «жесткого» декодирования имеет следующий вид:

Хi = , (4)

где Сi *= Сi + εi.- закодированные на передающей стороне значения i-го результата телеизмерений, содержащие ошибку εi.

Алгоритм «мягкого» декодирования предполагает выполнение следующих операций, последовательность которых представлена на фиг. 5 цифрами от 1 до 6, где

1 - нахождение абсолютных разностей между соседними закодированными значениями ТМП: δi = |Ci+1*-Ci*|; (5)

2 - выделение графического фрагмента ТМП, заключенного между соседними значениями абсолютных разностей δi > 0,8m3; (6)

3 - определение значений равноостаточности fi* для закодированных данных внутри выделенного графического фрагмента для каждого временного отсчета i:

fi* = Ci* (mod m3); (7)

4 - построение гистограммы распределений значений fi*и нахождения ее моды:

мода fi*= fдост, (8)

где fдост - значение равноостаточности, которое воспринимают как верное;

5 - выполнение операций:

1) корректировка fi*, предполагающая замену значений fi*, отличающихся от наиболее часто совпадающих значений (моды), на fдост;

fi* fдост, (9)

в результате чего исправляют ошибки εi;

2) восстановление скорректированных значений

Ci/= Сi + εi/, где εi/< εi, (10)

3) сравнение Ci/ со значением Ci//= Сi + εi//, полученным в первом блоке «жесткого» декодирования при использовании алгоритма сглаживания данных телеизмерений для подтверждения достоверности и принятие решения о выдаче значения Ci/;

6 - окончание массива значений ТМП С*i, i = 1,…, s, попавших в выделенный графический фрагмент, и выдача результатов «мягкого» декодирования Ci/ во второй блок «жесткого» декодирования.

Система для передачи информации, реализующая предлагаемый способ, содержит на передающей стороне датчики, локальные коммутаторы, бортовой цифровой вычислительный комплекс, бортовую аппаратуру потребителей, блок синхронизации, блок переключения режимов формирования телеметрических кадров, блок формирования телеметрического кадра и передатчик, на приемной стороне в состав системы входят приемник, блок формирования сигналов синхронизации, блок формирования цифрового группового телеметрического сигнала, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены блок переключения режимов формирования телеметрических кадров, блок структурно-алгоритмических преобразований, блок задержки, первый и второй блоки дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, дополнительный передатчик, а на приемной стороне введены блок «мягкого» декодирования, первый и второй блоки «жесткого» декодирования, блок оценки достоверности, к каждому из локальных коммутаторов подключены выходы n датчиков, интерфейсные входы-выходы которых подключены к первому входу блока формирования телеметрического кадра, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого подключены к интерфейсному входу-выходу бортового цифрового вычислительного комплекса, бортовой аппаратуры потребителей, блока синхронизации, блока переключения режимов формирования телеметрических кадров и блока структурно-алгоритмических преобразований, соответственно, кроме того, бортовой цифровой вычислительный комплекс и блок переключения режимов формирования телеметрических кадров объединены между собой интерфейсом обмена данными, бортовая аппаратура потребителей и блок синхронизации объединены между собой интерфейсом обмена данными, также блок синхронизации и блок переключения режимов формирования телеметрических кадров объединены между собой интерфейсом обмена данными, управляющий вход бортовой подсистемы соединен с объединенными управляющими входами блока переключения режимов формирования телеметрических кадров и блока структурно-алгоритмических преобразований, выход блока формирования телеметрического кадра соединен с объединенными входами блока задержки и первого блока дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, выход которого подключен ко входу передатчика, на выходе которого формируют не задержанный поток передаваемой телеметрической информации, выход блока задержки соединен со входом второго блока дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, выход которого подключен ко входу дополнительного передатчика, на выходе которого формируют задержанный поток передаваемой телеметрической информации, на приемной стороне введен дополнительный комплект приемной аппаратуры, при этом в каждый из комплектов приемной аппаратуры входят приемник, блок формирования сигналов синхронизации, блок формирования цифрового группового телеметрического сигнала, регистратор и дополнительно введены блок «мягкого» декодирования, k входов которого объединены соответствующими k входами первого блока «жесткого» декодирования и подключены к соответствующим k выходам блока формирования цифрового группового телеметрического сигнала, вход которого соединен с первым выходом приемника, второй выход которого подключен к первому входу блока формирования сигналов синхронизации, первый выход которого подключен ко второму входу приемника, первый вход которого является информационным, а третий вход управляющим, управляющим также является и второй вход блока формирования сигналов синхронизации, второй выход которого подключен к дополнительному входу блока оценки достоверности, первая группа из k входов которого объединена с соответствующей первой группой входов регистратора и подключена к соответствующим выходам второго блока «жесткого» декодирования, k входов которого соединены с соответствующими k выходами блока «мягкого» декодирования, вторая группа из k входов блока оценки достоверности объединена с соответствующей второй группой входов регистратора и подключена к соответствующим выходам первого блока «жесткого» декодирования, (k + 1) выход которого соединен с (k + 1) выходом блока «мягкого» декодирования, первый и второй выходы блока оценки достоверности подключены к соответствующим дополнительным входам регистратора.

Система, реализующая предлагаемый способ, на передающей стороне (6) содержит: датчики 11i, 12i,…,1ni, локальные коммутаторы 2i, бортовой цифровой вычислительный комплекс 3, бортовую аппаратуру потребителей 4, блок 5 синхронизации, блок 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров, блок 7 формирования телеметрического кадра, блок 8 структурно-алгоритмических преобразований, блок 9 задержки, блоки 101 и 102 дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, передатчики 111 и 112, каналы связи 251 и 252. Обмен данными между блоками может быть обеспечен с использованием интерфейсов RS-232, RS-422, RS-485 (входы/выходы 12i, 13 - 24).

Работа бортовой телеметрической системы (БРТС) заключается в следующем. Контролируемые параметры х(t) преобразуют с использованием датчиков 11i, 12i,…,1ni в дискретные значения х(t), где время t представлено дискретными значениями Xi, где i - значения телеметрируемого процесса х(t) в моменты времени t = kTо, где То - интервал опроса значений ТМП, определяемый теоремой дискретизации В.А.Котельникова, k = 1,2,3,… - натуральный ряд чисел. Каждое из полученных при этом значений Хi, где i - присвоенный условный номер целочисленной последовательности, преобразуют в аналого-цифровом преобразователе (АЦП), входящем в состав датчика, в слова-измерения, представленные 2n-разрядным двоичным кодом. Сформированные таким образом данные телеизмерений различных датчиков поступают через интерфейс в коммутатор (концентратор данных) 2i, в котором они выстраиваются в определенном порядке по отношению к сигналу синхронизации (CC), определяющему начало большого телеметрического кадра (кадра низкочастотных данных локальных коммутаторов). Этот сигнал синхронизации в ряде телеметрических систем называют низкочастотным маркером (НЧМ) ([5], «Современная телеметрия в теории и на практике / Учебный курс», СПб.: Наука и Техника, 2007. - 672с, стр. 469). Затем производят обмен с блоком 7 формирования телеметрического кадра с использованием интерфейсов RS-232, RS-422, RS-485 следующими данными:

1) данными, представляющими собой групповые телеметрические сигналы локальных коммутаторов 2i (входы/выходы 12i);

2) данными бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК) 3 (вход/выход 13);

3) данными бортовой аппаратуры потребителей (БАП) 4 (вход/выход 14);

4) данными блока 5 синхронизации (вход/выход 15);

5) данными блока 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров (вход/выход 16).

При этом из БЦВК 3 по первому входу/выходу 17 в блок 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров поступает командная информация, определяющая структуру формируемого телеметрического кадра и моменты времени переключения режимов их формирования. Обратная информация об исполнении команд приходит по интерфейсному входу/выходу 17 из блока 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров в БЦВК. Кроме того, по второму интерфейсному входу/выходу 18 в блок 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров и в блок 8 структурно-алгоритмических преобразований (САП) поступают команды на выбор заданных алгоритмов САП. При этом блок 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров обменивается данными по интерфейсу 20 с блоком 5 синхронизации. В блоке 5 синхронизации команды, передаваемые из блока 6 переключения режимов формирования телеметрических кадров используют для соответствующей перестановки кодовых конструкций ККi, из которых составлен сигнал синхронизации. Пример такого составного сигнала синхронизации рассмотрен в ([6], «Способ синхронизации передаваемых сообщений и сигналов» (Патент RU № 2538281 С2, опубликован 10.01.15, бюл.№1). Для повышения точности временной синхронизации блока 5 синхронизации используют поступающий по входу/выходу 19 сигнал «Метка времени», передаваемый спутниковыми радионавигационными системами (СРНС) ГЛОНАСС/GPS и принимаемый бортовой аппаратурой потребителей (БАП) 4, установленной на контролируемом объекте. В результате этого сигнал синхронизации используют по следующему дополнительному назначению:

1) получения при приеме группового телеметрического сигнала (ГТС) информации об изменении на передающей стороне условий формирования телеметрического кадра;

2) повышения точностных характеристик системы временной синхронизации принимаемой информации.

Пример технической реализации адаптивной системы передачи ТМИ, основу которой составляет передаваемый составной сигнал синхронизации, приведен в ([7], «Способ передачи ТМИ, адаптированный к неравномерности потока данных телеизмерений, и система для его осуществления» (Патент RU №2480838 С1, опубл. 25.04.2013, бюл. №21 - 16с.). В блоке 8 выбирают алгоритм прямых структурно-алгоритмических преобразований, например, алгоритм (3), рассмотренный в данном способе. В результате обмена по входу/выходу 21 между блоками 7 и 8 обеспечивают структурно-алгоритмические преобразования (САП) либо всего множества данных телеизмерений, либо какой-то его части, принадлежащей, например, к информационно-значимым ТМП. Сформированный в блоке 7 формирования телеметрического кадра результирующий групповой телеметрический сигнал поступает по входу/выходу 22 параллельно в блок 9 задержки и в первый блок 101 дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов. В блоке 9 задержки поток данных телеизмерений, сформированный в блоке 7 формирования телеметрического кадра, задерживают на время, равное планируемой максимальной продолжительности сбоев, для исключения потерь ТМИ, вызванных нарушением условий связи. В каждом из блоков 101 и 102 дополнительного кодирования и первичной модуляции формируют последовательность двоичных символов «0» и «1» групповых телеметрических сигналов, которую подвергают первичной модуляции с использованием заданной логики соответствия формируемого импульсного видеосигнала (БВН, кода Манчестер и др.) и исходной последовательности двоичных символов. Кроме того, данные блоки предназначены и для перевода исходной последовательности символов «0» и «1» двоичного кода в М-позиционный код, в том числе и в троичный код (M=3) с символами S0, S1, S2 на основе следующего соответствия ([8], Способ передачи ТМИ и система для его осуществления (Патент RU №2480840 С1, опубл. 25.04.2013, бюл. №21 - 16с.):

{00, 11} ↔ S0,

{001, 10} ↔ S1,

{101} ↔ S2, (10)

где {00, 11}; {001, 10} и {101} - двоичные кодовые комбинации сформированных телеметрических сигналов;

S0, S1, S2 - соответствующие им символы троичного кода, которые одновременно преобразуют в амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ) с основанием 3 (АИМ3) и широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) с основанием 3 (ШИМ3).

В передающих устройствах 111 и 112 первичную модуляцию в виде АИМм и ШИМм, в том числе АИМ3 и ШИМ3, используют для модуляции несущей радиосигнала. С этой целью, например, АИМ3 преобразуют в частотную модуляцию ЧМ3 со следующими значениями частоты: 1)f0 - Δf, 2)f0 и 3)f0 + Δf, где Δf - индекс девиации частоты, а ШИМ3 в фазовую (ФМ2) и относительно-фазовую (ОФМ2) модуляции с изменением фазы передаваемых частот f0 - Δf, f0 и f0 + Δf на ±180° [8, 9]. Также для повышения надежности связи применяют различные приемы понижения скорости передачи ТМИ и уменьшения плотности модуляции, например, используют квадратурные методы модуляции.

Для повышения показателей достоверности приема сообщений необходимо иметь несколько способов восстановления ТМИ в ее первоначальном виде. Один из способов восстановления при приеме значений ТМП в исходном виде используют в прототипе [1]. Однако при повышенных требованиях к достоверности приема ТМИ требуется большое количество различных алгоритмов восстановления. Такая возможность реализована в предлагаемом способе.

Система, реализующая предлагаемый способ на приемной стороне (фиг. 7), содержит: два комплекта приемной аппаратуры 26i, i = 1,2. Каждый из них содержит: приемник 27, блок 28 формирования сигналов синхронизации, блок 29 формирования цифрового группового телеметрического сигнала, блок 30 «мягкого» декодирования, блоки 311 и 312 «жесткого» декодирования, блок 32 оценки достоверности, регистратор 33.

Алгоритм (4) реализован на приемной стороне в блоках 311 и 312 «жесткого» декодирования.

В блоке 30 «мягкого» декодирования (фиг. 5) реализована последовательность операций (5 - 10). На вход 38i, (i = 1,2,…,k) блока 30 «мягкого» декодирования поступают значения закодированного параметра, принятого с ошибками:

Сi *= Сi + εi.

При существующей технологии передачи такими же ошибками εi будут приняты и данные телеизмерений

Хi *= Хi + εi.

В блоке 30 «мягкого» декодирования на основе исправления внутри выделенных графических фрагментов значений остатков от деления fi* на fдост обеспечивают восстановление скорректированных значений

Ci/= Сi + εi/, где число ошибок εi/ меньше εii/< εi).

Для подтверждения достоверности восстановленные в блоке 30 «мягкого» декодирования Ci/ сравнивают с подобным значением Ci//= Сi + εi//, полученным в первом блоке «жесткого» декодирования при использовании алгоритма сглаживания данных телеизмерений.

На выходе 39i, (i = 1,2,…,k) блока 30 «мягкого» декодирования получают результаты Ci/ с уменьшенным числом ошибок ε /i.

Отношение

kε = εi / ε /i (11)

используют в блоке 32 оценки достоверности (фиг. 7) для контроля корректирующей способности САП.

Работа приемной системы, реализующей предлагаемый способ, заключается в следующем. Первый комплект приемной аппаратуры 261 (7) принимает не задержанный поток ГТС, переданный в эфир передатчиком 111, а второй 262 осуществляет прием того же потока переданной ТМИ, излучение ГТС которого произведено передатчиком 112 и задержано относительно первого потока данных на максимальное время запланированных сбоев, вызванных нарушением радиосвязи в связи с отделениями элементов конструкции ракеты. Работа каждого из комплектов приемной аппаратуры идентична и может быть рассмотрена на примере одного из них (фиг. 7).

Приемник 27 принимает по входу 25i i = 1,2 групповой телеметрический сигнал, переданный одним из передатчиков 111 или 112, осуществляет демодуляцию радиосигнала, предварительно переведенного на промежуточную радиочастоту, и выделяет сигналы синхронизации (СС), копии которых перед проведением летных испытаний объектов контроля записывают по входу 35 и хранят в блоке 28 формирования сигналов синхронизации. В блоке 28 формируют следующие синхронизирующие сигналы: тактовой частоты, малого (высокочастотного (ВЧ)) и большого (низкочастотного (НЧ)) телеметрических кадров. Кроме того, в блок 28, используя управляющий вход 35, записывают планируемые временные интервалы замены кодовых конструкций сигналов синхронизации и их составных частей для повышения устойчивости системы синхронизации в случае радиоэлектронного противодействия (РЭП). Примеры подобных СС и различные варианты их изменений в ходе летных испытаний контролируемых объектов приведены в патентах [6,7]. В приемнике 27 по управляющему входу 34 записывают нужный алгоритм программной демодуляции принимаемых ГТС на пониженной промежуточной радиочастоте. Примеры использования различных проблемно-ориентированных алгоритмов программной демодуляции ГТС, ориентированные на системы двоичного кодирования с символами «0», «1» и замещающего его троичного кода с символами S0, S1, S2, приведены в патентах [7 - 10]. При этом для повышения устойчивости передачи ТМИ в основном и дополнительном передатчиках 111 и 112 используют различные методы модуляции несущей радиочастоты, например, рассмотренные в патентах [7 - 10]. В блоке 29 из различных копий демодулированного сигнала, например, рассмотренных в патентах [7 - 10], формируют обобщенный цифровой групповой телеметрический сигнал, представленный символами двоичного кода «0», «1», который поступает по запараллеленным входам 381, 382, …, 38k, в блок 30 «мягкого» декодирования и в блок 311 «жесткого» декодирования. В первом блоке 311 «жесткого» декодирования на основе алгоритма (4) восстанавливают значения телеизмерений Xi без исправления ошибок передачи ТМИ. В блоке 30 «мягкого» декодирования (фиг. 5 и 7) реализуют последовательность операций (5 - 9). Исправленные результаты кодирования C/I с уменьшенным числом ошибок ε /i. для подтверждения достоверности сравнивают с подобным значением Ci//= Сi + εi//, полученным в первом блоке «жесткого» декодирования при использовании алгоритма сглаживания данных телеизмерений. При этом сглаженные в первом блоке 311 «жесткого» декодирования данные Хi// предварительно преобразуют в Ci// с использованием алгоритма (3):

Сi// ≡ (Хi// × m2) (mod m3) (3//).

Далее скорректированные значения Сi/ поступают на входы второго блока 312 «жесткого» декодирования, на выходе которого формируют исправленные результаты телеизмерений

Хi/ = Хi + ε /i.

Затем в блоке 32 оценки достоверности определяют отношение:

kε = εi / ε /i.

Вычисленное значение kε по входу 44 записывают в регистратор 33 на носитель ТМИ. Одновременно в блоке 32 оценки достоверности подсчитывают число ошибок, которыми были искажены сигналы синхронизации, поступающие из блока 28 по входу 43. При этом на выходе 45 блока 32 оценки достоверности формируют результаты оценок временных интервалов сбоев при приеме ТМИ.

Технический эффект заключается в возможности исправления до 60% ошибок телеизмерений при малой мощности принимаемых групповых телеметрических сигналов (ГТС), в том числе равной и меньшей уровня чувствительности приемника.

Литература.

1. Способ дискретной передачи информации (Патент RU №2434301 от 20.11.2011, бюл. №32).

2. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. - М.: Связь, 1972. - 360с.).

3. И.М. Виноградов «Основы теории чисел», М.: Наука, 1972г.

4. Кукушкин С.С. Теория конечных полей и информатика. Т.1., М: Минобороны России, 2003. - 278с.

5. Современная телеметрия в теории и на практике / Учебный курс, СПб.: Наука и Техника, 2007. - 672с.

6. Способ синхронизации передаваемых сообщений и сигналов» (Патент RU № 2538281 С2, опубликован 10.01.15, бюл. №1).

7. Способ передачи ТМИ, адаптированный к неравномерности потока данных телеизмерений, и система для его осуществления (Патент RU №2480838 С1, опубл. 25.04.2013, бюл. №21 - 16с.).

8. Способ передачи ТМИ и система для его осуществления (Патент RU №2480840 С1, опубл. 25.04.2013, бюл. №21 - 16с.).

9. Способ передачи информации и устройство для его осуществления (Патент RU №2475861 С1. Опубл. 22.03.2013, бюл. № 16. 18 с.).

10. Способ передачи информации и устройство для его осуществления (Патент RU №2461888 С1. Опубл. 20.04.2013, бюл. № 27, 15 с.).

1. Способ передачи информации и система для его осуществления, заключающийся в том, что на передающей стороне осуществляют сбор сигналов от источников сообщений, преобразуют их в двоичный код, обеспечивают синхронизацию сформированных слов-измерений, представленных 2n-разрядным двоичным кодом, и формируют из них уплотненный цифровой групповой сигнал, подлежащий передаче по каналам связи, а на приемной стороне принимают полученную последовательность переданных символов двоичного кода, отличающийся тем, что на передающей стороне каждое из значений слов-измерений умножают на первый модуль сравнения, равный 2n + 1, а полученный результат представляют образами-остатками, найденными путем операций, эквивалентных делению полученного результата умножения на значение второго модуля сравнения, в качестве которого используют шкалу представления Ш = 22n, определяемую количеством значений 2n-разрядных двоичных слов-измерений, различающихся друг от друга, полученные 2n-разрядные кодовые конструкции образов-остатков используют в качестве закодированных информационных слов и расставляют их в уплотненном цифровом групповом телеметрическом сигнале в определенной последовательности по отношению к сигналам синхронизации, в том числе и в той последовательности, в которой должны были бы передаваться исходные слова-измерения, сформированный из образов-остатков цифровой уплотненный групповой телеметрический сигнал подвергают последующей модуляции и передаче, а на приемной стороне из полученной последовательности переданных символов двоичного кода формируют восстановленную последовательность закодированных 2n-разрядных слов-измерений и осуществляют параллельное их декодирование с использованием "жесткого" и "мягкого" декодеров, при этом в результате операции "мягкого" декодирования обеспечивают обнаружение и исправление ошибок передачи значений телеметрируемых параметров на основе групповых свойств "равноостаточности", выполняемых в выделенных графических фрагментах телеметрируемого параметра, преобразованного на передающей стороне, а в результате операции "жесткого" декодирования осуществляют восстановление первоначальных результатов телеизмерений без исправления ошибок, осуществляют их сглаживание и по отношению к вычисленным соседним значениям телеизмерений определяют их разности, которые используют в качестве допусков при выборе наиболее подходящих данных телеизмерений, формируемых в результате операций "мягкого" декодирования с учетом разрешенных позиций сформированного на передающей стороне безызбыточного помехоустойчивого кода, производят повторное "жесткое" декодирование данных телеизмерений, скорректированных в результате операций "мягкого" декодирования, сглаженные данные при первой операции "жесткого" декодирования сравнивают с синхронными (совпадающими по времени опроса) значениями, полученными в результате второй операции "жесткого" декодирования, результаты сравнения используют для оценивания достигаемого технического эффекта в виде оценок повышения показателей достоверности приема телеметрической информации, а также для сравнения и корректировки значений результатов сглаживания данных телеизмерений, полученных при первом "жестком" декодировании, с результатами, которые наиболее близки к ним, но совпадают с разрешенными позициями помехоустойчивого кода, сформированного в результате структурно-алгоритмических преобразований значений телеметрируемого параметра на передающей стороне, в результате чего реализуют расширенные возможности, используемые для контроля достоверности полученных результатов телеизмерений и информационной поддержки принятия решений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выполнении операций "мягкого" декодирования, предназначенного для обнаружения и исправления ошибок передачи телеметрической информации, находят разрывы, определяющие границы графических фрагментов телеметрируемых параметров, преобразованных на передающей стороне с использованием алгоритмов структурно-алгоритмического преобразования данных телеизмерений, представляющих собой значения выборок контролируемого процесса в моменты времени опроса значений телеметрируемых параметров, определяемые в соответствии с теоремой дискретизации В.А.Котельникова, затем, используя признаки идентификации разрывов в виде разностей первого порядка между последующими и предшествующими значениями преобразованного телеметрируемого параметра, определяют те их абсолютные значения, которые попадают в интервал (0,8 - 1) m3, где m3 - определенным образом выбранный второй модуль сравнения, равный, например, 22n, где 2n - число разрядов двоичного кода, используемого для представления результатов телеизмерений (слов-измерений), принятые с ошибками данные телеизмерений, преобразованные на передающей стороне с использованием алгоритмов структурно-алгоритмических преобразований, принадлежность которых к выделенным графическим фрагментам контролируемого телеметрируемого параметра подтверждена при приеме, подвергают делению на первый модуль сравнения m2, например, равный 2n+1, в результате чего находят целочисленные остатки от деления, строят гистограмму распределения их значений и в качестве инварианта, проявляющегося, например, в виде группового значения "равноостаточности", выбирают в сформированной статистической выборке, состоящей из остатков, наиболее часто встречающееся значение, при этом все другие значения остатков, не совпадающие со значением найденного инварианта, используют для обнаружения ошибок передачи результатов телеизмерений, которые исправляют путем подстановки вместо них данных, достоверность которых подтверждают тем, что они при делении на второй модуль сравнения m2 дают значение остатка, равное инварианту, найденному для выделенного графического фрагмента, выбирают среди выделенных преобразованных данных телеизмерений те значения, что принадлежат наиболее близким по абсолютной величине разрешенным позициям, отстоящим друг от друга на величину, равную lm2, m2 = dmin, l = 1,2,3,.., dmin - минимальное кодовое расстояние, при выполнении условия, что величины различий принятых данных от их номинальных значений, определяемых разрешенными позициями, не выходят за пределы допусков, которые определяют на основе результатов "жесткого" декодирования принятых сигналов и последующего их сглаживания на основе различных способов сглаживания.

3. Система для передачи информации, реализующая предлагаемый способ, содержит на передающей стороне датчики, локальные коммутаторы, бортовой цифровой вычислительный комплекс, бортовую аппаратуру потребителей, блок синхронизации, блок переключения режимов формирования телеметрических кадров, блок формирования телеметрического кадра и передатчик, на приемной стороне в состав системы входят приемник, блок формирования сигналов синхронизации, блок формирования цифрового группового телеметрического сигнала, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены блок переключения режимов формирования телеметрических кадров, блок структурно-алгоритмических преобразований, блок задержки, первый и второй блоки дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, дополнительный передатчик, а на приемной стороне введены блок "мягкого" декодирования, первый и второй блоки "жесткого" декодирования, блок оценки достоверности, к каждому из локальных коммутаторов подключены выходы n датчиков, интерфейсные входы-выходы которых подключены к первому входу блока формирования телеметрического кадра, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого подключены к интерфейсному входу-выходу бортового цифрового вычислительного комплекса, бортовой аппаратуры потребителей, блока синхронизации, блока переключения режимов формирования телеметрических кадров и блока структурно-алгоритмических преобразований, соответственно, кроме того, бортовой цифровой вычислительный комплекс и блок переключения режимов формирования телеметрических кадров объединены между собой интерфейсом обмена данными, бортовая аппаратура потребителей и блок синхронизации объединены между собой интерфейсом обмена данными, также блок синхронизации и блок переключения режимов формирования телеметрических кадров объединены между собой интерфейсом обмена данными, управляющий вход бортовой подсистемы соединен с объединенными управляющими входами блока переключения режимов формирования телеметрических кадров и блока структурно-алгоритмических преобразований, выход блока формирования телеметрического кадра соединен с объединенными входами блока задержки и первого блока дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, выход которого подключен ко входу передатчика, на выходе которого формируют не задержанный поток передаваемой телеметрической информации, выход блока задержки соединен со входом второго блока дополнительного кодирования и первичной модуляции групповых телеметрических сигналов, выход которого подключен ко входу дополнительного передатчика, на выходе которого формируют задержанный поток передаваемой телеметрической информации, на приемной стороне введен дополнительный комплект приемной аппаратуры, при этом в каждый из комплектов приемной аппаратуры входят приемник, блок формирования сигналов синхронизации, блок формирования цифрового группового телеметрического сигнала, регистратор и дополнительно введены блок "мягкого" декодирования, k входов которого объединены соответствующими k входами первого блока "жесткого" декодирования и подключены к соответствующим k выходам блока формирования цифрового группового телеметрического сигнала, вход которого соединен с первым выходом приемника, второй выход которого подключен к первому входу блока формирования сигналов синхронизации, первый выход которого подключен ко второму входу приемника, первый вход которого является информационным, а третий вход управляющим, управляющим также является и второй вход блока формирования сигналов синхронизации, второй выход которого подключен к дополнительному входу блока оценки достоверности, первая группа из k входов которого объединена с соответствующей первой группой входов регистратора и подключена к соответствующим выходам второго блока "жесткого" декодирования, k входов которого соединены с соответствующими k выходами блока "мягкого" декодирования, вторая группа из k входов блока оценки достоверности объединена с соответствующей второй группой входов регистратора и подключена к соответствующим выходам первого блока "жесткого" декодирования, (k + 1) выход которого соединен с (k + 1) выходом блока "мягкого" декодирования, первый и второй выходы блока оценки достоверности подключены к соответствующим дополнительным входам регистратора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи при летных испытаниях ракетно-космической техники. Технический результат заключается в обеспечении сжатия данных телеизмерений на синтаксическом - битовом уровне при уменьшении погрешностей квантования телеметрируемых параметров (ТМП) и повышении помехоустойчивости передачи сообщений.

Изобретение относится к способу и системе передачи информации. Технический результат заключается в повышении достоверности передаваемой информации.

Изобретения относятся к способу и системе для программирования универсального пульта дистанционного управления. Техническим результатом является автоматическое генерирование макрокоманд для универсального пульта дистанционного управления из последовательности команд, выполненных пользователем посредством исходного пульта дистанционного управления.

Группа изобретений относится к телеметрии. Технический результат заключается в реализации принципов адаптации телеметрических систем, проявляющихся в обеспечении возможностей мониторинга по получаемой информации нештатных ситуаций, требующих повышения помехоустойчивости системы синхронизации, изменения разрядности данных, структур сообщений в групповом сигнале, частоты опроса параметров в условиях следующих ограничений: на точностные характеристики результатов измерений, на спектрально-энергетические показатели каналов связи, время получения и передачи измерительной информации в условиях различного рода помех.

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по цифровым каналам связи. Технический результат - повышение помехоустойчивости системы синхронизации средств измерений и передачи информации, минимизация вероятности ложных выходов из синхронизма за счет сбоев при приеме информации, уменьшение вероятности ложного поиска синхронизма за счет случайной имитации сигнала синхронизации в принятом цифровом групповом сигнале; уменьшение времени установления режима синхронизации передаваемых и принимаемых сигналов.

Способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, относится к радиотехнике, телеизмерительной технике.

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по цифровым каналам связи. .

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в телеметрии и для передачи данных по каналам связи. .

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по дискретным каналам связи. .

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по цифровым каналам связи. .

Изобретение относится к телеметрии, радиотехническим системам измерений, технике связи и может быть использовано для обеспечения синхронизации за минимальное время передаваемых и принимаемых сообщений и сигналов в условиях помех. Технический результат состоит в повышении помехозащищенности процесса выделения и идентификации сигнала синхронизации в условиях помех. Осуществляют выбор сигнала синхронизации (СС), состоящего из трех равных по длине (разрядности представления) кодовых конструкций (ККi, i=1, 2, 3), при этом используют четыре параллельных канала обработки: в первом канале определяют символьную автокорреляционную функцию (АКФ) для последовательно поступающих символов цифрового группового сигнала по отношению к символам идентичной копии синхро-слова, хранящейся в блоке памяти на приемной стороне, во втором, третьем и четвертом каналах обработки определяют АКФ, в результате суммирования которых получают сверхидеальный код Баркера, сравнивают значения полученных АКФ с установленными пороговыми уровнями, по результатам сравнения идентифицируют СС, в том числе и искаженный помехами при передаче. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх