Устройство для сжатия информации

 

ОП И C.A, Í,И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ п11526937

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.11.74 (21) 2076025/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76, Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 07.10.76 (51) М. Кл."- G 08С 15, 06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

Р. Н. Родин и В. Е. Горбатский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИ 1 ИнфОРЩАЦИЦ

Изобретение относится к области передачи данных и может быть использовано в области измерительной техники, при изучении процессов управления, при обработке и хранении информации, когда требуется сокращение избыточности данных.

Известно устройство (1) для сжатия информации, содержащее интерполяторы и экстраполяторы первого порядка, с восстановлением процесса починомами более высокого порядка.

Известные устройства не могут быть использованы для сжатия процессов с повышенной динамикой, требуют сложной аппаратуры восстановления. Основной их недостаток состоит в малом коэффициенте технической эффективности, что является причиной слишком большой избыточности информации, получаемой на выходе устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для сжатия информации (21, содержащее блок сравнения, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов блока оперативной памяти, блок буферной памяти, группа выходов которого соединена с выходами устройства, блок синхронизации, выход которого соединен с управляющими входами блоков оперативной памяти, буферной памяти и сравнения, причем первая группа входов блока оперативной памяти и вторая группа входов блока сравнения соединены со входами устройства.

Недостатком известного устройства является низкий коэффициент технической эффективности, что не позволяет достичь необходимой степени сжатия данных, т. е. обеспечивает значительную избыточность информации на выходе устройства.

Цель изобретения — сокращение избыточно10 сти информации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит сумматор, блок дешифрации, первый и второй коммутаторы, причем первая группа входов сумматора соединена со

15 входами устройства, вторая группа входов сумматора соединена с информационными входами первого коммутатора и с первой группой входов блока сравнения, выходы сумматора соединены с информационными вхо20 дами второго коммутатора, выходы которого соединены со второй группой входов блока оперативной памяти, вторая группа выходов которого соединена с информационными входами блока дешифрации, выходы которого

25 соединены с третьей группой входов блока сравнения, выход которого соединен управляющими входами первого и второго коммутаторов, выходы второго коммутатора соединены с информационными

30 входами блока буферной памяти, а управля526937

16

Л,Р

42,5

0,5 е(2

2 > ) )

3.2,25

6, ;>

5 6,25

2.1

)/; 1

2 ) i 2

40

50

ЛоГ 1 16

= — = 8.

2 2 ющий вход блока дешифрации соединен с выходом блока синхронизации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — график аппроксимируемого процесса.

Устройство для сжатия информации содержит (фиг. 1) сумматор 1, блок 2 оперативной памяти, блок 3 буферной памяти, блок 4 дешифрации, блок 5 сравнения, блок 6 синхронизации, коммутаторы 7, 8.

Устройство реализует критерий выборки в соответствии с выражением — а у,)о, 2 где ho=gi — go

go — ордината процесса в момент предыдущей трансляции; у; — текущая ордината процесса;

i — порядковый номер ординаты в текущей выборке;

6 — допустимое значение линейной аппроксимации;

Х вЂ” коэффициент, зависящий от точности аппроксим ации.

При выполнении условия () с выхода блока 2 оперативной памяти, хранящей величины допусков, значение у; < через коммутатор 7 поступает в блок 3 буферной памяти, где происходит запоминание существенных выборок, поступающих с непостоянной скоростью и преобразование их в поток данных с постоянной частотой следования.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении ординаты у,. (выборка № i канала S) на один вход сумматора 1 на другой его вход из блока 2 оперативной памяти поступает ордината у „.,. Сумматор 1 выполяет операцию у,, — у,., =Л;. Значение Л; поступает на вход коммутатора 8, Одновременно значение у, поступает на вход блока 5 сравнения, на другой вход которого поступает значение у,, из блока 2 оперативнои памяти. Блок 5 сравнения выполняет операцию у „+g „., =Kg;. Одновременно на блок 4 дешифрации из блока 2 оперативной памяти поступает хранящееся там значение опорного приращения Ëo. Блок 4

ЛОР дешифрации выполняет операцию и по2 лученное значение направляет на блок 5 сравнения, в котором осуществляется операция

hoi — Zg;. Полученный результат сравни2 вается с поступившим из блока 2 оперативной памяти допустимым значением линейной аппроксимации Ы. Если результат этого сравнения превысит заданное значение, то с блока 5 сравнения поступит сигнал на включение коммутатора 7 и 8. В результате значение gsi— пройдет через коммутатор 8 и поступит в блок

3 буферной памяти, а значение Л, через коммутатор 7 поступит в блок 2 оперативной памяти и в дальнейших замерах будет использоваться в качестве эталонного Ло.

Рассмотрим подробно работу предлагаемо5 ro устройства на конкретном примере.

Пусть g=i Этот процесс в виде графика представлен на фиг. 2, а в табулированном виде — в таблице, и пусть последней существенной точкой была точка i=0; у=О.

10 Таблица

Из геометрических соотношений допустимая ошибка линейной аппроксимации представляет собой максимальную разность между ординатами кривой и аппроксимирующей прямой, 30 т. е. для нашего случая максимальная ошибка 6, находится в середине интервала аппроксимации.

Подсчитанные таким образом б приведены в таблице для каждого значения i.

Например, для i=4 — — .— =8

i 2 4 2 о= 4 — 81=4

Значения Zg подсчитываются по формуле трапеции и их соответствующие значения также приведены в таблице.

Например, для той же точности при i=4, 2 2 + 1+4+9+ ! О так как для принятого процесса Ao — — 1, то для

i=4 имеем

60 Для остальных значений i указанная величина приведена в таблице.

Рассмотрим работу устройства при б= 1. при i=2 левая часть критерия (") равна

65 1, т. е.

526937

10

60 д j2 — — ьд, — 1, 2 а правая часть bi=2.

Услов»c выделения существенной точки не выполняется. Переходим к следующему такту

1ДО2 1 19 г=3. В этом случае — — =-у, =- — - — 9,5 5, а

2 2 ч =- 3. Таким образом, критерий (" ) будет выполнен, в результате чего в качестве существенной точки будет признана точка при

i=2. В этом случае 6= 1, т. е. равна заданной величине.

Во всех тактах от i=0 до i=4 при точности аппроксимации 6=4 условие (" ) не выполняется. Так, например, при i=4 значение

2

".д,--14, а c;=16.

Следовательно, условие (") не выполняется; переходим к следующему шагу. При i=5 левая часть условия (" ) равна 30, а правая равна 20. Условие () выполняется и в качестве существенной принимается точка при

1=4.

В этом случае 6=4, т. е. заданной величине. Значение 6 при различных i дано в таблицее.

Все описанные выше операции иллюстрируются блок-схемой устройства (фиг. 1), из которой видна последовательность выполнения операций и их взаимодействие при проверке условия (" ). Например, если задано 6=4 для выше рассмотренного процесса, то при первом такте в блок 2 оперативной памяти направляется Ло — — 1. В следующем такте из

Д012 блока 4 величина, значение которой

2 равно для нашего случая 2, направляется в блок 5 сравнения, где она сравнивается с

Ху,=3. Поскольку условие (" ) не выполняется, текущая ордината у; — 1 в блок 3 буферной памяти не передается, так как сигнал на входе коммутатора 8 отсутствует.

Как видно из вышеизложенного, условие (") выполняется На 5 шаге, при этом в блок

3 оуферпой памяти поступает значение g, =

=18, что обеспечивает заданную ошибку аппроксимации.

В настоящее время считается общепринятой методика оценки технической эффективности, изложенная в статье О. Б. Росенбаули и

К. В. Захарова «Критерий эффективности алгоритмов сокращения избыточности при передаче тслеме рической информации». Оптимимизация автоматических систем и технических процессов. Киев — 1970 г.

Согласно этой методике, в качестве коэффициента технической эффективности 6 принимается отношение обобщенного коэффици25

55 ента сокращения избыточности К к су;, мирным затратам 6 при реализации алго1»игма (см. стр. 77 указанного исто пипа).

Для известного устройства, рабо гающсго по нулевой апертуре, величина 6=0.83 (абл.

2, стр. 51 у казанного источника) .

Для изобретения число коротких операций равно 16, а частота опроса датчиков для заданной точности в 10 раз меньше, по «раич снию с известным устроиством, т. е. согла«по методике 6=0,615, а К=0,7.

0,7

Следовательно, 6= 1,15.

0,615

Поскольку 6 есть суммарный показатель преимуществ, то предлагаемое устройство на

40% эффективнее известного устройства.

Формула изобретения

Устройство для сжатия информации, содержащее блок сравнения, первая группа входов которого сосд|шена с первой группой выходов блока оперативной памяти, блок буферной памяти, группа выходов которого соединена с

Выходами устройства, олок синхронизации, выход которого соединен с управляющими входами блоков оперативной памяти, буферной памяти и сравнения, причем первая группа входов блока оперативной памяти и вторая группа входа"> блока сравнения соединены со входами устройства, о т л и ч а ю щ е е - я тем, что, с целью сокращения избыточности информации устройство содержит сумматор, блок дешифрации, первый п второй коммутаторы, причем пергая группа входов сумматора соединена «о входами у«тройства, вторая группа входов сумматора соединена с информационными входамп первого коммутатора и с первой группой входов блока сравнения, выходы сумматора соединены с информационными входами второго коммутатора, выходы которого соединены со второй группой входов блока оперативной памяти, вторая группа выходов которого соединена с информационными входами блока дешифрации, выходы которого соединены с третьей группой входов блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, выходы второго коммутатора соединены с информационными входами блока буферной памяти, а управляющий вход блока дешифрации соединен с выходом блока синхронизации.

Источники информации, принятые во впиние при экспертизе изобретения:

1. Васильев Е. М. и др. «Система сжатия данных на борту АМС «Марс-3». Сборник статей «Вопросы кибернетики». М., 1964, стр. 17.

2. Перевод № 0030-68 «СГ» ГОНТИ-4, 1968, стр. 43. рис. 3.20 (прототип).

Редактор Е. Шепелева (.оставптсль Ф. Шагиахметов

Тсхрсд В. Рь.бакова Корректор Т. Добровольская

Заказ 2067, 14 Изд. № 1624 Тираж 830 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. (апунова, z