Адаптивный временных дискретизатор

 

(! i) 660239

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.08.74 (21) 2056569/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (51) М. Кл. Н ОЗК 13(17

Государственный комитет (53) УДК 681.325 (088.8) па делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Г. Г. Живилов и А. Б. Шадрин (71) Заявитель (54) АДАПТИВНЫЙ ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАТОР

Изобретение относится к средствам электроизмерительной техники и предназначено для адаптивной дискретизации по времени аналоговых электрических сигналов.

Оно может использоваться в телеметрических системах, в состав которых входят преобразователи информации, требующие различных алгоритмов сжатия.

Известен адаптивный временной дискретизатор, в основе которого лежат методы детерминированной ступенчатой и линейной интерполяции (аппроксимации) по временному интервалу т по заданной ошибке е (1), состоящий из коммутатора, двух блоков дифференцирования, трех аналого-цифровых преобразователей, сумматора, двух ключей, блока оперативной памяти и блока управления. На вход коммутатора подаются дискретизируемые аналоговые величины, выход коммутатора подключен к входам аналого-цифрового преобразователя и блока дифференцирования, выход аналогоцифрового преобразователя параллельно соединен с входами ключей и сумматора, выходы двух блоков дифференцирования соединены через аналого-цифровые преобразователи с сумматором. Выход первого блока дифференцирования подключен к входу второго блока дифференцирования, выход сумматора — к блоку оперативной памяти, выход которого параллельно соединен с входами сумматора и одного из ключей. Выход другого ключа соединен с блоком оперативной памяти, все узлы и блоки по входам и выходам — с блоком управления.

Недостатком известного дискретизатора является отсутствие возможности определения выборки текущих оценок средних временных интервалов существенных ординат дискретизируемых аналоговых величин и существенных ординат в выборке текущих оценок средних временных интервалов, что снижает точность и возможность использо15 вания известного устройства временной дискретизации.

Известен также адаптивный временной дискретизатор, состоящий из блока памяти, блока выборки, измерительного элемента, блока сравнения и блока управления, причем дискретизируемая аналоговая величина подается на вход блока памяти, выход которого соединен с входом измерительного элемента; выход измерительного элемента сосдинен с входом блоков памяти, выборки и управления, выход блока управления— с входом измерительного элемента (2). К недостаткам этого дискретизатора относят30 ся сравнительно низкая точность и отсут660239

60 ствие возможности по адаптивной дискрстизации случайных аналоговых величин.

Цель изобретения — повышение точности и расширение возможностей адаптивной дискретизации реализации измеряемой случайной аналоговой величины путем создания возможности одновременного определения выборки текущих оценок средних временных интервалов существенных ординат дискретизируемых аналоговых величин и существенных ординат в выборке текущих оценок средних временных интервалов.

Предлагаемый адаптивный временной дискретизатор состоит из коммутатора, блока детерминированного уплотнения, содержащего два блока дифференцирования, три аналого-цифровых преобразователя, сумматор, два ключа и блок оперативной памяти, блок управления, причем входные клеммы реализации измеряемой аналоговой случайной величины через коммутатор соединены с входами первого аналого-цифрового преобразователя и первого блока дифференцирования, выход первого аналого-цифрового преобразователя параллельно соединен с входами двух ключей и сумматора, а выход первого блока дифференцирования через другой блок дифференцирования, второй аналого-цифровой преобразователь и через третий аналого-цифровой преобразователь — с двумя входами сумматора. Выход сумматора подключен к блоку оперативной памяти, выход которого параллельно соединен с соответствующими входами сумматора и одного из ключей, выход другого ключа связан с соответствующим входом блока оперативной памяти, все узлы блока детерминированного уплотнения и коммутатор по входам и выходам соединены с блоком управления. Особенностью предлагаемого дискретизатора является то, что в него дополнительно введены блоки итерационного усреднения интервалов, памяти оценок интервалов, развертки оценок интервалов и два дополнительных ключа, При этом вход блока итерационного усреднения интервалов соединен с выходом блока оперативной памяти блока детерминированного уплотнения, выходы блока итерационного усреднения интервалов параллельно соединены с входами одного из дополнительных ключей, блока памяти оценок интервалов и блока управления, а выход блока памяти оценок интервалов — с входами другого ключа, блока развертки оценок интервалов и блока управления. Выход блока развертки оценок интервалов подключен к входу коммутатора, входы введенных блоков и ключей соединен с блоком управления, а выходы дополнительных ключей — с соответствующими выходными клеммами адаптивного временного дискретизатора.

На чертеже показана структурная схема адаптивного временного дискретизатора.

Зо

В исходном положении вход коммутатора 1 соединен с одной из реализаций измеряемой аналоговой случайной величины, например x;(t), выход коммутатора 1 — с блоком 2 детерминированного уплотнения через входы его блока 3 дифференцирования и аналого-цифрового преобразователя

4. Выход блока 3 дифференцирования параллельно соединен через аналого-цифровой преобразователь 5 и через блок 6 дифференцирования и аналого-цифровой преобразователь 7 с двумя входами сумматора 8, а выход аналого-цифрового преобразователя 4 — с входами сумматора 8, ключа 9 и через ключ 10 с блоком 11 оперативной памяти, выход которого параллельно соединен с входами ключа 9, сумматора 8 и блока 12 итерационного усреднения, выход которого параллельно соединен с входами ключа 13, блока 14 памяти оценок интервалов и блока 15 управления. Выход блока 14 памяти оценок интервалов параллельно соединен с входами блока 16 развертки оценок интервалов, ключа 17 и блока 15 управления, Выход блока 16 развертки временных интервалов подключен к входу коммутатора 1, входы всех узлов и блоков 1, 2 — 14, 16, 17 соединены с блоком 15 управления; входами дискретизатора являются клеммы 18, а выходами — клеммы 19, 20, 21.

Предлагаемый адаптивный временной дискретизатор работает циклически, поэтому рассмотрим, например, принцип его работы в и+1-м цикле при обработке реализации х;® случайной аналоговой величины

x(t).

По командам с блока 15 управления с входных клемм 18 через коммутатор 1 в блок 2 детерминированного уплотнения поступает реализация х,(t), которая известным образом (1) при помощи узлов и блоков 3 — 11 блока 2 детерминированного уплотнения дискретизируется, например, в

n+1-м цикле в коды существенной ординаты х„,; и ее временного интервала Ь cnyi,g методом детерминированной аппроксимации по заданной ошибке е,.

Код х„,; через ключ 9 и клемму 19 поступает к потребителю, а код Лт ь, с блока 11 оперативной памяти — в блок 12 итерационного усреднения интервалов. Блок

12 методом стохастической аппроксимации по итерационному алгоритму вида где Л c yg, Л t, — коды текущих оценок средних интервалов в и+1-м и циклах итер ационного усреднения; у (n+ 1, Лт)— и+1-й член весовой функции, удовлетворяющей условию

<660239 говую функцию f,+I ((Лт;}, Т), состоящую из т — 1 существенных ординат и одной текущей оценок средних текущих интервалов на участке Т, полученных методом детерминированной аппроксимапии по заданной ошибкс е» . Если последняя теку|цая ордннатл аналоговой фун сцтти f q т((Лт;}T), сттотвстствун гцая код AxÄ;т; существеннля, то Ilo команде с блока 2 блок 15 управления сохраняет код Ax I,; в блоке 14 памяти оценок интервалов и сбрасывает самый «старый» из последних т кодов существенных ординат оценок текущих средних интервалов (в рассматриваемом случае — это Ax +н;. Оставшиеся т.— 1 последних кодов Л „ »„,,,..., Д», +,, последовательно сдвигаются в одну сторону в блоке памяти оценок интервалов, осво45

„ (tt, д )= co, q (e, дс)(сс л=О п=О формирует код Лт н который поступает на ключ 13, в блок 14 памяти оценок ин- 5 тервалов и блок 15 управления. При этом через ключ 13 и клемму 20 к потребителю передается код Ax„ I; или соответствующий ему временной интервал Лt +I,;.

В блоке 14 памяти оценок интервалов 14 10 всегда хранятся m — 1 последних кодов существенных ординат текущих оценок средних интервалов Лт„ „,,,..., Л „г Выборка из m — 1 кодов Лт,.+ь;, ..., Ax Ä, 15 с блока памяти оценок интервалов поступает в блок 15 управления, блок 16 развертки оценок интервалов, через ключ 17 и клемму 21 к потребителю. При этом блок развертки оценок интервалов преобразует последовательность кодов Ь, л,, ..., Лт т в аналогов ю функцию f +i ((Ax;}, T), ппомолттлипоттлттнчю тто амплитуде последовательностью из т+1 послРдних кодов cvщественных ординат текущих оценок средних интервалов Лт„,,, ..., Ax,, на участке (Т вЂ” At) и кодом Ax„ I,; на участке (Т вЂ” (т — 1) At).

Получение в блоке 16 аналоговой функции (+т (1Лтт}, Т вЂ” At) в и+1-м цикле происходит параллельно с определением х-т-т,;, З5

Лт.т.т,; в блоке 2, Лт+т,; — в блоке 12, а на участке (T — At(m — 1)) — после записи кода

Ax I, „в блоки 14 и 16. Полученная анало40 говая функция f I(fAx;}T) в блоке 16 с выхода последнего через коммутатор 1 поступает в блок 2 детерминированного уплотнения, который дискретизирует аналобождая последнюю ячейку памяти для следующего текущего кода Лт+ ;, получаемого в и+2-м цикле измерения. После этого начинается n+2-й цикл. Во время обработки аналоговой фчнкции (.тт(fAx;}, Т) на участке Т измеряемая реализация X;(t) не поступает через коммутатор 1 на вход блока 2 детерминированного уплотнения.

Из описания видно, что за один цикл фактически достаточно дискпетизировать аналоговую функцию f.+i((Лтт}, Т) только на последнем участке (Т вЂ” М(т — 1)), проверяя на «существенность» только код

Ax i,;, но если обрабатывается медленноменяющаяся реализация X;(t), то можно для надежности контролировать всю функцию (.т.т (fAx;} Т) на всем участке Т, что повышает помехоустойчивость.

Таким образом, предлагаемый адаптивный временной дискпетизатоо ослцествляет комплексную дискпетизацию реализаций

СлvB ттттой лт лл говой Вт тттттттлттт.т

X(t I p Щ, (/ т) (ттл ттлтлл таю - тлно ттл

ОППРДРЛРтлтттт t I,r6nDny Рттттт т.тлс тлНЫХ ОРДИНат (Хт} И ИХ ВтЛРттМРННЫХ интервалов (Ax;} реализации x; (t), получить в каждом цикле код Лт т,; текущих оценок средних интервалов и выработку из т кодов (Лт,} существенных ординат оценок текущих средних интервалов. Это позволяет существенно повысить точность и р асширить возможности адаптивной дискретизации случайных аналоговых величин. Например, в телеметрических системах можно одновременно автоматически определять текущие оптимальные оценки параметров квантования шага по времени в кодирующих и декодирующих преобразователях в соответствии с кодами выборов

fAx;}, {Лт, ) и кода Лт,+н; с выходов ключей 9, 17, 13 предлагаемого адаптивного временного дискретизатора; параметров квантования по шагу аргумента т в корреляционных устройствах в соответствии с кодами Лт„+т, т и выборки (Лт,) с выходов ключей 16 и 17; параметров интегрирования по времени в цифровых фильтрах в соответствнн с «одамн выборки (Лт, ) (расстановка по интервалу сглаживания постоянных элементарных цифровых RC-цепочек) .

Из описания предложенного адаптивного временного дискретизатора видно, что входящий в него блок детерминированного уплотнения может быть любым, например аналого-дискретным, аналого-цифровым, при этом соответственно блоки итерационIIoI0 усреднения интервалов памяти оценок интервалов, развертки оценок интервалов