Адаптивный временной дискретизатор

 

(11 767962

Союз Советских

Сощиапистических

Республик

Ф

°

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.08.78 (21) 2657821/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 03 К 13/02

ГаСударственный комитет

СССР

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 10.10.80 (53) УДК 681.325 (088.8) по делам изобретений и открытий

М. М. Бабогло,.Б. С. Демченко, А. Н. Домарацкий, А. Ф. Зубович, Н. В. Попенко и А. Б. Шадрин (72) Авторы изобретения

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени завод электроизмерительных приборов (71) Заявитель

1 (54) АДАПТИВНЫЙ ВР1.:МЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАТОР

Изобретение относится к средствам электроизмерительной техники, в частности к изглерительно-вычислительным устройствам статистических измерений, и предназначено для адаптивной временной дискретизации многомерных случайных сигналов. Оно может использоваться в телеметрических, диагностических, испытательных системах для решения задачи комплексного сжатия данных о многомерных сигналах.

Известно устройство адаптивной временной дискретизации, содержащее блок памяти, блок выборки, блок сравнения, блок управления и измерительный элемент, соединенные жесткими связями (1).

С помощью этого устройства достигается сжатие данных по методу ступенчатой аппроксимации.

Известно устройство адаптивной временной дискретизации, состоящее из коммутатора,. двух блоков дифференцирования, трех аналого-цифровых преобразователей, сумматора, двух ключей, блока памяти и блока управления, соединенных жесткими связями (2).

Это устройство решает задачу сжатия данных по методу линейной аппроксимации сигнала.

Недостатками обоих устройств являются низкая точность и достоверность сжатия данных по методу детерминированной аппроксимации, невозможность комплексного сжатия многомерных случайных сигналов на основе детерминированной аппроксимации с дополнительной статистической обработкой сигналов. я Известен адаптивный временной дискретизатор, содержащий канал сжатия, состоящий из преобразователя напряжения в код, вход которого соединен с входной клеммой канала сжатия, арифметический блок и блок программного управления (3).

Недостатками этого устройства являются также низкая точность и достоверность сжатия данных о многомерных случайных сигналах из-за невозможности одновременного определения существенных отсчетов(Х,) о их интервалов(л6<), средних интервалов по каждому случайному сигналу, а также среднего интервала rro множеству дО, разностнь|х интервалов(о6)и их распределения

W "(оВ1 т.е. выполнения одновременного сжа767962

4$

S0

3 тия многомерных сигналов и дополнительной статистической обработки, что снижает точность и достоверность комплексного сжатия данных о многомерных случайных сигналах.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности сжатия данных.

Это достигается тем, что в адаптивный временной дискретизатор, содержащий канал сжатия, выполненный на преобразователе напряжения в код, вход которого соединен с входной клеммой канала сжатия, арифметический блок и блок программного управления, введены N-1 каналов сжатия, блок шин, блок программного управления, управляющие регистры, а в каждый канал сжатия — преобразователь интервал времени— код, преобразователь код — интервал, блок шин, управляющие регистры, причем в каждом канале сжатия блок шин соединен с первым входом и выходом управляющих регистров, второй вход и выход которых соответственно подключены к выходу и входу преобразователя напряжения в код, преобразователя код-интервал, преобразователя интервал времени-код, арифметическому устройству, блоку программного управления, выходы преобразователей код-интервал и интервал времени — код подключены к входам преобразователя напряжения в код, а входы и выходы блока шин каждого канала сжатия через соответствующий управляющий регистр соединен с общим для всех каналов сжатия блоком шин, вход и выход которого через дополнительный управляющий регистр соединены с общим для всех каналов сжатия блоком программного управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого дискретизатора. Количество каналов 1 сжатия в дискретизаторе при необходимости может быть увеличено до N.

Все каналы сжатия построены однотипно, поэтому на чертеже для удобства его чтения подробно показана структура только одного канала, который содержит преобразователь 2 напряжения в код 2, один из входов которого образует первый вход 3 этого канала сжатия. Входы и выходы преобразователя 2 через первый управляющий регистр 4 соединены с выходами и входами блока шин

5. Входы и выходы преобразователей кодинтервал 6, интервал времени — код 7, арифметического блока 8 и блока 9 программного управления через второй 10, третий 11, четвертый 12, пятый 13 управляющие регистры соответственно соединены с выходами и входами блока шин 5. выходы преобразователей код-интервал

6 и интервал времени — код 7 соединены соответственно с третьим 14 и четвертым 15 входами преобразователя 2 напряжение-код;

16, 17, 18, 19 — первый, второй третий и четвертый выходы канала сжатия; 20 первый вход второго канала сжатия, 21 первый вход третьего канала сжатия; 22—

1$

2$

4 первый вход четвертого канала сжатия; 23, 24, 25 — первые выходы каналов сжатия.

Входы и выходы блока шин 5 каналов через управляющие регистры 26 — 29 соответственно соединены с выходами и входами блока шин 30, входы и выходы которого через управляющий регистр 31 соединены с выходами и входами блока 32 программного управления.

Дискретизатор работает следующим образом.

N случайных сигналов Х(4 j составляющих многомерный случайных процесс х (1), поступают на входы 3, 20, 21, 22 каналов сжатия.

Учитывая однотипность построения всех каналов сжатия устройства, рассмотрим принцип его работы на примере сжатия данных о сигнале x,(t) в первом канале 1 сжатия.

При поступлении случайных сигналов(х;(t)) на входы каналов сжатия, в том числе сигнала x,(t) на вход 3 канала 1 сжатия, во втором блоке 32 программного управления задается управляющая программа По многомерного сжатия данных о сигналах

g x„(4) ) во всех каналах сжатия. В соответствии с По через управляющий регистр

31, блок шин 30, управляющий регистр 26, блок шин 5, управляющий регистр 13 в блок 9 программного управления задается индивидуальная программа ПО1 сжатия дан- ных о сигнале Х (t) . В программе Ilo> указывается, например, степень аппроксимирующего полинома (4 =О), апертура д„. аппроксимаций сигнала x,(tj, число циклов усреднения интервалов Е .

Сигнал x,(t) поступает в преобразователь 2 напряжения в код, который по командам с первого блока 9 программного управления, поступающим через управляющий регистр 13, блок шин 5, управляющий регистр 4, преобразует Х,(t) в отсчеты(Х; с интервалом Тр .

С блока 9 программного управления через управляющий регистр 13, блок шин 5, управляющий регистр 12 в арифметический блок 8 вызываются предыдущий существенный отсчет Х,,„< и апертура бх, Текущие отсчеты х,> х 1.+,... с преобразователя

2 напряженйя в код через управляющий регистр 4, блок шин 5, управляющий регистр

12 поступают в арифметический блок 8, который определяет момент появления текущего существенного отсчета,x <,I. по разности(1х;-хе,1.- 1-Sy) . В преобразователе 7 интервал времени — код определяется код интервала b eñ, 1, между существенными отсчетами X, < и Xi, 1.— (. Для этого с арифметического блока 8 через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 11 в преобразователь 7 интервал времени — код поступает число импульсов, равное числу определяемых разностей(1х(-х,,1-i(Q),до момента, когда(1хе,i-хс, -i j-Ь ) )О.

767962

5 Текущий существенный отсчет x „ через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 13 поступает в блок 9 программного управления на место предыдущего существенного отсчета Х, „ i . Кроме того, существенный отсчет Х, „ со второго выхода преобразователя 2 напряжения

6 код поступает на второй выход 17 первого канала 1 сжатия по команде, пос упающей через четвертый вход 15 преобразователя 2 с выхода преобразователя 7 интервал времени — код. Одновременно код интервала 1о

ЬЯс, с преобразователя 7 интервал времени-код через управляющий регистр 11, блок шин 5, управляющий регистр 12 поступает в арифметический блок 8, куда также через управляющий регистр 13, блок шин 5, управляющий регистр 12 с блока 9 программного управления 9 поступает предыдущий средний интервал g g ; . Арифметический блок 8 определяет по рекуррентному алгоритму

«i = д 9 - + " (д9С, — 49i- 1 го текущий средний интервал Л 9 „, который через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 13 поступает в блок

9 программного управления 9 на место прел% дыдущего среднего интервала Ь 9;, °

Кроме того, текущий средний интервал ЬЬ„. после первых? циклов усреднения через блок шин 5, управляющий регистр 10 поступает в преобразователь 6 код-интервал, с выхода которого на вход 14 преобразователя 2 напряжения в код поступают врем:.ч- зо

Ф ные интервалыЬТ+пропорциональныеЬ& . В соответствии с ь Т" с преобразователя 2 напряжения в код через управляющий регистр 4 в блок шин 5 считываются дополнительные существенные отсчеты (x с равномерным временным интервалом дТ".

Временные интервалы ЬТ"и коды интервалов между существенными отсчетами Ь 9 могут быть выведены из канала 1 через выходы 18 и !9 соответственно. Таким обра. зом, в предлагаемом устройстве в каждом канале сжатия кроме определения неравноотстоящих существенных отсчетов(X+ j u их интервалов(4 9 ) определяются равноотстоящие отсчеты (Х") с интервалом Ь 8.

Одновременно с определением1х)ф9с, 4> (х"),(д9"j во всех каналах сжатия производится дополнительная статистическая обработка с целью повышения достоверности комплексного сжатия данных о многомерных случайных сигналах.

Текущие средние интервалы (4 8 с блоков программного управления всех каналов 1 сжатия через управляющие регистры 13, блоки шин 5, управляющие регистры 26 — 29 и блок шин

30 поступают через управляющий регистр

26, блок шин 5, управляющий регистр 12 в арифметический блок 8, который определяет текущий средний интервал по множеству 4.9 " =N- $4/ который через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 13 поступает в блок 9 программного управления.

Аналогично текущие средние интервалы (д Q"") через управляющий регистр 27 поступают в арифметический блок второго канала 1. В этот же блок с выхода 16 первого канала 1 через управляющий регистр 26, блок шин 30, оегистр 27 поступает текчший

6"" средний интервал по множеству Ь 6

Арифметический блок второго канала определяет Х разностных интервалов(д9 j,ä9

=(Ь9-49 и через выход 23 канала, управляющий регистр 27, блок шин 30, управляющий регистр 28 передает разностные интервалы (49) в блок программного управления канала сжатия, который с помощью арифметического блока определяет текущие

4 оценки распределения интервалов W" (4 9 ).

Для этого, например, центрированный интервал Ьб„записывается в адресный регистр памяти блока программного управления третьего канала. Из памяти по этому адресу считывается предыдущая,оценка отсчета распределения W;, (-W4(8), которая поступает в арифметический блок данного канала.

Этот арифметический блок определяет текущую оценку отсчета распределения UV „=

=ю(„,+1. Оценка W„ обратным путем записывается в блок программного управления третьего канала на месте предыдущей оценки Х -1 °

Измеренные средний интервал по.множеству ЬЭ"", разностные интервалы(49) и их функция распределения W "(до) соответственно с первых блоков программного управления каналов 1 через их выходы 16, 23, 24, управляющие регистры 26, 27, 28 поступают в блок шин 30 и далее через управляющий регистр 29, блок шин четвертого канала сжатия, управляющий регистр в арифметическое устройство этого канала. С блока программного управления четвертого канала через его управляющий регистр, блок шин, управляющий регистр вызываются допустимые оценки среднего по множестВу ae>" разностные интервалы (4 9 ) образцовая функция распределения W>"(Ь 8) . Арифметическое устройство четвертого канала по) а % ф.%, следовательно сравнивает д 8 сЬО (4 9 почленно,с14& ); М/ "(49 } почленно с Qf (д Ц } и через управляющий регистр, блок шин четвертого канала, через управляющий регистр 29, блок шин 30, управляющий регистр 31 блок программного управления 32 сообщает о результатах сравнения.

При этом еслиЬ&" > 6 " т.е. превышена допустимая средняя «загрузка», то блок 32 программного управления сообщает в блоки программного управления всех каналов об увеличении емкости их запоминающих устройств. Если отдельные отсчеты функции распределения, например,W""(Ь9 >Ъ ф "

767962

Формула изобретения

7 х д851и W"(ь(Я)М((д6Д, го в пятый и седьмой каналы сжатия. данных с блока 32 программного управления в блоки программного управления пятого, седьмого каналов сообщается о необходимости увеличения емкости лх запоминающих устройств, например, на величину разностей W "(äe -Wg (д95 ) и чч" (а, j- иЯдв,Ъ.

Аналогично производится автоматическое согласование (по разностным интервалам f à9 )с $@8@r ) текущей емкости запоминающих устройств блоков прог- <е

-заммного управления всех каналов сжатия.

В целом за счет многоцелевой статистической обработки результатов многомерного сжатия данных в предлагаемом устройстве оперативно автоматически согласовываются

15 параметры и программы работы основных узлов каналов сжатия с параметрами исследуемых многомерных сигналов, работа всего

М предлагаемого устройства согласовывается с работой других устрочств, например с работой каналов связи, аппаратуры передачи данных или с ЭВМ. За счет этого повышается точность и достоверность комплексного сжатия данных о многомерных случайных сигналах, причем эта цель в предлагаемом устройстве достигается с помощью минималь« ного числа функциональных узлов в каналах сжатия данных при максимальной многоцелевой «загрузке» их обрабатываемыми данными.

Адаптивный временной дискретизатор, содержащий канал сжатия, выполненный на.8 преобразователе напряжения в код, вход которого соединен с входной клеммой канала сжатия, арифметический блок и блок программного управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности сжатия данных, в него введены N-! каналов сжатия, блок шин, блок программного управления, управляющие регистры, а в каждый канал сжатия — преобразователь интервал времени — код, преобразователь код — интервал, блок шин, управляющие регистры, причем в каждом канале сжатия блок шин соединен с первым входом и выходом управляющих регистров, второй вход и выход которых соответственно подключены к выходу и входу преобразователя напряжения в код, преобразователя код-интервал, преобразователя интервал времени-код, арифметическому устройству, блоку программного управления, выходы преобразователей код-интервал и интервал времени код подключены к входам преобразователя напряжения в код, а входы и выходы блока шин каждого канала сжатия через соответствующий управляющий регистр соединен с общим для всех каналов сжатия блоком шин, вход и выход которого через дополнительный управляющий регистр соединены с общим для всех каналов сжатия блоком программного управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 358708, кл. Н 03 К 13/17, 16.07.78.

2. Авторское свидетельство СССР № 394800, кл. Н 03 К 13/17, 06.07.71.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2056569/18-21, кл. Н 03 К 13/17, 1974 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 7217/51 Тираж 995 Подписное

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4