Устройство для опроса каналов телеметрической системы

 

Союз Советскик

Соцкалксткческкн

Реслублкк

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 02.11.78 (21) 2677102/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07.07.82 (i i) 942104 (5t)M. Кл.

G 08 С 15/06

Н 03 К 17/04

ЭВУАеретеееныВ кекнтет

CCCP ее аелек необретеннй н етермтнй (53) УДК 621. .398(088.8) (72) Автор изобретения

А. А. Михеев

Рязанский радиотехнический институт

4 (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОСА КАНАЛОВ

ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в многоканальных телеметрических системах с временным разделением каналов, в частности в системах с пиклическим режимом

5 опроса каналов.

Известны устройства для циклического опроса каналов телеметрической сис темы, состоящие из генератора тактовых импульсов (ГТИ), подключенного своим що выходом к входу двоичного счетчика импульсов на И внутренних состояний, выходы указанного .счет|ика соединены с соответствующими входами избирательных элементов, образующих вместе со счет 15 чиком распределитель импульсов, выходы которого соединены с управляющими вхо дами канальных ключевых элементов, информационные входы последних соединены с измерительными каналами, а выходы 20 объединены в общий выход устройства.

В известных устройствах входы избирательных элементов соединены с выходами двоичного счетчика таким образом, что поступающие на эти входы наборы двоичных переменных следуют в лексикографическом порядке, т. е. в порядке возрастания их номеров. Например, один выход первого триггера двоичного счетчика соединен с одним из входов каж« дого .нечетного избирательного элемента, а другой выход с одним из входов каждого четного избирательного элемента.

Один выход второго триггера соединен с одним из входов первого, второго, пятого, шестого и т. д. избирательных элементов, а другой выход этого триггерас одним из входов третьего, четвертого седьмого, восьмого и т, д. избирательных элементов и т. д. (1).

В подобных устройствах частота опроса одинакова для всех каналов. Ее величина выбирается из требования передать с заданной точностью наиболее быстроизменяющееся сообщение 2). Поскольку скорости изменения сообщений, передаваемых по разным каналам, могут отличатт ся одна от другой в несколько раз, ro

9421

3 для некоторых каналов частоты опроса будут сипьно завышены, что приводит к появлению на выходе устройства большого числа избыточных выборок.

Для устранения атих недостатков, т. е, для уменьшения избыточности передаваемых сообщений, в телеметрических системах с циклическим режимом опроса каналов каждому каналу назначают индивидуальную частоту опроса, определяемую te скоростью изменения и требуемой точностью восстановления сообщения, передаваемого по атому каналу. Реализую, шие такой режим опроса каналов известные устройства могут иметь в составе 1 своего счетчика импульсов наряду с двоичными триггерами и кольцевые распределители (KP) с числом внутренних состояний 3, 4, 5, (31 и (4), 3а счет этого достигается возможность20 реализации большего набора разных частот опроса, аследовательно,,и сокрашения суммарного числа выборок на выходе устройства.

Обычно в известных устройствах 13) и j4 ) сначала поочередно опрашиваются каналы с повышенной частотой опроса, затем также поочередно каналы со средней частотой опроса и т. д. Прн этом связи входов избирательных элементов с выходами кольцевых распределителей (двоичный триггер также будем называть кольцевым распределителем с числом внутренних состояний 2), как и в известных устройствах (1j, определяются лексикографическим порядком следования на- ,35 боров двоичных переменных. Такое построение устройства для опроса каналов телеметрической системы допустимо только при последовательном запуске коль40 цевых распределителей в счетчике импульсов f3).

В этом случае частоты опроса разных каналов могут отличаться между собой только в целое число раз, определяемое

45 числом внутренних состояний кольцевых распределителей счетчика импульсов, участвующих в формировании сигналов опроса с этими частотами. В известном устройстве (прототипе) возможны частоты опроса F /9, т!Ъб и т(44, где — частота следования тактов на выходе ГТИ.

Известно, что более густую сетку разных частот опроса, в том числе частот некратных между собой, а следовательно, и большие возможности сокращения избыточности передаваемых сообщений, можно получить при параллель

04 ф ном и смешанном запуске кольцевых распределителей в счетчике импульсов 15 и (6). Например, при смешанном запуске тех же самых кольцевых распределителей, которые используются в прототипе, можно дополнительно к имеющимся частотам опроса реализовать частоты опроса Тт /42 и F>/48 7), однако выполнение в этом случае связей входов избирательных элементов с выходами кольцевых распределителей в соответствии с лексикографическим порядком следования набора двоичных переменных, как в прототипе, может привести к уменьшению числа или невозможности реализации каналов, опрашиваемых с этими дополнительными час

Р тотами опроса, а значит и к выполнению устройством своих функций.

Пример. Пусть требуется. обеспечить опрос шести каналов с частотой опроса Гопр„= FT j 9 шести каналов с частотой опроса F >p =F (36и восьми каналов с частотой опроса F p — 7 -/49

При этом счетчик импульсов устройства содержит два кольцевых распределителя с числом внутренних состояний 3 и два

KP с числом внутренних состояний 4.

В устройстве для опроса каналов 3 телеметрической системы, являющемся наиболее близким к предлагаемому, при после- довательном запуске кольцевых распределителей нельзя получить частоту опроса, равную Гт /48. Необходимо использовать смешанный запуск KP. При этом для обеопечения опроса шести каналов с частотой "onp<=Fy(9 и шести каналов с частотой Гоар =Г (36и лексикографическом порядке следования наборов двоичных переменных необходимо генератор тактовых импульсов подключить к распределителю импульсов, состоящему иэ S кольцевых распределителей на И„-внутренних состояний избирательных элементов, число которых равно числу опрашиваемых информационных каналов, канальные ключевые элементы, информационные входы которых подкл:очены к выходу устройства.

Определим, сколько каналов можно опросить с частотой опроса F pp>F>/щ при известном построении устройства.

Вопросы совместной реализации каналов с разными частотами опроса исследованы в работе $6). Используем понятие относительного периода опроса И1 = (1

Тогда получим А =9, щ =36;

0пр „

It1y=48. Шесть каналов с частотой опросВ Fypp<=F (9 (V11q=9) запрешдют опрос

31 =48 каналов с частотой опросаой=

Ъ

Лт/48. Условием реализации хотя бы

t,=N„-("„" )n„

4 Ч Ъ 3 -I

=К

S S-4

35 где Я - номер набора двоичных перемен.

1 ных, поступаюших на входы данного избирательного элемента;

- номер выхода ) -го коль.1 цевого распределителя;

И вЂ” число внутренних состояний

j -го кольцевого распределите ля;

) означает целую часть от деления числителя на знаменатель ! — R„-- „ =1Д", 5- 3

1 1,1 для параллельного запуска кольцевых распре делителей

55 и для смешанного залуска кольцевых ра< пределителей

5 9421 одного канала с частотой опроса F является условие N <-Q< О . В нашем случае Ф) =-N>=48 В к =В„ =48„

48-48=0, т. е. это условие не выполняется. Таким образом, построение устройства 5 для опроса каналов по известной схеме не обеспечивает опроса ни одного канала с частотой опроса Fop +=- Г /48.

Цель изобретения - увеличение числа опрашиваемых информационных ка налов и частот опроса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для опроса каналов телеметрической системы выход генератора так-. товых импульсов соединен в распреде- 15 лителе импульсов со счетными входами той группы кольцевых распределителей, числа внутренних состояний которых являются взаимно простыми числами, последние ячейки которых подключены соот 20 ветственно к счетным входам той группы последующих кольцевых распределителей, число внутренних состояний которых равно числу внутренних состояний предыдуших кольцевых распределителей, выходы 25

5 кольцевых распределителей подключены к управляюшим входам избирательных элементов в следуюшем порядке, для последовательного запуска кольцевых распределителей: 30

04 6 и, =и, -("„ )и,, t „= - (N; I<; ) n „ где

1 - 51 11 5< . =) . -% "И

)i 3 (4-<) з

9 (5 -1) i

- номер набора двоична> пере менных, поступающих на входы данного избирательного элемента с выходов группы кольцевых распределителей;

И --й - число внутренних состояний

)=5 группы, содержашей 5у кольцевых распределителей;

«число внутренних состояний .; -ro кольцевого распределителя в -й группе; „ — номер выхода -го кольцевого распределителя в 1 -й группе.

К5(- ) !

4--2 З,; 5. -1 выходы избирательных элементов распределителя импульсов подключены к управляюшим входам соответствующей группы канальных ключевых элементов, номера тактов опроса которых отличаются на величину Cl< к, где <3,; z -НОД чисел щ ° " |t т Foпр т - тактовая частота, F „ .- частота опроса.

На чертеже представлена .схема ус ройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, канальные ключевые элементы 3, кольцевые распределители 4, избирательные элементы 5, информационные кана.лы 6.

В частности, при опросе шести каналов с частотой опроса Fonp — Г /9> шести каналов с частотой опроса Fon — Ет /36, и восьми каналов с частотой опроса Fo p=

=F

> - И4 =4), выход генератора тактовых импульсов соединен с счетным входом первого и третьего кол..цевых распределителей, последние ячейки которых ...сое динены соответственно .со счетными входами второго и четвертого кольцевых распределителей, первый выход первого кольцевого распределителя соединен с первыми входами первого, четвертого и седьмого избирательных элементов, 0421 второй выход этого кольцевого распределителя соединен с первыми входами вто-1 рого, пятого и восьмого избирательных элементов, а третий выход - с первыми входами третьего, шестого: и .девятого по двадцатый избирательный элемент.

Первый выход второго кольцевого распределителя соединен.с вторыми входами первого, второго, тринадцатого и шестнадцатого избирательных элементов, второй to выход с вторыми входами четвертого, пятого, шестого и семнадцатого избираI тельных элементов, третий выход с вторыми входами седьмого, восьмого, девятого и двенадцатого избирательных 15 элементов. Первый выход третьего кольцевого распределителя соединен с третьи ми входами девятого, тринадцатого и семнадцатого избирательных элементов, второй выход — с третьими входами шес- yg того, двенадцатого и шестнадцатого избирательных элементов, третий выходс вторыми входами третьего, одиннадцатого, пятнадцатого и девятнадцатого избирательных элементов, а четвертый 25 выход — с вторыми входами десятого, четырнадцатого, восемнадцатого и двадцатого избирательных элементов. Первый выход четвертого кольцевого распределителя соединен с третьими входами третье.ро

ro и восемнадцатого избирательМЬ х элементов, второй выход - с третьими входами четырнадцатого и девятнадцатого избирательных, элементов, третий выходс третьими входами десятого и пятнадцатого избирательных элементов, а четвертый выход — с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого избиратель ных элементов.

Устройство работает следующим обра- 40 зом.

С приходом на вход распределителя 2 импульсов с выхода генератора происходит смена состояний кольцевых .распределителей 4.. При этом выходы кольце» вых распределителей 4 поочередно возбуждаются, т. е. находятся, например, подвысоким потенциалом. Смена внутренних состояний первого и третьего KoJIbIIBBblx распределителей 4 (нумерацию кольцевых распределителей, их выходов и логических избирательных элементов будем вести сверху вниз) происходит после прихода каждого импульса с выхода генератора

1, смена внутренних состояний 4 проис ходит после возвращения первого 41 в исходное состояние, т. е. под воздействием каждого третьего тактового импульса, а смена внутренних состояний чет04 8 вертого 44 после возвращения в исходное состояние третьего 4>, т. е. под дейст- вием каждого четвертого тактового импульса. После действия каждого тактового импульса (в каждый такт) сигналы опроса появляются на выходе только того избирательного элемента, входы которого соединены с возбужденными в данный такт выходными кольцевых расйределителей. Совокупность возбужденных выходов разных распределителей образует единичный набор двоичных переменных, номер которого совпадает с номером такта (позиции), в котором возбуждены данные выходы, и однозначно определяется номерами входящих в этот набор выходов коль цевых распределителей (7). Связь номера набора (такта) с номерами соответствующих возбужденных выходов кольцевых рас» пределителей определяется следующими соотношениями: для последовательного запуска кольцевых распределителей

Я -1! где Й1 - номер набора двоичных переменных, поступающих на вход данного избирательного элемента, — номер выхода 1 -го кольцевого распределителя, yl. - число внутренних состояний

1-ro кольцевого распределиjL — )- означает целую часть от делеТ (. \

,3 „= ("„ 1,,-.Д для параллельного запуска кольцевых распределителей

t-=М„. — — и„ и для смешанного запуска кольцевых распределителей

3 и =М,— и. И3 ) „Н -(Н;!И „)И;1,. )г. "j1 "jZ. 12- 11=936-1) КЗ,У1j1 j j = 3 (5 -1), 9 9421 где N> - номер возбуждения состояния j -й группы кольцевых распределителей, М)=д И „- число внутренних состояний

1=1

1 -й группы, содержащей Si кольцевых распределителей;

- число внутренних состояний

11

j -го кольцевого распредели теля в j-й группе, ° - номер выхода1 -го кольцево-10 1 го распределителя в 1 -й г уппе йg . Ъ -1)

31 Ир, Ф1 И

Пусть после воздействия очередного тактового импульса все кольцевые распределители 4 установились в начальные состояния, т. е. возбуждениями являются их первые выходы. При этом сигнал опро-jg са формируется только на выходе первого избирательного элемента 5, соединенного с соответствующим ключевым элементом 3 канала, очрашиваемо-.. о с частотой опроса "онр например Еонр„=Е,!9 Но- ?5 мера набора двоичных переменных, поступающих на входы этого элемента, равен О. Длительность 7т сигнала опроса равна периоду следования тактовых импульсов, т. е. Тт-- 4/ Гт . Полный цикл зо опроса всех каналов содержит N=RИ1

l =1. элементарных позиций (тактов), длительность каждой из которых равна Т . Обозт начим номера этих позиций числами

О, 1, 2... Я-1. Сигналы с частотой on- 35 роса Го„ ъ.на выходе первой логической онр„ ,избирательной схемы занимают Я/Ьт, позиций с номерами О, и1, 2 le Зу„, ...

В нашем случае Ю„==-И1,1 =9. Кроме этих, непосредственно занимаемых позиций, сигналы с периодом Vn запрещают для занятия сигналами опроса с меньшей частотой Fonpg(с большим относительным периодом ez), например, с частотой опроca Follp>-- Fr /48 (с относительным периодом Ф =48), еще, ряд, а именно

В1 Д, позиций с номерами, отличаю1К шимися один от другого на величину 41, где 81 - наибольший общий делитель чисел lYI1 и щ (, T. е. с номерами О, д1g, 2 (3 < 3 Д1», ... В рассматриваемом примере 41 =3, и запрещенные для каналов с частотой опросами;® позиции имеют номера Q, 3, 6 .... 45. Если выходы другого избирательного элемента, формирующего

55 как и первый сигналы .опроса с частотой F вых распределителей, .совокупность номеров которых (выходов) образует номер

04 10 набора двоичных переменных, отлича)оцп1хся от номера набора двоичных пере-. менных, поступающих на входы первого элемента 5, на величину d то второй канал с частотой опроса Ро„,опрашивается на позициях сномерами,,отличными от номеров позиций первого канала с этой же частотой попроса на величину д1к и запрещает для опроса каналов с частотой Коп позиции с номерами d ê.

2 d„-к, 3 Д,;», ... (в примере 3, 69... 45,0) т. е. те же самые позиции, что и первый канал с этой частотой опроса. Таких каналов с частотой опроса,д .запрешаюонр ших для каналов с частотой oapoca Fon» одни и те же позиции полного цикла, может быть Ф„/Д„.». Так как каждый канал с частотой опроса Conp„. (с относи» тельным периодом и ) запрещает для опроса каналов с частотой Fonpl< (с от-. носительным перидом l11» ) Nк /@Х по» зиций 6, то за счет предлагаемого соединения входов избирательных элементов, формирующих сигналы опроса с частотой

Fonp., с выходами кольцевых распределителей, при котором номер наборов двоичных переменных на входах этих элементов отличаются один от другого на величину Д@, становится возможным на освободившихся от каждой. группы из ,щ /ф„ каналов с частотой опроса

N» nl;

F „ . — †-) позициях опросить дополни1 тельное число каналов с частотой опроса

Fопрк

В рассматриваемом примере частоту опроса FonpÄ = Г /9 имеют шесть каналов.

Так как у1 =9 н d1q =3, то в одну группу входит »1 /с31 =-9/3=3 канала.

Остальные три канала с частотой опроса

Рщр„--Е /9должна входить в другую группу. Избирательные элементы первой груп пы формируют сигналы опроса с частотой

Fonp„=F>/q в нулевой начальный), третий и шестой такты (позиции), а избирательные элементы второй группы — в первый, четвертый и седьмой такты (позиции) °

Аналогичным образом осуществляется соединение с выходами кольцевых распределителей входов избирательных элементов, формирующих сигналы опроса .onp1(Ãonp Fonðê) T. e. номеРа образуемых выходами KP наборов двоичных жоеменных должны отличаться один от другого на величину 61». В нашем

nðèìeðå Fonp-)=мойр = F1 /36. С этой частотой опрашиваются шесть каналов.

9421

Таким образом, предлагаемое устройство для опроса каналов телеметрической системы позволяет опросить большее чи ло каналов с заданной частотой опроса по сравнению с известным устройством при одинаковой информативности и числе внутренних состояний счетчика импульсов, а следовательно, имеет и большие функцио-, нальные возможности.

Формула изобретения

Устройство для опроса каналов телеметрической системы, содержащее генератор тактовых импульсов, распределитель импульс сов, состоящий из 5 кольцевых распределителей, на и. внутренних состояний из- бирательных элементов, число которых равно числу опрашиваемых информационных каналов, канальные ключевые элемен-, 40 ты, информационные входы которых подключены к информационным каналам, выходы объединены и подключены к выходу устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью увеличения числа опра-, 45 шиваемых информационных каналов и чаотот опроса, выход генератора тактовых импульсов соединен в распределителе импульсов со счетными входами той группы кольцевых распределителей, числа внутренних состояний которых являются взаимно простыми числами, последние ячейки которых подключены соответственно к счетным входам той группы последующих кольцевых распределителей, число внут ренних состояний которых равно числу внутренних состояний предыдуших кольцевых распределителей, выходы Я кольцевых распределителей подключены к управляю11

Так как е, =36 и Д =12, то в одну группу так же входит Йъ / l3gg =36/1 2=3 канала. Всего имеем две группы. Перj вая из разрешенных для опроса каналов с частотой Роцр "-Г -/36 позиция имеет номер пять. Таким образом, элементы первой группы формируют сигналы опроса в пятый, семнадцатый и двадцать девятый такты (позиций), а избирательные элементы второй группы - восьмой, двадцатый 10 и тридцать второй такты (позиции}. Остав шиеся свободными позиции полного цикла опроса всех каналов отводятся для опроса каналов с частотой F л> . В наоп шем примере число таких дополнительно 45 опрашиваемых каналов с частотой опроса . "oops = Р .г /48 может достигать вось= ми.

04 12 шим входам избирательных элементов в следующем порядке, где М номер такта включения данного избирательного элемента, J номер набора двоичных переменных, поступающих на входы данного избирательного элемента с выходов группы коль цевых распределителей ; номер выхода 4 -го кольцевого распределителя, число внутренних состояний у-й группы, содержащей g- кольцевых распределителеи, :исло внутренних состояний

j го кольцевого распредели теля в -й группе.

1„

И =

3 (sj

31 Р

1=1 и.„

R3„- N I8., Я .=

j=2,3,"„5-l, выходы избирательных элементов распределителя импульсов подключены к управляющим входам соответствующей группы канальных ключевых элементов, номера тактов опроса кЬторых отличаются на величину d q,..., k, где 8 q „, к Н ОЪ чисел - тактовая частота,F - частота оп

0п 1 роса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фремко А. В. Телеизмерения. М., "Высшая школа", 1975. с. 208-210, рис. 6.11-6.13.

2. Эндрюс Девис Шварц. Адаптивное

Ю сжатие данных.-Труды института инженеров по электронике и радиоэлектронике . (ТИИЭР). т. 55, 1957, М 3, с. 25=38.

3. Карамов З.С., Фомин А. Ф. Элементы аналоговых радиотелеметрических систем. М.-Л., 1967 (прототип).

4. Линк Л. Амплитудно-импульсная кодово-импульсная модуляция (АИМ-КИМ)»

В кн.. Воздушно-космическая телеметрия

13 942104 14 (сборник материалов). М„Воен. изд-во периодами повторения. Межвузовский с ., б.

МО СССР, 1968, с. 227-238. Управление Передача преобразование и .

5. Михеев А.А. О формировании перно- отображение информации. Вып. 1, Рязань, дических последовательностей сигналов 1974, с. 75-80. переключения с неодинаковыми периодами. - Сб. Радиоэлектронные устройства. ечаев .И. О форТруды Рязанского радиотехнического ин- мировании периодических последовательститута. Вып. 43, Рязань, 1975„c. 140- костей сигналов переключения с помощью кольцевых распределителей. - "Приборо6. Михеев А.A. О совместной реали- 10 строение, т. XV, 1972, % 11, Издзации сигналов опроса с неодинаковыми во Вузов, с. 58-62, ВНИИПИ Заказ 4848/44

Тираж 642 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул.Проектная,4