Передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы

 

Союз Советсиик

Социалистические

Республии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)955164 (6! ) Дополнительное к ант. санд-ву (22) Заявлено 06.0) . 81 (21) 3230045/18-24 (51)M. Кл.

G 08 С 19128 с присоединением заявки М

31тоудерстеенныИ комитет

СССР ао делан изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30. 08. 82. бюллетень Ю 32

Дата опубликования описания 30 .08.82 (53) УДК621 ° 398 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д1 т тт отт g „-, Л,Г,Журавин, В,М.Иванов, Е.И.Семенов и В.А. рошкий

ПЛ ТРн Т",10 Д, Т".Xf<<11 Р „ ° «!

Ленинградский ордена Ленина электротехниче к им. В.И.Ульянова (Ленина) (7!) Заявитель (54) ПЕРЕДАЮЦЕЕ УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОЙ

ТЕЛЕИЗИЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ!

Ф

Изобретение относится к телеизмерениям и может использоваться для передачи сообщений по проводимым линиям, волноводам, радиолиниям и т.п.

Известны адаптивные многокайальные телеизмерительные системы со сжатием данных, предназначенные для передачи информации по каналу связи с постоянной скоростью и содержащие коммутаторы, блок сравнения, вычитающий и запоминающий блоки, генератор, триггер, элементы И, аналого-цифровой преобразователь, формирователь дискретных уровней под" пора и блок считывания (11,.

Недостатком устройств является то, что в них практически осуществимо сжатие сообщений (сокращение избыточности) на основе алгоритма аппроксимации сигнала полинома не выше нулевой степени, что значитель" но снижает эФФективность подобных устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее в каждом ин" формационном канале последовательно соединенные первый и второй дифференциальные блоки, пиковый детектор., усилитель, блок модуля, множительный блок, второй вход множительного устройства соединен с выходом генератора монотонных функций (параболы), выход каждого множительного блока соединен с соответствующим входом анализатора погрешностей аппроксимации (АПА), а выход АПА соединен с входом передающего блока, вторые выходы AllA соединены.с соответствующим другим входом пикового детектора, входом генератора парабо" лы и управляющим входом, измеритель ного ключа, вход каждого из ключей соединен с соответствующим входом устройства, а выходы ключей соедине ны с другим входом АЦП,. выход которого соединен с передающим блоком.

3 95516

Работа известного устройства основана на том, что каждый из И входных сигналов V (i) поступает на соответствующий ключ измерительного коммутатора и в преобразователь погрешности аппроксимации (OflA). 8 ППА после двойного дифференцирования сигнал поступает на конденсатор памяти (Сп) пикового детектора напряжения на котором равно максимальному значе- ig нию второй производной входного сигнала на интервале дискретизации.

После усиления и прохождения .блока модуля сигнал, пропорциональный модулю - максимуму второй производной, умножается в множительном блоке на сигнал, пропорциональный квадрату времени

На выходе каждого множительного блока имеем сигнал, пропорциональный максимальной погрешности линейной интерполяции. Анализатор погрешности аппроксимации на каждом такте адап.тивной дискретизации выбирает канал с наибольшей максимальной погрешностью аппроксимации выдавая код адреса канала в передающий блок, открывает соответствующий ключ измерительного коммутатора, пропускающий в АЦП выборку сигнала с наибольшей погрешностью аппроксимации на данном такте. Далее АЦП выдает код отсчета в передающий блок, который на каждом такте адаптивной коммутации выдает код отсчета и код адреса канала в канал связи Г2 3.

ы

Недостатком данного устройства является низкая информативность из-за низкой степени аппроксимирующих по линомов, Цель изобретения - повышение информативности устройства за счет повышения абсолютного коэффициента сжатия по отсчетам.

Указанная цель достигается тем, что в передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы, содержащее первый коммутатор, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом в передатчика, первый выход передат" чика соединен с выходом устройства, второй выход - с первым входом анализатора погрешностей аппроксимации, ° первые. выходы которого соединены с ss вторыми входами передатчика, второй выход - с вторым входом аналогоцифрового преобразователя, и в каж4 4 дом информационном канале - последовательно соединенные блок дифференцирования и пиковый детектор и генератор монотонных функций, входы блоков дифференцирования информационных каналов объединены с соответствующими информационными. входами первого коммутатора и подключены к соответствующим входам устройства, третьи выходы анализатора погрешностей аппрокси- . мации соединены с соответствующими управляющими входами первого комму.татора и входами сброса пиковых детекторов и генераторов монотонных функций соответствующих информационных каналов, введены второй и третий ком" мутаторы, блок логарифмирования и сумматор, выходы пиковых детекторов информационных каналов соединены с соответствующими информационными. входами второго коммутатора, выход которого соединен через блок логарифмирования с первым входом сумматора, выходы генераторов монотонных функ" .ций соединены с информационными входами третьего коммутатора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вто" рым входом анализатора погрешностей аппроксимациь1, четвертые выходы которого соединены с управляющими входами второго и третьего коммутаторов, На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема анализатора погрешностей аппроксимации, пример выпол" нения.

Устройство содержит (фиг. 1) первый коммутатор 1 информационных сиг.налов, аналого-цифровой преобразователь .2, передатчик 3, второй комму = татор 4 (производных информационных сигналов), третий коммутатор 5 (монотонных функций)„ анализатор б погрешностей аппроксимации, блок логарифмирования, сумматор 8, в каждом из N информационных каналов 9<9 1 генератор 10 1-10ы монотонных функций, блок 111-11ь1 дифференцирования и пиковый детектор 12 -121,1.

Коммутаторы 1, 4 и 5 предназначены для передачи входного сигнала на выход без искажений при наличии на управляющих";входах логической единицы.

Аналого-.цифровой преобразователь (АЦП) 2 служит для преобразования выборок входного информационного сигна" ла в.цифровой код. Запуск АЦП 2

955 > происходит после появления логической единицы на соответствующем. входе. . Передатчик 3 предназначен для передачи кодов адреса и отсчета выбранного канала со своих входов на выход, 5 а также для формирования пусковых им" пульсов с частотой адаптивной коммутации на дополнительном втором выходе.

Блоки 11 - lip дифференцирования служат для непрерывного во времени (и+1)-кратного дифференцирования входного сигнала, где и - степень аппроксимирующего полинома. Блоки 11«-11 1 реализуются на основе операционного усилителя со сложной цепью обратной связи, либо на основе последовательного соединения необходимого числа цепочек однократного дифференцирования. Пиковые детекторы 12«-12 служат для выделения максимального значения 20 входного сигнала и могут состоять, например, из последовательно соединенных инвертирующего усилителя, диода и конденсатора, вторая обкладка которого подключена к общей.шине, 25 а такие из другого диода, шунтирующего инвертирующий усилитель с диодом, и ключа, шунтирующего конденсатора (для сброса).

Блок 7 служит для логарифмирова- 50 ния поступающего на его вход сигнала, реализуется на основе операционного усилителя, диодов и резисторов.

Сумматор 8 предназначен для сложения поступающих на его входы сиг35 налов и может быть реализован на осйове операционного усилителя и резисторов.

Анализатор 6 служит для выбора

4канала с наибольшей максимальной погрешностью аппроксимации, выдачи кода этого канала на передатчик 3, управляет работой коммутатора 1 и устанавливает начальные условия в генераторах 1О «-ION и в пиковых детек45 торах 12«-12> на каждом такте адаптивной коммутации, а также управляет работой коммутаторов 4 и 5 и осуществляет запуск АЦП 2. Запуск анализатора 6 осуществляется после по50 явления импульса на первом входе (от передатчика 3), информационным входом является второй вход (от сумматора 8) °

Анализатор 6 (фиг. 2) содержит счетчик 13 импульсов, регистр 14 памяти, амплитудный дискриминатор .15, дешифратор 16, элемент И 17, формирователи 18 и 19 импульсов (жду64 6 щие мультивибраторы), генератор 20 тактовых импульсов.

Работа данного анализатора б основана на последовательном сравнении входных импульсов с помощью амплитудного дискриминатора 15, формирующего на своем выходе логическую единицу каждый раз, когда очередной импульс больше предыдущего, запомненного в нем. При этом в регистр

14 памяти заносится код адреса очередного информационного канала 9.

В конце опроса код адреса канала с наибольшей погрешностью аппроксимации записывается в счетчик 13 при срабатывании мультивибратора 18, после чего формируется сигнал логической единицы на соответствующем выходе анализатора 6 (при срабатывании мультивибратора 19).

Предлагаемое устройство предназначено для полиноминяльной аппроксимации, когда погрешность аппроксимации находится в соответствии с соотношением Е «(т.)=1 Ил .««." ", где

Мп,.«- модуль - максимум (и+1)-ой производной, к - коэффициент(например, для экстраполирующих алго-. ритмов k= ((и+1)! 1 ") . При выявлении канала с максимальной погрешностью в предлагаемом устройстве сравниваются друг с другом не сами погрешности аппроксимации, а их логарифмы Оа K ;()=EOg К+ 0Oq;11(„„„,.<(t«4.<) Р0« ., где t; - длительность интервала аппроксимации в i -ом канале. 8 соответствии с этим генераторы 10.«-10«ч должны формировать функцию вида

y(t)=(n+l) log t . .Так как большая точность при вычислении погрешности не нужна, а также не влияет смещение на постоянную величину, то можно вместо знакопеременной функции

y„(t) формировать, к примеру, функцию 1 „(t) = А (1-e T), легко реализуемую с помощью коммути» руемой RC-цепи. Подбором параметров

А и Т следует добиваться наилучшего приближения функции у«(С) к функ ции y(t) на интервале t6 l,«„4Тд, Д, где сс, „- длительность периода адап мутвцHH Т т максимал ная возможная длительйость интервала аппроксимации.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

7 955

На каждом такте адаптивной коммутации коммутатор 4 поочередно подключает максимальные значения (и+1) производных информационных сигналов к общему для всех каналов блоку 7 5 логарифмирования, с выхода которого поступает на первый вход сумматора 8. Коммутатор 5 синхронно и синфазно с коммутатором 4 подключает к второму входу сумматора 8 сигналы от генераторов 10,1-10 ч монотонных функций. На выходе сумматора 8 в ло"

rарифмическом масштабе появляется . последовательность сигналов, монотонно связанных с значениями погреш,ностей аппроксимации в каждом канапе.

В анализаторе б погрешностей аппроксимации (АПА) выбирается канал с наибольшей на данном такте адаптивной коммутации погрешностью аппрок- 2о симации и выдает код адреса этого канала в передатчик 3. АПА б также открывает соответствующий ключ коммутатора 1, пропускающий в АЦП 2 информационный сигнал выбранного ка- р5 нала, а также сбрасывает в начальное состояние соответствующий генератор 10 - 10 ч и пиковый детектор 12 12н. Передатчик 3 на каждом такте адаптивной коммутации выдает код отсчета (информации) с выхода АЦП

2 и код адреса выбранного канала (с выхода анализатора 6) на выход все го устройства", . Таким образом, в предлагаемом устройст ве осуществляется адаптивная коммутация информационных сигналов на основе максимума логарифма погрешности полиноминальной аппроксимации любой степени.изменение порядка полинома меняет лишь число дифференцирующих цепей в: блоках 11 -11, т.е. почти не влияет на конструктивную сложность устройства. Практически следует выбирать порядок аппрок. симирующего. полинома в соответствии с возможностями последующей обработки отсчетов. С учетом тогб, что обработка сжатых данных (последую" щая аппроксимация. в приемной подсис5О теме) обычно производится при наличии мощной вычи слит ельной техн и ки, -предлагаемое устройство позволяет осуществлять аппроксимацию на основе адаптивной экстраполяции или интерполяции второго, третьего и более

55 высоких порядков,что позволяет в двапять раз уменьшать объем измерительного сообщения IlQ сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы, содержа" щее первый коммутатор, выход которого соединяй с первым входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом передатчика, первый выход передатчика соединен с выходом устройства„,,второй выход - с первым входом анализатора погрешностей аппроксйма.ции, первые выходы которого соединены с вторыми входами передатчика, второй выход - с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, и в каждом информационном канале - последовательно соединенные блок дифференцирования, пиковый детектор и генератор монотонных функций, входы блоков дифференцирования информационных каналов объединены с соответствующими информационными входами первого коммутатора и подключены к соответствующим входам устройства, третьи выходы анализатора погрешностей аппроксимации соединены с соответствующими управляющими вхбдами первого коммутатора и входами сброса пиковых детекторов и генераторов монотонных функций соответствующих информационных каналов, о т л и ч" а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены второй и третий коммутаторы, блок логарифмирования и сумматор, выходы пиковых детекторов информационных каналов соединены с

cooTâåòcTàóþùèìè информационными входами второго коммутатора, выход которого соединен через блок логарифмирования с первым входом суммато ра, выходы генераторов монотонных функций соединены с информационными входами третьего коммутатора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом анализатора погрешностей аппроксимации, четвертые выходы которого соединены с управляющими входами второго и третьего коммутаторов.

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 222907, кл. G 08 С 19/28, 1967.

2. Фремке A,В. Телеизмерения. И., "Высшая школа.", 1975, с. 233, рис. 7,10, с. 228, рис. 7.6 (прото-, тип).

955164

59 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ или ал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, ю

Составитель Н. Бочарова

Редактор И.Янович Техред Е.Харитончик Корректор Ю.Макаренко