334567

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 334567 Йаюз Советских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельстваМ, Кл. б 06115/34Н 031 с 13/02 явлено 24.Ч 1 присоединени 970 ( 1470364/18-2 м заявкиКомитет по деланобретений и открытирн Совете МиннстроСССР иоритет 0111.1972. Бюллетень12 вания описания 4.Ч.1972Опубликовано Дата опублик Авторизобретени мава, А, Шикуно Заявител ПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Изобретение предназначено для аналого. цифрового преобразования различных нестационарных случайных процессов, особенностью которого являются самоперестройка и само- приспособление по вероятностному критерию диапазона квантования по уровню к неизвестным и меняющимся во времени областям изменения кодируемых процессов, что оптимизирует кодирование и повышает вероятность правильного кодирования.В задачах цифровой обработки и анализа сложных нестационарных сигналов и процессовимеющих место при исследовании совре.менных систем автоматического управления, ,радиотехнических,и радиофизических комплексов, очень важной и практически необходимой для аппаратурного решения проблемой является построение таких устройств кодирования, которые оптимизируют кодирование нестационарных процессов широкого класса. При этом кодируемые нестационарные процессы и сигналы могут иметь такие неизвестные области изменения, предвидеть которые невозможно; они могут также быть переменными во времени (или квазистационарными), .причем нестационарность может проявляться различным образом (функциями времени могут быть: математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция и т. д., и их комбинации), а для достоверной цифровой обработки необходимо получить неискаженные и безызбыточные коды.Оптимизация кодирования указанных процессов и сигналов может быть обеспечена 5 лишь при использовании адаптивных устройств кодирования, т. е, устройств с самонастраивающимися параметрами к характеристикам кодируемых процессов, причем по вероятностным признакам (или критериям) .10 Поэтому в обычное устройство кодированиявводятся дополнительные элементы, непрерывно следящие за соответствием диапазона кватования по уровню устройства к области изменения процесса по заданному вероятност ному критерию и поддерживающие это соответствие с заданной вероятностью.Известное устройство автоматического выбора предела измерения цифровых приборов позволяет осуществлять слежение за изменяе мой величиной. В этом устройстве выходыдвух старших разрядов счетчиков импульсов через ряд схем совпадений соединяются с триггерным регистром пределов, а выходы последнего через схемы совпадения соеди няются параллельно с блоком переключателяэталонных элементов.В предлагаемом адаптивном устройстве,самонастраивающемся к неизвестному нестационарному случайному процессу по вероят ностному признаку (вероятность этой самона3стройки задается и реализуется в устройстве), с целью обеспечения высокой вероятности правильного кодирования и исключения, с одной стороны, искажения кодирования и, с другой, избыточности, оптимизация кодирования сложных нестационарных процессов достигается введением в известное устройство кодирования схем определения текущих вероятностей искаженного и избыточного кодирования, управляющих по заложенному алгоритму масштабом входного процесса и управляемым источником эталонного напряжения.При цифровой обработке множества не- стационарных процессов единого автоматизированного комплекса управления трудно обойтись без адаптивного устройства кодирования. Его использование существенно упрощает ввод сложной информации в ЦВМ, ее обработку и анализ и, в конечном счете, обеспечивает принятие объективных и достоверных решений,На чертеже йредставлена блок-схема предлагаемого устройства. "На чертеже: приняты следующие обозначения: устройство 1 кодирования; управляемый ,источник 2 эталонного напряжения; схема 3 изменения масштаба входного нестационарного процесса; входной кодируемый процесс 4; схема 5 определения вероятности искажения кодирования; схема б определения избыточности кодирования; схема 7 совпадений с числом входов, равным разрядности устройства кодирования; счетчик 8 переполнения; счетчик 9 адаптивных тактов; логические элементы 10, 11; триггеры 12; второй выход 13 старшего (по разрядности) каскада устройства (или выходы нескольких старших каскадов; логический элемент 14; счетчик 15 избыточности; задающий генератор 1 б тактов выборок; квантователь 17 по времени; ключи 18 с различными коэффициентами деления; ключи 19 эталонного напряжения; источник 20 эталонного напряжения; матрица 21 резисторов,В исходном состоянии устройства; а) в схеме 5 устанавливается определенная допустимая вероятность искажения (например Рисх(0,02, что достигается выбором двух- разрядного счетчика 8 переполнения и семи- разрядного счетчика 9 адаптивных тактов; б) устанавливается также допустимая вероятностная оценка избыточности в схеме б (например Ризб)0,02, где счетчик 15,избыточности может быть также двухразрядным, если счетчик 9 - семиразрядный); в) предварительное эталонное напряжение, подаваемое на вход устройства 1 с матрицы 21, может быть например ", где Е, - максимальное зна 2чение эталонного напряжения, снимаемое с выхода источника 20; г) масштао устанавливается автоматическим в схеме 3, равным 1:1.За У тактов счетчика 9 в счетчике 8 подсчитывается число переполнений т устройства 1 и - сравнивается с Р,с, При этомИ- с РИ-:. исхНапример, т может быть равным 3 приУ=127 (при семиразрядном элементе 9), если т)3, то в зависимости от того, в каком 10 такте наступило т)3 через логический эле 1мент 10, триггер 12 и ключ 19 на выходе матрицы 21 устанавливается необходимое Е;, Е; если же Е, недостаточно, то с триггера 12 и счетчика 8 дается управляющая 15 команда на схему 3 изменения масштаба, гдевыбирается определенный коэффициент деления входного процесса.Таким образом оптимизируется верхняяграница квантования устройства, так как она 20 адаптируется, самонастраивается к неизвестному случайному процессу с вероятностью правильного кодирования 1 - Рпс=Рдк) 0,98.Если же за Л тактов не было переполнения, например выполняется реализация формулы 25 (1), то это свидетельствует об отсутствии искажения и, следовательно, верхняя граница диапазона квантования оптимизирована устройством, т. е. выбрана верно, и кодируемый процессс с вероятностью Р, будет нике этой 30 границы.Одновременно с вышеописанным идет оценка вероятности избыточного кодирования за М тактов, т. е. проверяется соответствие 35УРизб 1 (2)где т, - количество 1 в старшем каскаде устройства 1. В этом случае оценивается вероятность нахождения кодируемого процесса 40 в / текущего диапазона квантования (текущий диапазон квантования по уровню определяется напряжением Е., с выхода матрицы 21).Число т, подсчитывается в счетчике 15. На пример, если устанавливается Ры,)0,02, тоза У=127 тактов должно быть т,)3. Если это не выполняется, т. е. удовлетворяется условию формулы (2), то со счетчика 15 дается команда через логический элемент 10, триг гер 12 и ключ 19 на уменьшение Еэт в матрицу 21,В предлагаемом устройстве характеристикиизбыточности кодирования могут варьироваться. Например, Р 1,зг,. может устанавливать ся для исследования процесса в /4 диапазонаквантования по уровню, тогда выход 13 подсоединяется к двум старшим каскадам,и т. д.Таким образом, введение в устройство кодирования схем 5 и б позволяет самонастраи ваться к любым областям изменения кодируемых нестационарных процессов с необходимой вероятностью. Алгоритм самонастройки диапазонов квантования по уровню задается этими введенными устройствами, а непосредб 5 ственная выработка этих диапазонов произ5 10 15 20 25 50 З 5 40 Водится блоком управляемого источника 2 эталонного напряжения. Использование блока 3 автоматического изменения масштабов входного процесса в сочетании со схемами б и 6 расширяет динамический диапазон кодирования процессов,Экспериментальная схема выполнена на основе устройства 1 кодирования параллельного типа, асинхронного действия, с поразрядной установкой каскадов без внешней синхронизации с одним общим источником эталонного напряжения Ес числом органов сравнения, равным числу каскадов. В экспериментальной схеме схема 7 - схема И на диодах, счетчик 8 - счетчик на двух триггерах, счетчик 9 - на семи триггерах, элемент 14 - схема И на диодах, счетчик 15 - счетчик на двух триггерах, остальные элементы стандартные.Адаптивное устройство кодирования в результате его применения при обработке и анализе сложных процессов (например, с изменяющимся по неизвестному закону математическому ожиданию) обеспечивает:высокую вероятность того, что кодируемый процесс на каждом локально-стационарном интервале времени будет находиться в выбранном устройством диапазоне квантования по уровню, что исключает искажения и избыточности кодирования;оптимизацию кодирования сложных нестационарных процессов, которую невозможно достигнуть известными способами и устройствами аналого-цифрового преобразования;экономичность схемы построения (так как исключаются каскады избыточных разрядов);высокую эффективность кодирования, так как обеспечивается быстрая настройка параметров устройства к области изменения кодируемого процесса, исключаются ручные и полуавтоматические перестройки устройства к новым процессам и при достаточно малых затратах на дополнительное оборудование (элементы, оценивающие вероятности искажений и,избыточности и управляющие выработкой определенного диапазона квантования по уровню), вводимое в собственное устройство кодирования, последнее приобретает ки бернетические черты, что характеризует высокую техническую и экономическую эффективность предложенного устройства.Такое устройство может явиться также базой для создания более универсальных адаптированных аналого-цифровых преобразователей, одновременно самонастраивающихся по множеству параметров.Предлагаемое устройство необходимо для использования в задачах автоматизации научных исследований, когда экспериментатор имеет дело со сложными объектами, не имеющими аналитического описания, и сведения о них (или выработка определенных решений) могут быть получены только в результате цифровой обработки неизвестных, любым образом изменяемых экспериментальных процессов, изменения параметров которых предвидеть невозомжно. Предмет изобретенияАдаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство кодирования с управляемым источником эталонного напряжения, соединенное со схемой изменения масштаба входного сигнала, подключенной к генератору тактовых импульсов счетчика, логические элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности правильного преобразования при самонастройке в диапазоне квантования, он содержит схему определения избыточности кодирования, соединенную с устройством кодирования и с управляемым источником эталонного напряжения, и схему определения вероятности ,искаженного кодирования, подключенную выходами к схеме определения избыточности и к управляемому источнику эталонного напряжения, а входами - к устройству кодирования и к генератору тактовых импульсов.Составитель В. ЖовинскийРедактор А. Ьатыгин Техред Е. Борисова Корректор Л. Царьковаказ 1153/4 1 Лзд.493 Тираж 448 Подписное НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 шография, пр. Сапунова,