Телеизмерительная система

Союз Советсиик Социалистичесиик Реслублик(23) Приоритет 6 08 С 19/28 Государственный комитет СССР яо делам изобретений н открытийОпубликовано 070781 . бюллетень Йо 25 Дата опубликования описания 07. 07. 81(54) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Предлагаемое устройство относится к области телеиэмереннй и может использоваться для передачи сообщений по проводным линиям, волновоцам, радиолиниям и т.п.Известны адаптивные телеизмеригельные системы, которые автоматически перераспределяют пропускную способность канала связи между,отдельными источниками с учетом текущих значений ширины полосы их спектра.Известна радиотелеметрическая система с адаптивной коммутацией каналов, содержащая последовательно соединенные адаптивный коьакутатор (АК), анализатор погрешностей (АП), блок выдачи измерений и кодирующее устройство. Первый допфлнительный выход АК соединен с дополнительным входом кодирующего устройства, а второй дополнительный выход АК " с дополнительным входом блока выдачи измерений, дополнительный выход которого соединен с дополнительным входом АК, а входы АК подключены ко входам системы 11. В этой системе й входных сигналов к (с) поступают на й входов адаптивного коммутатора, в котором производится аппроксимация непрерывных сигналов х; (с) (например,с помощью алгебраических полиномов).По каждому из й параметров вычисляются погрешности аппроксимации с 1, 6,,6. АП,определяет канал, длякоторого погрешности в данный моментимеют максимальное значение по срав"нению с погрешностями других параметров. Блок выдачи измерений выбирает параметр, отсчет которого подлежит передаче в кодирующее устройство. далее отсчет кодируется,и емуприписывается адрес. Выдача отсчетовважных параметров производится через 15 равные интервалы времени.К недостаткам такой сиотемы можно отнести необходимость передачиадресной информации, 6 граниченностьбыстродействия и сложность техни ческой реализации.Известны неадаПтивные системы сразделением каналов по времени приразличных видах модуляции канальныхсигналов (АИМ, ФИМ КИМ и дре).Наиболее близкой к.изобретениюявляется многоканальная система свременным разделением каналов, содержащая й каналов,а вкаждомканале - ключ, вход которого под соединен к входу системы, выход каж- т5 10 15 20 25 ЗОО 35 40 45 50 55 бО 65 дого из й ключей соединен с соответствующим входом сумматора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов и формирователь синхроимпульсов, выход которых подсоединен к дополнительному входу сумматора. другие выходы распределителя импульсов подсоединены к управляющим входам соответствующих ключей,выход сумматора через канал связи подсоединен ко входу селектора синхроимпульсов и измерительным входам М ключей. Выход каждого иэ ключей через демодулятор подсоединен к соответствующему выходу системы. Выход селектора синхроимпульсов соединен со входом генератора синхронизирующих импульсов, выходы которого подсоединены к управляющим входам соответствующих ключей 2 .Импульсы генератора тактовых импульсов подаются в распределитель, на выходах которого пО очереди появляются импульсы, которые замыкают соответствующий ключ и подключают вход системы к сумматоруНа входе сумматора формируется последовательность амплитудно-модулированных измерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс. В зависимости от линии связи АИМ сигнал может преобразовьваться в сигналы КИМ и т.д. На приемной стороне групповой АИМ сигнал разделяется ключами на й канальных сигиалов, которые в демодуляторах (блоках памяти) преобразуются в необходимые потребителю аналоговые сигналы. Синхронная работа ключей приемной и передающей частей системы обеспечивается селектором синхроимпульсов и генератором синхронизирующих импульсов.Недостатком этой системы является низкая точность работы, так как для уменьшения погрешности аппроксимации необходимо выбирать частоту дискретизации в соответствии с экстремальной динамичностью параметров, что резко увеличивает расход пропускаемой способности канала связи.Целью изобретения является повышение точности телеизмерения ансамбля независимых входных сигналов. Эта цель достигается тем, что в известную телеиэмерительную систему, содержащую на передающей стороне генератор .тактовых импульсов, выход которого соединен со входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен через формирователь синхроимпульсов с первым входом сумматора и в каждом информационном канале - ключ, выход которого соединен с соответствующим вторым входом сумматора, выход которого подключен к каналу связи, наприемной стороне - селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор так%товых импульсов соединен с входом распределителя импульсов и в каждом информационном канале - последовательно соединенные ключ и блок памяти, первые входы ключей всех информационных каналов объединены со входом селектора синхроимпульсов и подключены к каналу связи, вторые входы ключей соединены с соответству" ющими выходами распределителя импуль- сов, введены на передающей стороне блок прямого ортогонального преобразования по Уолшу и в каждый инфор-. мационный канал - блок памяти и разности и сумматор, выход которого соединен со входом ключа, первый вход - с выходом блока памяти и раэ" ности. Вторые выходы распределите" ля импульсов соединены с первыми входами соответствующих блоков памяти и разности. Входы блока прямого ортогонального преобразования по Уолшу соединены со входами системы, выходы - с объединенными вторыми входами блока памяти и разности и сумматора соответствующего информационного канала. На приемной стороне введен блок обратного ортогонального преобразования по Уолшу, входы которого соединены с выходами блоков памяти соответствующих информационных каналов, выходы - с выходами системы.Благодаря этому в канал связи передаются отсчеты преобразованных по Уолшу сигналов, просуммированные с частью погрешности аппроксимации . на момент взятия отсчета. На приемной стороне аппроксимированные с помощью нулевой экстраполяции сигналы вновь преобразуются в соответствии с матрицей Уолша, вследствие чего погрешности аппроксимации суммирУются таким образом, что наименьшая суммарная погрешность аппроксимации появляется в наиболее динамичных каналах.Структурная схема предлагаемой системы представлена на чертеже.Телеизмерительная система содержит на передающей стороне в каждом информационном канале 1 сумматор 2, блок 3 памяти и разности и ключ 4, а также сумматор 5, генератор б тактовых импульсов, распределитель 7 импульсов, формирователь 8 синхроимпульсов, блок 9 прямого ортогонального преобразования по Уолшу, на приемной стороне - в каждом информационном канале 10 - ключ 11 и блок 12 памяти, а также блок 13 обратного ортогонального преобразования по Уолшу, генератор 14 тактовых импульсов, распределитель 15 импульсов, селектор 1 б синхроимпульсов и канал 17 связи.Блок 9 служит для непрерывного во времени линейного ортонормального преобразования по Уолшу ан60 самбля независимых между собоЦвходных непрерывных сигналов Х впреобразованный ансамбль С (с)йИМ(с), где И - матрица Уолшай-го порядка. ОПУ 1 может быть реализован, например, на основе й-входовых сумматоров по числу каналов,Коэффициент передачи по каждомувходу сумматоров соответствует значению элемента матрицы .Уолша (т 1),деленному наЖ.Блок 3 служит для запоминания сигнала С в точке отсчета и вычисления разности между запомненным значением сигнала и его текущим значением. Запоминание происходит позаднему фронту импульса логического сигнала "1" на первом (управляющем) входе блока (пример технической реализации БПРЗ приведен всборнике статей 4 Изв.ЛЭТИ", выпуск133, Ленинград, 1973, с, 86). 2 СКлючи 4 и 11 предназначены дляпередачи входного измерительногосигнала на выход без искажений приналичии на управляющем входе логической единицы. 25Сумматоры 2 и 5 предназначеныдля сложения .входных сигналов и могут быть реализованы на основе операционных усилителей,Генераторы 6 и 14 служат для генерирования периодической последовательности импульсов. Генератор 14имеет вход для подстройки частоты ифазы генерируемых колебаний.Распределители 7 и 15 по мерепоступления входных импульсов формируют сигнал. "1" поочередно на каждом из своих выходов.формирователь 8 служит для формирования синхронизирующих импульсов.Канал связи 7 служит для преобразования входного сигнала в сигнал,удобный для передачи на расстояниепо линии связи и выделения группового сигнала из линии связи.Селектор 6 служит для выделения 45синхроимпульсов из группового АИМсигнала.Блоки памяти 12 служат для восстановления непрерывного сигнала издискрет (выборок), При нулевой интерполяции, например, блок памяти12 может быть просто аналоговым эапОминающим элементом (в частностина основе конденсатора).Блок 13 служит для непрерывногоортонормального преобразования поУолшу ансамбля сигналов С (с) в ансамбль У (с = й С(с), где йчисло информационных каналов. Дляматриц Уолша транспонированная матрица ут полностью совпадает с Ч.Предлагаемая система работаетследующим образом.Блок 9 непрерывно во временипроизводит линейное ортогональноепреобразование ансамбля независимых входных сигналов У(с) в ансамбльС (ф)й фНХ(с) . В каждом каналеблок памяти и разности 3 непрерывна выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевой экстраполяции Е (с) - С (с ) - С (с; ), гдемомент последнего отсчета. Вмомент очередного отсчета ; погрешность Е (с ) с весом - суммируется12с величиной С с ). В результате свыхода блока 3 поступает отсчету (с) С (с) + 1/2/ С 1)С (с. Благодаря этому погрешность аппроксимации на приемнойстороне становится энакопеременнойна интервале аппроксимации кахпри нулевой интерполяции).Импульсы генератора 6 подаются враспределитель 7, на выходах которого по очереди появляются сигналы,которые управляют работой блока 3 изамыкают соответствующий ключ 4,подключающий выход сумматора 2 ксумматору 5. На выходе сумматора 5формируется последовательностьамплитудно-модулированных измерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс, т.е. групповой АИМ сигнал, поступающий в канал связи 17.На приемной стороне восстановленный групповой АИМ разделяется ключами 11 на й канальных сигналов(дискретные последовательности),которые в блоках памяти 12 преобразуются в аналоговые сигналы С"на основе нулевой экстраполяции(без задержки во времени), но спогрешностью аппроксимации на интервале, близкой по характеру изменения к погрешности при симметричной нулевой интерполяции.Далее в блоке 13 ансамбль С (с)преобразуется в ансамбль )( (с). Приэтом оказывается, что погрешностиаппроксимации наименьшие в тех сигналах 7"(с), которые являются в данный момент наиболее динамичнымив ансамбле телеметрируемых сигналов.Происходит это потому, что в предлагаемой системе непосредственнодискретизируется и аппроксимируютсяна основе нулевой экстраполяции сосмещением не сигналы У с), а полученные с помощью преобразования Уолша .сигналы С (ф) вследствие чего1погрешности аппроксимации сигналовсзависят от погрешностей аппроксимации сигналов с (ф) следующим образомЕ- Х" (+)-Х( ):И"асФ-Х=и.Мс(цер-И=ир 3 ;и),т.епогрешность аппроксимации всехсигналов С(ь) в соответствии сострокой матрицы ЧИсследования показывают, что для знакопеременных погрешностей аппроксимации (в том числе и для нулевой экстраполяции со смещением), погрешностиЯ( из-за взаимной13коррелированности суммируются таким Образом, что компенсируют друг друга в каналах с йаиболее динамичными сигналами Х", Величина выигрыша по точности зависит от величины коэффициента загрузки КЗ, - относительного числа динамичных сигналов в ансамбле Х , в частности,-упри К ъ =М (только один из сигналов Х (ц поочередно не равен нулю) и сравнительно большом М(М 16) выигрыш в дисперсии максимальнойпогрешности аппроксимации на интервале составляет а М раз. Для другого крайнегд значения коэффициента загрузки К = 1 (все сигналы У(Ц стационарные независимыеслучайные процессы) величина выигрыша по дисперсии составляет 4 раза.Таким образом, в предлагаемой системе при одинаковой с прототипом пропускной способности канала связи достигается существенный выигрыш в точности телеизмерения без задержки в передаче информации.формула изобретенияТелеиэмерительная система, содержащая на передающей стороне генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен через формирователь синхроимпульсов с первым входом сумматора и в каждом информационном канале ключ, выход которого соединен с соответствующим вторым входом сумматора, выход которого подключен к каналу связи, на приемной стороне сселектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импульсов соединен с входом распределителя импульсов и в каждом информационном канале - последовательно соединенные ключ и блок памяти, первыевходы ключей всех информационных каналов объединенысо входом селекторасинхроимпульсов и подключены к каналу связи, вторые входы ключей соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, о т л ич а ю. щ а я с я тем, что, с целью.повышения точности телеизмеренияв систему введены на передающей сто.роне блок прямого ортогонального 15 преобразования по уолшу и в каждыйинформационный канал - блок памятии разности и сумматор, выход которого соединен со входом ключа, первый вход - с выходом блока памяти и Щ разности, вторые выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами соответствующих блоковпамяти и разности, входы блока прямого ортогонального преобразованияпо Уолшу соединены со входами сис"темы, выходы - с объединенными вторыми входами блока памяти и разностии сумматора соответствующего инфор"мационного канала, на приемной стороне введен блок обратного ортогонального преобразования по Уолшу,входы которого соединены с выходамиблоков памяти соответствующих ин, Формационных каналов, выходы - свыходами системы.35Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Сафаров Р.Т. и др. Радиотелеметрия,. 1973, ч,1 с. 190, рис.6.12.4 О 2. Босый Н.Д. и Игнатов В,А,Многоканальные системй передачи информации. И., фЗнание", 1974, с. 22-24,рис. 6 прототип).845168 тавитель Н. Бочред З,Фанта аКорректор ова едактор Л. Утехина Заказ 41694 иал ППП "Патент", гУжгород, ул. Проектная,4 Тираж 691 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 3035, Москва, Ж, ого комите ний и откр аушская на писное СССРий д. 4