Телеизмерительная система

Я К РСКОМУ др. Методыалах провод-1975, с. 227 товых пульс чик с вход ющегоединен троист с соот хода нны)ход к орогоемен ходом четчи етствуюторогонформаора та ьсов выхо орого торог ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРь(тий ИСАНИЕ ИЭ(71) Ленинградский ордена ЛенинаэлектроТехнический институтим. В.И. Ульянова (Ленина)(56) 1, Бомштейн Б.Д, иборьбы с помехами в канной связи, М., "Связь",228, рис. 9.9 Б,2, Мироновский Л.А. Об одном алгоритме числового кодирования, ТрудыЛенинградского института авиаприборостроения, Вып,54, 1967 (прототип),3, Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых интегральных .схем. М., "Сов.радио", 1980,с. 75-77.(54)(57) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА,содержащая матричный преобразователь, входы которого являются входами системы, первые выходы соединены с входами первой группы каналовсвязи, вторую группу каналов связи,выходы которых соединены с входамисумматоров первой группы, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповьппения точности системы, в неевведены вторая группа сумматоров,первый и второй коммутаторы, первый,второй и третий счетчики импульсов,постоянно запоминающее устройство,генератор тактовых импульсов, эле.-,мент И, дешифратор, элемент сравне- .ния, информационные каналы, каждыйиз которых содержит соединенныепоследовательно коммутатор и интегратор, входы каналов связи второи группы соединены с соответствующими выходами первой группы матричного преобразователя, выходы каналовсвязи первой группы соединены с входами сумматоров второй группы, выходы сумматоров соединены с соответствующими информационными входами коммутаторов информационных каналов, выходы интеграторов информационных каналов. являются выходами системы и соединены с соответствующими инверс ными входами сумматоров, выходы коммутаторов информационных каналов соединены с соответствующими информационными входами первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, вто, рой вход которого является задающим входом системы, выход элемента сравнения соединен с входами Сброс пер- - вого и второго счетчиков, с первым управляняцим входом генератора таки через третин счетстоянного запоминавыходы которого сотствующими информациторого коммутатора, оединен с первым И, выходы первого импульсов соединены с со щими управляющими входами коммутатора и коммутаторо ционных каналов, выход ген товых импульсов соединен с входом первого счетчика импи с вторым входом элементакоторого соединен с входомсчетчика импульсов, выходысоединены с соответствующими1161981де ф атора, выходы дешифратора со-,ющими входами первого коммутатора, единены с синхровходами соответству-один из выходов дешифратора соединен ющих коммутаторов информационных ка- с вторым управляющим входом генераналов и с соответствующими управля- тора тактовых импульсов.3Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может, применяться в телеметрии, дальней связи, телеуправлении.Известна телеизмерительная систе ма, осуществляющая передачу сообщений по ненадежным каналам связи посредством использования параллельных каналов и состоящая из последовательно соединенных группового устройства,10 параллельных каналов связи и другого группового устройства 11 .Недостаток данной системы - большое число каналов.Наиболее бЛизкой к предлагаемой 13 является телеизмерительная система, содержащая в каждом из п измерительных каналов последовательно соединенные канал евязи, сумматор, а также 1:-ый матричный преобразователь, допол.26 нительные.(ш+1) каналов связи и по.следовательно соединенные 2-ой матричный преобразователь, блок вычисления определителей и 3-ий матричный преобразователь, выходы которого 25 подсоединены с другим входам сумматоров, а выходы последних подключены к выходам системы. Кроме того, выходы 2-го матричного преобразователя подключены к другим входам 3-го ЗО матричного преобразователя, а входы - к выходам основных и дополнительных каналов связч, входы 1-го матричного преобразователя соединены с входом системы, а выходы - с входами дополнительных каналов связи 21;Недостатком данной системы является низкая точность, Это обусловлено, во-первых, недостаточностью (ш+1) резервных кайалов для полного 4 устранения сбоев в ш каналах, воЪ вторых, увеличением погрешности определения величин сбоев при росте числа основных каналов связи п, вследствие влияния нормальных погрешностей . в каждом канале (например, шум квантования в цифровых системах, аппаратурная погрешность и т.д;),Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что в телеизмерительную. систему, содержащую матричный преобразователь, входы которого являются входами системы,первые вьиоды соединены с входами первой группы каналов связи, вторую группу каналов связи, выходы которых соединены с входами сумматоров первой группы, введены вторая группа сумматоров, первый и второй коммутаторы, первый, второй н третий счетчики импульсов, пОстоянное запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, элемент Й, дешифратор элемент сравнения., информационные каналы, каждый из которых содержит соединенные последовательно коммутатор и интегратор, входы каналов связи второй группы соединены с соответствующими выходами первой группы матричного преобразователя, выходы каналов связи первой группы соединены с входами сумматоров второй группы, выходы сумматоров соединены с соответствующими инФормационными входами коммутаторов информационных каналов, выходы интеграторов информационных каналов являются выходами системы и соединены с соответствующими инверсными входами сумматоров, выходы коммутаторов информационных каналов соединены с соответствующими информационными входами первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого является задающим входом системы, выход элемента сравнения соединен с входами "Сброс" первого и второго счетчиков, с первым управляющим входом генератора тактовых импульсов и через третий3 1161 счетчик с входами постоянного запоминающего устройства, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора, выход которого соединен с первьаа входом элемента И, выходы первого счетчика импульсов соединены с соответствующими управляющими входаьв второго коммутатора и коммутаторов информационных каналов, 16 выход генератора тактовых импульсов совдинен с входом первого счетчика импульсов и с вторым входом элемента И, выход которого соединен с 1 входом второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с соответствующими жодами дешифратора, выходы дешифратора соединены с синхровходами соответствующих коммутаторов 981 4Матрица А имеет следующие свойства: нормированность строк (например, нормированность по дисперсии -сумма квадратов элементов равнаединице), что необходимо для сохранения у выходных сигналов матричногопреобразователя 1 того же динамического диапазона, что и у входныхсигналов;любые и строк образуют матрицу Авс ненулевым определителем, поэтому такая матрица имеет обратную матрицу АМатрица А строится следующим образом. В качестве исходной годится любая квадратная (пхп) матрица с ненулевым определителем и нормированными строками, например, единичная матрицаинформационных каналов и с соответствукицими управляющими входами перного коммутатора, один из выходов деаифратора соединен с вторым уп.равляющим входом генератора тактовых. импульсов. 25Благодаря этому происходит переход к групповому представлению и- входных. сигналов (и+2 ш)-промежуточ- " ными сигналами (где ш - максимальное число неисправных каналов), которые в прйемной подсистеме преобразуются таким образом, что среди них выявляются и бездефектных сигналов, по которым с помощью перестраиваемой обратной матрицы восстанавливаются телеиэмерйтельные сигналы.На чертеже представлена структурная схема телеизмерительной системы.Система содержит матричный преобразователь 1, (и+2 ш) каналов 2 4 связи, (и+2 ш) сумматоров 3; информационные каналы 4, состоящие из коммутаторов 5 и интеграторов 6, постоянное запоминающее устройство 7;.третий счетчик 8 импульсов; элемент 9 сравнена второй коммутатор 10, пер" вый счетчйк 11 импульсов, генератор 12 тактовых импульсов, элемент И 13, второй счетчик 14 импульсов, дешифратор 15 и первый коммутатор 16, . фМатричный преобразователь 1 преобразует и входных сигналов х(й) в (и+2 ш) промежуточных сигналов у (й) в соответствии с операцией умножения и-компонентного вектора на пря- фф моугольную матрицу А размерности (и+2 ш) и :у (е) = А х(с) 100010001следующая (и+1)-ая строка должнасодержать такие элементы а1,ад , чтобы все матрицы размерности (пап), которые можно составлять,из (и+1)-ой строки и любых(и) предыдущих имели ненулевойопределитель,Это приводит к и условиям, которые после упрощения определителейимеют вид а; Ф О, 1. = 1, и. Величины а, выбираются с учетом нормированности, например: а,1п 11 -ппеАналогично определяются элементывсех следующих строк,Реализация матричного преобразователя 1 возможна на основе (и+2 ш)суммирующе-вычитающих схем 13.Каналы связи 2 предназначекы.дляпередачи входных сигналов ка рассто яние и могут быть реализованы наоснове проводной ликии связи, радиолинии и т.д,Сумматоры 3 имеют и+1 входов, веса которых соответствуют каждой из (и+2 ш) строк матрицы А таким образом, что на выходе сумматоров 3 форе мируется разность Е = у - Х- а к,Э 1 ф где х;, т = 1, и - выходные сигналы телеиэмерительной системы. Блоки 3 реализуются на основе суммирующевычитающих схем 31.Коммутаторы 5 информационных каналов предназначены для передачи одного из (и+2 ш) входных сигналов на выход; номер подключаемого сигнала определяется кодом на входах 5 управления, запоминание этого кода осуществляется при появлении сигнала "1" на входе управления (по переднему Фронту импульса), Блоки 1 известны в виде интегральных схем. Интеграторы 6 предназначены для интегрирования входного напряжения с возможно большим быстродействием. Первый коммутатор 16 предназначен для передачи одного из и входных И сигналов на выход в соответствии с логической единицей на одном из и входов управленияКоммутатор 16 . состоит из п измерительных ключей с объединенными выходами, аПостоянное запоминающее устройство 7 предназначено для запоминания,всех возможных (и+2 ш) разрядныхкодовых комбинаций, содержащих р(и+ш) единиц и представляет собойблок памяти на С а , п+2 ш разрядл+ еных кодовых комбинаций. Каждая комбинация Формируется на выходахблока 7 при появлении на его входахсоответствующей адресной.комбинации,Счетчики импульсов 8, 11 и 14 предназначены для Формирования вы-ходной кодовой комбинации, соответствующей числу пришедших на вход импуль сов. Число возможных состояний у счет"фп гл чиков 8, 11 и 14 равно С(и+2 ш) и и соответственно. Счетчики 11 и 14, кроме того могут сбрасывать ся в нулевое .состояние нод действием логической "1" на установочном входе. Элемент 9 сравнения формирует навыходе сигнал "1", если модуль напря"жения на первом входе коммутатора16 превышает постоянное напряжение 43-уставки на втором входе, в противномслучае на выходе схемы 9 имеется .сигнал "0" уровень уставки, определяющий минимальный уровень обнаруживаемых сбоев, т.е. точность контро- Иля зависит от нормальных погрешнос. тей ; системы и допустимой вероятности ложного отказа Р каналовсвязи 2: Ь = К 42 Д, где дсреднеквадратическое отклонение нор- ямальных погрешностей в каналах связи2, а К определяется из следующего . равенства; кво 1И-кКоммутатор 10 подключает на выхододин из входных логически гналовв соответствии с кодом на входахуправления,Генератор 12 формирует на своемвыходе. последовательность импульсовс частотой Г или Г в зависимостиот того, на каком из двух входовуправления бып импульс "1". ЧастотаГ 1(Г и Г ) определяется быстродействием блоков 4, 6 и 9 при прохождении информационных импульсов, а частота К определяется быстродействиемблоков 4, 11, 13, 14, 15 при прохождении логических сигналов. Благодаряналичию двух разных частот обеспечивается повышенное быстродействиесистемы. Реализация блока 12 возможна на основе задающего генератора иКВ-триггера, управляющего время-задающей цепью генератора либо коэффициентом деления в делителе частоты на,выходе задающего генератора,Дешифратор 15 предназначен дляформированйя на одном из своих выхо-дов логической единицы в соответствии с кодовой комбинацией на входах.Предлагаемая телеизмерительнаясис.ема работает следующим образом.Телеметрируемые сигналы х;(с),1, п преобразуются в блоке 1в промежуточные сигналы у (с),п+2 ш с помощью матрицы А, любые и строк которой имеют обратнуюматрицу,Промежуточные сигналы у передаются по соответствующая 1 пт 2 ю) каналам связи 2, среди которых можетбыть не больше ш неисправных каналов.Под неисправным каналом подразумевается канал 2, погрешность которогопод влиянием шумов, старения, радиации, отказов элементов и т,п, превышает определенный уровень. В приемной подсистеме сигналы у (с)Ф3= у (с) + (г.), где(е) - погрешность канала 2, поступают на входысоответствующих сумматоров 3, на выходах которых формируются разностид= у -.Х: а х, так как на до 3 , 31 дполнительные инверсные входы сумматоров 3 поданы выходные сигналы системы х; (й), х = 1, и. Из (и+2 ш)1161981 10строк одного или нескольких каналов, т. е . за счет полной ликвидации влияния. неисправных каналон. Составитель В. Федоттор И. Ковальчук Техред А.Кикемезей. Корректор В, Гирня 71/52 Тираж 61 .ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раущск Зака одписн ППП "Патент", г. Ужгород,ктная, 4 за,счет полного устранения сбоев в ш каналах и отсутствия увеличения дисперсии погрешностей во всех каналах при выходе из митета СССР крытий я наб., д, 4/5