Устройство для передачи данных со сжатием

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) А д 1) 4 С 08 28 И КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕННПО ДЕЛАМ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВОСО СЖАТИЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический ин- ститут им. В.В. Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССР У 855716, кл. С 08 С 19/28, 1979.Авторское свидетельство СССР 0 ф 1201861, кл. С 08 С 19/28, 1984.(57) Изобретение относится к телеметрии и может применяться в.адаптивных телеметрических системах. Целью изобретения является повышение точности устройства. Устройство реализует алгоритм полиномиального предсказателя нулевого порядка с плавающей апертурой. При этом в качестве очередного существенного отсчета принимается не текущий, а предшествующий отсчет. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, счетчик, регистры, сумматоры, делитель, блок сравнения, блок памяти, ключ, элемент И, элемент ИЛИ и хронизатор. 3 ил.йИзобретение относится к телеметрии и может применяться в адаптивныхтелеметрических системах,Цель изобретения - повышение точности устройства.На фиг, 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - блок-схема алгоритма работыустройства; на фиг. 3 - график входного и выходного сигналов,Устройство содержит (фиг. 1) аналого-цифровой преобразователь 1, первый счетчик 2 синхроимпульсов, хронизатор 3, с первого по четвертыйрегистры 4-7, с первого по третийсумматоры 8 - 10, делитель 11, блок12 сравнения, второй счетчик 13 существенных отсчетов, блок 14 памяти,ключ 15, элемент И 16 и элемент ИЛИ17. Хронизатор выполненна генераторе 18 импульсов и делителе 19 частоты следования импульсов.Регистр 4 используется для хранения текущего отсчета, регистр 5 -для хранения предшествующего текущего отсчета, регистр 6 - для храненияпредшествующего существенного отсчета, регистр 7 - для хранения результатов промежуточных вычислений. В качестве этих регистров могут использоваться микросхемы К 155 ИР 13, записьв которые производится по положительному перепаду импульса, подаваемогона их синхронизирующий вход. При подаче сигнала "0" на первый управляющий вход регистра 7 он переходит врежим хранения (его состояние не меняется при подаче тактового импуль.са на второй управляющий вход). Приподаче сигнала "1" на первый управляющий вход регистра 6 с приходомтактового импульса на третий управляющий вход в него записывается информация, поданная на второй информационный вход, а при подаче сигнала "1" на второй управляющий вход "информация, поданная на первый информационный вход.гВ качестве счетчика 2 синхроимпульсов и счетчика 13 существенныхотсчетов може использоваться микро.схема К 155 ИЕ 7, имеющая суммирующийи вычитающий входы, а также выходы,сигнализирующие о переполнении и оравенстве содержимого нулю. На втором выходе счетчика 2 устанавливается сигнал "1" при его заполнении,На выходе счетчика 13 устанавливает 40где Я - допустимая ошибка аппроксимации;Выражение -- х(й)ЙТ входя 19о45 щее в формулу (1), представляет собой среднее значение процесса х(С)за период времени от 0 до . В качестве оценки среднего значения Бвозьмем выборочное среднее 50 Я (1 ) ---Н(1 ) И+1 ь 10(3) где Н - число осчетов, полученныхза период времени от 1 до(не считая отсчет, соответствующий точке С);Н(С;) - значения исследуемого процесса в моменты времени 55 ся сигнал "0", при равенстве егосодержимого нулю.В качестве сумматоров 8 - 10 могут использоваться микросхемы5 К 155 ИПЗ. Делитель 11, блок 12 сравнения, блок 14 памяти также могутбыть реализованы на микросхемах 155серии,При подаче сигнала "1" на второй10 управляющий вход блока 14 памятион переводится в режим записи, причем запись информации производится по переднему фронту импульса, поданного на третий управляющий вход.Генератор 18, входящий в хронизатор 3, представляет несимметричныймультивибратор, в котором используются два противофазных выхода. Коэффициент деления делителя 19 частотыопределяется скоростью считыванияинформации из блока 14 памяти,Выделение существенных отсчетовв процессе работы устройства производится на основе соотношения-Кх(с)й-х(с)+х(,)(1)где Я (С) - максимальная ошибка ап 30 проксимации;- множитель, учитывающийформу исследуемого сигнала;х(1) - исследуемый сигнал.В качестве уставки при выделениисущественных отсчетов взята величина 3 , равнаяЕм8= (2)и(5) Это значение подается на вход делителя 11, с помощью которого производится деление двоичного числа,поступающего с сумматора 10 на число, записанное в счетчике 2, равноеИ+1, Таким образом, на выходе делителя 11 получаем значение, равноеБ 1(Ек), определяемое по формуле (3).Код с выхода делителя 11, сдвинутыйна один разряд в сторону старших разрядов, т.е. значение на выходе делителя умножается на два, подается навход блока 12 сравнения, С помощью устройства на каждомтакте получения очередного отсчетапроизводится вычисление абсолютнойвеличины дЯ(йК), которая сравнивается с уставкой о , Если Ь ( д Б(СК),то регистрируется следующий существенный отсчет, равный предыдущему .2 Отекущему отсчету Н (С 1), которыйпринимается в качестве предшествующего существенного отсчета. ЕслиОЬ Б(СК), то устройством анализируется .следующий текущий отсчет,Устройство работает следующим образом.Работа устройства начинается с.момента подачи на его управляющийвход сигнала "1", при этом запускается генератор 18, входящий в хронизатор 3.Рассмотрим работу устройства наИ-м такте определения очередного существенного отсчета, При этом в регистре 7 хранится значение предшествующего существенного отсчета Н( ),в регистре 5 - значение предшествующего текущего отсчета Н (к 1 ), врегистре 4 - значение текущего отсчета Н (йк) в регистре 6 - значение Н (к), равноеМ Н (ЕК) = , Н (С ),=о 45т.е. сумма предыдущих (М) отсчетов.значение Б (к), согласно формуле (4), определяется с помощью сумматора 8, на входы которого подаютсясигналы с выхода регистров 4 и 7.На выходе сумматора 9 значениеравноМ Н (ЕК) = НИк) + Н (1) = 2:. Н(С; ),=оНа выходе сумматора 10 полученозначение, равноеКН (С ) = Н (1) + Н(К)=; Н(1,),г фО С .помощью блока 12 сравнения производится определение абсолютной величины значения д Б(СК) согласно формуле (5) и сравнение полученной величины с уставкой 1 , значение которой определяется по формуле (2). Если ЬБ(с) ы 8, то на втором выходе блока 12 устанавливается сигнал "О", а на первом - " 1". Сигнал "О" с второго выхода блока 12 через элемент ИЛИ 17 (если счетчик 2 не заполнен до конца) проходит на управляющие входы регистра 7 и блока 14 памяти, переводя их в режим хранения, а также на вход элемента И 16, запрещ;я прохождение импульсов хронизатора 3 ,на вход установки в исходное состояние счетчика 2. В то же время сигнал "1" с первого выхода блока 12 поступает на управляющий вход регистра 6, разрешая запись в него информации, поданной на второй информационный вход. По переднему Фронту импульса с второго выхода хронизатора 3 будет осуществлена перезапись информации с выхода сумматора 9 в регистр 6, иэ регистра 4 - в регистр 5, с выхода преобразователя 1 - в регистр 4, а также увеличивается на единицу содержимое счетчика 2. Таким образом, на (И+1)-м шаге значение, записанное в регистре Н(е ), не изменится, в регистре 5 будет записано значение, равное Н (1 к); в регистре 4 - Н (К+1), в регистре 6 Н (С) = Н (Ск) = Е. Н (С;) 1;-ои в счетчике 2 - число, равное И+2, т.е, будут подготовлены исходные данные для вычисления д Б(ск,1). Импульсом с первого выхода хронизатора 3 производится запуск преобразователя 1, с помощью которого входной сигнал преобразуется в цифровой код,этом сигнал "1" на втором управляющем входе регистра 6 отменяет действие на его первый управляющий входсигнала выхода блока 12 сравнения.5 Заполнение блока 14 памяти контролируется счетчиком 13. В том случае,когда содержимое счетчика 13 отличноот нуля, на его выходе устанавливается сигнал "1", который разрешает прохождение импульсов с третьего выходахронизатора 3 через ключ 15 на первый управляющий вход блока 14 памяти,и происходит передача накопленной инФормации на выход устройства. Одно временно импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 13. После обнуления счетчика 13 он вырабатываетсигнал, закрывающий ключ 15, и передача информации заканчивается.20 Работа устройства иллюстрируетсяалгоритмом, схема которого приведена на фиг, 2, где приняты следующие обозначения: У - сигнал на управляю щем входе устройства, БС 1 - сигнал нана втором выходе блока 12 сравнения; П - сигнал на втором выходе (выходе переполнения) счетчика 2; К 1 - К 4 - содержимое регистров 4 - 7; 82 - сиг 3 р нал на выходе сумматора 9; БП - блок14 памяти; Н- код на выходе преобразователя 1; СС - содержимое счетчика 2 синхроимпульсов. 35 Повышение точности при регистрациипроцессов, имеющих импульсный характер, при применении предлагаемогоустройства, по сравнению с прототипом иллюстрируется на фиг, 3. Пусть р исследуемый процесс имеет вид прямо"угольных импульсов (фиг. За). Приприменении прототипа, если первый существенный отсчет взят в точке 1(Фиг, 36), то, так как в качестве су щественного берется текущий отсчет(при превышении уставки), следующиесущественные отсчеты будут взяты вточках 5, 9 и 13. При восстановлениисигнала по этим существенным отсче О там с помощью линейной интерполяции1будет получена Функция Ь (С). Приприменении предлагаемого устройствасущественные отсчеты будут взяты вточках 4,5,8,9, 12,13 (Фиг. 36), таккак в качестве существенных берутся(при превышении уставки) предшествующие текущие отсчеты. При восстановлении сигнала будет получена функцияИЬ (С). Из фиг. 3и о следует, что 5 1280424 который используется в (И+2) такте работы устройства.Если на И-м такте значение й 8(1)превысит заданную уставку то на втоУром выходе блока 12 устанавливается сигнал "1", а на первом выходе - сигнал "О", При этом сработает элемент ИЛИ 17, регистр 7 и блок 14 памяти будут установлены в режим записи, регистр 6 будет установлен в режим записи информации, поданной на его первый информационный вход, По переднему Фронту импульса с второго выхода хронизатора 3 будет осуществлена перезапись информации: с выхода рЕгистра 5 в регистр 6, блок 14 памяти и в регистр 6; с выхода делителя 11 в блок 14 памяти; с выхода регистра 4 в регистр,5; с выхода преобразователя 1 в регистр 4, Таким образом, в регистре 7 будет записано значение Н (1,), которое в дальнейшем принимается в качестве предшествующего существенного отсчета НИ), регистре 5 - значение Н(й), которое в дальнейшем будет использовано в качестве отсчета Н(й, ), в регист-, ре 4 - значени Н(й),которое в дальнейшем будет использовано в качестве отсчета Н(з),Значение Н(ц,) (т.е. отсчет Н( ) для следующего цикла формирования очередного существенного отсчета) будет также записано в регистр 6 и в блок 14 памяти. В последнем также будет записано среднее значение сигнала между соседними существенными отсчетами с выхода делителя 11 и число отсчетов между соседними существенными отсчетами с выхода счетчика 2. Одновременно сработает элемент И 16, импульс с выхода которого увеличит на единицу содержимое счетчика 13, По заднему фронту этого импульса произойдет установка в исходное состояние счетчика 2, при этом в счетчик 2 запишется число, равное трем, так как на данном такте будет вычисляться среднее значение трех отсчетов, записанных в регистрах 4 - 6. Импульсом с первого . выхода хронизатора 3 будет произведен запуск преобразователя 1 и т.д.Процедура записи очередного существенного отсчета в блок 14 памяти осуществляется также в случае заполнения счетчика 2, При этом, сигнал "1" устанавливается на втором выходе счетчика 2, под воздействием которого срабатывает элемент ИЛИ 17. Прифункция Ьц(С) воспроизводит исходный сигнал с большей точностью,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность регистрации сигналов, имеющих им пульсный характер за счет того, что в качестве существенного берется на текущий, а предшествующий текущий отсчет, Это также позволяет обеспечить максимальную ошибку аппроксима ции исследуемого сигнала, не превышающую заданную. Для оценки расхождения между исследуемым процессом и аппроксимирующей прямой, используется величина, которая определяется максимальной ошибкой аппроксимации, что облегчает выбор уставки. В устройстве совмещены операции преобразования аналогового сигнала в цйфровой с помощью преобразователя 1 с вычислением .)0 величины ЬБ (в каждом последующем такте производится обработка результатов, полученных с преобразователя 1 в предыдущем такте), что поз.воляет также повысить быстродействие 25 устройства. В блок 4 памяти записывается, наряду с существенными отсчетами также среднее значение отсчетов между существенными. В прототипе, чтобы получить усредненные ЗО значения, на приемной стороне необходимо произвести дополнительные вычислительные операции над полученными данными. 35Формула изобретения Устройство для передачи данных со сжатием, содержащее аналого-цифровой преобразователь, информационный вход 40 которого является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с информаци онным входом второго регистра и пер- вым входом первого сумматора,. первый счетчик, первый выход которого соединен с первым информационным входом блока памяти и первым входомделителя, 50 выход делителя соединен с первым входом блока сравнения, первый выход которого соединен с первым управляющим входом третьего регистра, выход которого соединен с первым входом второго 55 сумматора, хронизатор, вход которогоявляется управляющим входом устройства, первый, второй и третий выходыхронизатора соединены соответственнос управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, первого регистра и информационным входом ключа,выход ключа соединен с первым управляющим входом блока памяти и вычитающим входом второго счетчика, выходвторого счетчика соединен с управляющим входом ключа, выход блока памяти является выходом устройства, четвертый регистр и третий сумматор,о т л,и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью повышения точности устройства,в него введены элемент И и элементИЛИ, выход второго регистра соединенс первым информационным входом третьего регистра, вторым информационным входом блока памяти, вторым входом второго сумматора и информационным входом четвертого регистра, выход четвертого регистра соедийен свторым входом первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, второй выходкоторого соединен с первым входомэлемента ИЛИ, выход которого соединен с первым управляющим входомчетвертого регистра вторыми управляющими входами блока памяти и третьегорегистра и первым входом элемента И,выход элемента И соединен с суммирующим входом второго счетчика и входом установки в исходное состояниепервого счетчика, второй выход первого счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход второго сумматора соединен с вторым информационным входом третьего регистра ипервым входом третьего сумматора,второй вход третьего сумматора подключен к выходу первого регистра,выход третьего сумматора соединен свторым входом делителя, третий информационный вход блока памяти подключен к выходу делителя, объединенныесчетный вход первого счетчика, второй вход элемента И, управляющийвход второго регистра, второй управляклций вход. четвертого регистра итретьи управляющие входы блока памяти и третьего регистра подключены квторому выходу хрониэатора,1280424 КерсрРид из,1 Редактор Т. Митейк Составитель М. НТехред В.Кадар енко Корректор Е. Рошко 3/44 Тираж 515 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113015, Москва, Ж, Раушская наб., даказ писн Производстве полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4