Адаптивное устройство для сжатия информации

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликта опубликования описания 15. 06. 82(72) Авторы изобретения ов, О. С. Попов и В. Г. Ива О.В.Соболев, П,Ф. Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им, С.И.Кирова(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЗИ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ3Изобретение относится к телеизмерениям вычислительной технике, обработке случайных процессов и может быть использовано для передачи сжатых сообщений.Известно устройство для сжатия данных с адаптацией по числу обобщенных координат, содержащее запоминающий блок, формирователь значащих координат формирователь покаФзателя расхождения, решающее устройство, селектор существенных координат, Формирователь адреснои части сообщения и сумматор 11;Недостатком известного устройства1 является невысокий коэффициент сжатия данных за .счет выбора постоянных по длительности интервалов аппроксимации еНаиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для сжатия данных с адаптацией по числу обобщенных координат, содержащее анализатор, вход которого соединен со входом устройства, а выходы подключены к входамсоответствующих ключей и первым входам соответствующих дискриминаторов,вторые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходамигенератора пилообразных напряжений,тактовый вход которого объединен стактовым входом анализатора и подключен к синхронизирующему входу устройства, выходы дискриминаторов через дифФеренцирующие элементы соединены с единичными входами триггеров, входы которых подключены к управлякицим входам соответствующих ключей, выходы которых соединены совходами кодирующего блока и формирователями модуля числа, входы которых подключены ко входам сумматора,выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к задающему входуустройства, выход блока сравнениясоединен с единичным входом тригге% О 1 20 3 936ра выход которого подключен ко вхо 9ду дифференцирукщего элемента, выходкоторого соединен с нулевыми входамитриггеров и управляющим входом кодирукяцего блока, нулевой вход триггера подключен к синхронизирующемувходу устройства 1,2 1,Однако известное устройство осуществляет адаптацию только по числукоэффициентов ортогонального разложения (Уолша, Хаара), и не позволяетадаптироваться по скользящему интервалу аппроксимации, что существенно.снижает коэффициент сжатия данных,подлежащих передаче или обработке.Целью изобретенИя является повышение коэффициента сжатия с использованием принципов многопараметрической адаптации,Поставленная цель достигается тем,что в .адаптивное устройство длясжатия информации, содержащее блоканализа и блок кодирования, выходкоторого соединен с выходом устройства, введены аналого-цифровой преобразователь, блок выбора коэффициентов ортогонального преобразования,блок линейной аппроксимации, блоквыбора оптимального интервала аппроксимации, блок управления, блоки па"мяти и блок сравнения .с временнойконстантой, первый вход аналого-циФрового преобразователя соединен совходом устройства, выход - с первымвходом первого блока памяти, выходкоторого соединен с первыми входамиблока линейной аппроксимации и блокаанализа, первый, второй и третийвыходы блока анализа соединены с первыми входами соответственно второгоблока памяти, блока управления и блуавыбора коэффициентов ортогональногопреобразования, выход которого соеди"нен с первым входом блока кодирова"ния, первый выход второго блока памя".ти соединен со входом блока выбораоптимального интервала аппроксимации, первый и второй выходы которогосоединены со вторыми входами соответственно блока управления и первого блока памяти, второй выход второго блока памяти соединен со входом блока сравйения с временной константой, первый и второй выходы которого соединены с третьими входамисоответственно блока управления ипервого блока памяти, первый, второй,третий, четвертый, пятый шестой иседьмой выходы блока управления соединены соответственно с четвертым входом первого блока памяти, вторым входам блока анализа, вторым входом блока выбора коэффициентов ортогонального преобразования, вторым входом второго блока памяти, вторым входом блока .кодирования, вторым входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом блока линейной аппроксимации, выход блока линейной аппроксимации соединен с третьим входом блока кодирования.На фиг. 1 прерставлена блок-схема предлагаемого устройства, на Фиг 2 и фиг, 3 - графическое пояснение работы устройства.Устройство содержит: аналого-циф-. ровой преобразователь 1, первый блок 2 памяти, блок 3 анализа в ортогональном базисе Уолша, Хаара, блок 4 выбора коэффициентов ортогонального преобразования, имеющих абсолютное значение выше порогового, второй блок 5 памяти,. блок 6 сравнения с временной константой, блок 7 линейной аппроксимации, блок 8 выбора оптимального интервала аппроксимации, блок 9 управления и блок 1 О кодирования.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Аналиэируемьй случайный процесс длительности йаая (фиг. 2) через цифрово-аналоговый преобразователь1 поступает в первый блок 2 памяти,Блок 9 управления считывает иэ первого блока 2 памяти реализацию случайного процесса длительности С,=й"В и в блоке 3 анализа определяются коэффициенты ортогонального 40. разложения и ошибка аппроксимациисоответствующие первой временной базе С.Ошибка аппроксимации Еи соот; ветствующие ей временные метки поступают во второй блок 5 памяти.Число коэффициентов ортогональногопреобразователя в блоке 3 анализаостается постоянным. Далее, блок 9управления считывает из первого бло ка 2 памяти реализацию случайногопроцесса длительностью С-й , сдвинутую на аС втфаво (,Фиг, 2 и 3), ипроцесс обработки повторяется. Этопродолжается до тех пор, пока пра- И вый конец последнего интервала С 1не достигнет конца анализируемогоучастка случайного процесса Й 1 ндмЪФТакты работы устройства и временные6002 6 40 55 Формула изобретения 5 3метки считывания информации задаются блокпм 9 управления.В результате, в конце работы этого цикла во втором блоке 5 памятиоказываются ошибки аппроксимацииВ, Я- п и соответствующие им временные метки, которые поступали изблока 9 управления на второй входвторого блока 5 памяти.Далее, блок 8 выбора оптимального интервала, на вход которого поступают ошибки аппроксимации Е-из второго блока 5 памяти выбираетнаилучший интервал аппроксимации.поминимальной ошибке представления.Это означает, что данный интервалнаилучшим образом представляется всистеме базисных ортогональных функций Уолша, Хаара при одинаковом числе коэффициентов ортогонального преобразования.Предположим, что этим интерваломоказалась реализация случайного про. цесса С,1 с временными метками С иС (фиг, 3), Блок 9 управления считывает информацию из первого блока2 памяти, соответствующую этим временным меткам (Си СЧ), и в блоке3 анализа снова определяется ошибкааппроксимации ЕС с и коэффициентыЯ,ортогонального разложения.Затем правый конец интервала Ссдвигается вправо на ЬС и вычисляются коэффициенты ортогонального преобразования и ошибка аппроксимации, соответствующие временной базе (ЕСС,1+и).Число коэффициентов разложенияостается постоянным. Если ошибкааппроксимации при этом не возрастает, то интервал снова увеличивается на Ь В, и процесс обработкиповторяется. Так продолжается дотех пор, пока ошибка не начинаетрасти, и блок 9 управления фиксирует правый конец интервала аппроксимации с временной меткой (С,аьй),.где ш - число удачных продвиженийвправо Затем, точно такая же процедура повторяется с левым концоминтервала и фиксируется временнаяметка (С. +1 ЬС), где 1 - число удачных продвижений влево.Далее, блок 9 управления увеличивает число коэффициентов ортогонального разложения в блоке 3 анализадо достижения заданной ошибки 6аппроксимации (% С Е 1-Е, ),Затем кон 1цы интервапа ьГ (счфп 14 5 10 15 20 25 30 35 снова сдвигаются. вправо и влево поописанному правилу и фиксируются.,Таким образом, достигается максимальное использование приближающих свойств ортогональных полиномовУолша, Хаара и адаптации их к видуанализируемого случайного процесса.Затем полученные коэффициенты ортогонального преобразователя поступают из блока 3 анализа в блок 4 выбора коэффициента ортогональногопреобразования, где происходит амплитудная селекция малоинформативных коэффициентов. Блок 9 управленияследит при этом, чтобы ошибка аппроксимации Я не возростала при отбрасывании малоинформативных координат. Оставшиеся коэффициенты ортогонального преобразователя и соответствующие им временные и адресныепривязки через блок 10 кодированияпоступают на выход устройства.Оставшиеся интервалы анализируемого случайного процесса а и Ь 1,фиг.3)сравниваются с временной константойв блоке 6 сравнения и если они превышают ее, то из первого блока 2 памяти считывается информация, соответствующая этим временным меткам (вданном случае метке а), и процессобработки повторяется как было описано,Если интервал меньше константы,в данном случае Ь ( сопзС, то из первого блока 2 памяти считывается информация, соответствующая этой временной метке и поступает в блок 7линейной аппроксимации. С выходаблока 7 коэффициенты линейной аппроксимации и соответствующие временныеметки через блок 10 кодирования поступают на выход устройства.В первый блок 2 памяти заноситсяновая реализация случайного процесса длительностью йаяЗси процессобработки полностью повторяется.По сравнению с известным устройством предлагаемое устройство позволяет, используя принципы многопараметрической адаптации, повысить коэф"фициент сжатия передаваемой информации и сократить избыточность сообщений, что позволяет сэкономить большие материальные ресурсы. Адаптивное устройство для сжатияинформации, содержащее блок анали7 93 за и блок кодирования, выход которого соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента скатия, вустройство введены аналогоцифровой преобразователь, блдк выбора коэффициентов ортогонального преобразования, блок линейной аппроксимации, блок выбора оптимального интервала аппроксимации, блок управления, блоки памяти и блок сравнения с временной константой, первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом устройства, выход - с первым входом первого блока памяти, выход которого соединен с первым входами блока линейной ап-, проксимации и блока анализа, первый, второй и третий выходы блока анализа соединены с первыми входами соответственно второго блока памяти, блока управления и блока выбора коэффициентов ортогонального преобразования,выход которого соединен с первым входом блока кодирования, первый выход второго блока памяти соединен с входом блока выбора оптимального интервала аппроксимации, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответ 6002 8ственно блока управления и первогоблока памяти, второй выход второгоблока памяти соединен с входом блокасравнения с временной константой,первый и второй выходы которого соединены с третьими входами соответственно блока управления и первогоблока памяти, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седь".10 мой выходы блока управления соединены соответственно с четвертымвходом блока памяти, , вторым вхо"дом блока анализа, вторым входомблока выбора коэффициентов ортого 1 нального преобразования, вторым входом второго блока памяти, вторымвходом блока кодирования, вторым входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом блОка линейяойаппроксимации, выход блока линейной аппроксимации соединен с третьим входом блока кодирования.Источники информации,принятые во внимание при экспетиэе1. Мановцев А.П. Основы теориирадиотелеметрии. М., "Энергия",973, с, 450-457. ф2, Авторское свидетельство СССРВ 64553, кл. 0 06 Г 7/04, 9779 М 002 Тираж 6 2 ПодпиГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийИосква, Ж, Раушская наб., д. 4 сн1303 Ужгород, ул. Проектная,ютнал ППП Пат Составитель Н, Бочарова,Редактор Т,ИарФенова Техред С.Мигунова , Корректор Г.О