Устройство для передачи телеметрической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) С 08 С 19/28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Г;:; К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 432566, кл. С 08 С 19/281, 1976.2. Авторское свидетельство СССР Ф 647719, кл. С 08 С 19/28, 1978 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее коммутатор, информационные входы которого являются входами устройства, выход коммутатора соединен с информационным входом блока сокращения избыточности информации, выход которого соединен с первым информационным входом блока кодирования существенных отсчетов, синхронизатор, выход кадровых импульсов которого соединен с первыми синхронизирующими входами коммутатора, блока сокращения избыточности информации и блока кодирования адреса, выход канальных импульсов синхронизатора соединен с синхронизирующим входом блока кодирования отсчета и вторыми синхронизирующими входами коммутатора, блока сокращения избыточности информации и блока кодирования адреса, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами регистра сдвига кода адреса, синхронизирующий вход которого соединен с выходом тактовых импульсов синхронизатора, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены регистр сдвига кодов существенных ЯО 1145357 А отсчетов, блок кодирования числасущественных отсчетов, блок буфернойпамяти кодов числа существенныхотсчетов, дешифратор кодов числасущественных отсчетов, регистр сдвига маркера конца кадра, блок буферной памяти информационных импульсов,частотный модулятор, элементы ЗАПРЕТинвертор, элемент ИЛИ-НЕ, элементыИ и элементы задержки, выход блокасокращения избыточности информациисоединен с информационным входомблока кодирования числа существенных отсчетов и через первый элементзадержки - с информационным входомблока кодирования адреса 1 входоминвертора и вторым информационным,входом блока кодирования существенных отсчетов, выходы которого соединены с информационными входами регистра сдвига кодов существенных отсчетов, синхронизирующий вход которого объединен с первым входом первого элемента ЗАПРЕТ и подключенк выходу тактовых импульсов синхронизатора, выход регистра сдвига кодовсущественных отсчетов соединен с объединенными первыми входами элемента ИЛИ-НЕ, второго и третьего элементов ЗАПРЕТ и второго элемента И, объединенные вторые входы которых подключены к выходу регистра сдвига кода адреса, выход инвертора соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ выход которого соединен с)первым входом блока буферной памяти информационных импульсов второй третий, четвертый и пятый входы которого соепинены с выходами соответственно второго элемента ЗАПРЕТ,1145357 третьего элемента ЗАПРЕТ, первого элемента И и нервого элемента ЗАПРЕТ, выход кадровых импульсов синхронизатора соединен непосредственно с первым синхронизирующим входом и через второй элемент задержки - с вторьвю синхронизирующим входом блока кодирования числа существенных отсчетов, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами блока буферной памяти кодов числа существенных отсчетов, выходы которого через дешифратор кодов числа существенных отсчетов соединены с .соответствующими первыми входами регистра сдвига мар/ кера конца кадра, выход регистра сдвига маркера конца кадра соединен с первым входом второго элемента И,Изобретение относится к технике передачи информации и может быть использовано в адаптивньк многоканальных цифровых телеметрических системах для увеличения технической 5 скорости передачи сообщений.Известно устройство для передачи информации, содержащее последователь но соединенные коммутатор каналов и блок кодирования измерительной инфор 10 мации, блок кодирования адресов каналов, многоканальный блок памяти и блок кодирования времени, входы которых подключены к выходам.синхронизатора, анализатор сигналов, адин 15 вход которого соединен с выходом многоканального блока памяти, другой - с вьиодом блока кодирования измерительной информации, блок памяти, вход которого подключен к вы ходу анализатора сигналов, блок анализа пар корреляционных моментов, вход которого подключен к соответствующему выходу синхронизатора, элемент ИЛИ, первый вход 25 которого непосредственно, второй вход через блоки кодирования адресов каналов и анализа пар корреляционных моментов подключены к выходам блока памяти, третий вход элемента ИЛИ соединен с выходом блока выход которого соединен с первымвходом частотного модулятора и вторым входом блока буферной памяти кодов числа существенных отсчетов,третий вход которого объединен спятым входом блока буферной памятиинформационных импульсов и подключен к вькоду "Пуск" синхронизатора,вторые входы регистра сдвига маркера конца кадра и второго элементаИ подключены к выходу канальных импульсов синхронизатора, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с шестым входом блока буферной памятиинформационных импульсов, выходыкоторого соединены с вторыми входами частотного модулятора, выход которого является вькодом устройства. кодирования времени, выход блока кодирования адресов каналов соединен с входом блока памяти Я .Однако в указанном устройстве эффективность сжатия сообщений, а следовательно, и увеличение скорости передачи сообщений снижается за счет введения адресных сообщений.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее синхронизатор, выход которого соединен с входами блоков сокращения избыточности, кодирования адреса и существенного отсчета, регистра адреса и блок формирования кодовой группы, входы которых соединены вместе и подключены к выходу блока сокращения избыточности, другой выход которого подключен к второму входу блока кодирования существенного отсчета, его выход соединен с вторым входом блока формирования кодовой группы, третий вход которого одновременно подключен к выходу блока кодирования адреса и к входам регистра адреса и блока сравнения, его второй вход соединен с выходом регистра адреса, выход - с вторым входом блока сокращения избыточности, третийвход которого является входом уст= ройства, выход блока формирования кодовой группы является выходом устройства 2 .В устройстве-прототипе увеличение скорости передачи сообщений достигается за счет исключения из кадров избыточных отсчетов. Однако для однозначного разнесения кодов существенных отсчетов по соответствующим каналам на приемной стороне в кадры вводятся коды адресов каналов, что существенно снижает скорость передачи сообщений. 10 Техническая задача изобретения заключается в минимизации числа адрес. ных сообщений или вообще в отказе от известного принципа адресации существенных отсчетов. Это легко реализовать, если каждому из четырех возмож ных сочетаний одноименных разрядов кода существенного отсчета и кода адреса данного канала (О и О, 0 и 1, 1,1 и 0,1,и 1),поставить в соответствие частотный признак. В этом случае в линию связи вместо кода существенного отсчета и его кода адреса можно передавать комбинацию радиоимпульсов с частотами заполнения (несущие частоты)1 ,, й, и Г 4, . Напригмер, имеем код существенного отсчета 100101 и код его адреса 1011, При анализе этих кодов, начиная с младших разрядов (справа налево), получим последовательные сочетания 35 двоичных единиц одноименных разрядов 11,01, 10,01,00 и 10 (т. е. если в рассматриваемом случае код адреса короче кода существенного отсчета, то перед кодом адреса для выравни вания разрядности до кода существенного отсчета дописаны незначащие нули), При этом в линию связи будет выдано последовательно шесть радио- импульсов с частотами заполнения 45 4ггз ф гг и з . Аналогично формируются сообщения и по другим каналам, имеющим существенные отсчеты выборок. Указанные частотные признаки передаваемых радио импульсов позволяют на приемной стороне однозначно восстановить коды существенных отсчетов и их коды адресов каналов, а постоянное число радиоимпульсов в канальном 55 сообщении - отделить канал от канала. Вполне очевидно, для восстановления сжатых сообщений по каждому каналу на приемной стороне должен передаваться радиоимпульс с частотой заполнения 6 , соответствующий началу или концу телеметрического кадра.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем уменьшения размеров телеметрических кадров за счет частотных признаков возможных комбинаций двоичных единиц в одноименных разрядах кодов адреса и существенного отсчета.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи телеметрической информации, содержащее коммутатор, информационные входы которого являются входами устройства, выход коммутатора соединен с информационным входом блока сокращения избыточности информации, выход которого соединен с первым инфорМационным входом блока кодирования существенных отсчетов, синхронизатор, выход кадровых импульсов которого соединен с первыми синхронизирующими входами коммутатора, блока сокращения избыточности информации и блока кодирования адреса, выход канальных импульсов синхронизатора соединен с синхронизирующим входом блока кодирования отсчета и вторыми синхронизирующими входами коммутатора, блока сокращения избыточности информации и блока кодирования адреса, выходы которого соединены с соотвествующими информационными входами регистра сдвига кода адреса, синхронизирующий вход которого соединен с выходом тактовых импульсов синхронизатора, введены регистр сдвига кодов существенных отсчетов, блок кодирования числа существенных отсчетов, блок буферной памяти кодов числа существенных отсчетов, дешифратор кодов числа существенных отсчетов, регистр сдвига маркера конца кадра, блок буферной памяти информационных импульсов, частотный модулятор, элементы ЗАПРЕТ, инвертор, элемент ИЛИ-НЕ, элементы И и элементы задержки, выход блока сокращения избыточности информации соединен с информационным входом блока кодирования числа существенных отсчетов и через первый. элемент задержки с информационным входом блока кодирования адреса, входом инвертора и вторым информационным входом блока кодирования существенных отсчетов, 114535720 выходы которого соединены с информационными входами регистра сдвига йодов существенных отсчетов, синхро низирующий вход которого объединен с первым входом первого элемента 5 ЗАПРЕТ и подключен к выходу тактовых импульсов синхронизатора, выход регистра сдвига кодов существенных отсчетов соединен с объединенными первыми входами элемента ИЛИ-НЕ, второго и третьего элементов ЗАПРЕТ и второго элемента И, объединенные вторые входы которых подключены к выходу регистра сдвига кода адреса, выход инвертора соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом блока буферной памяти информационных импульсов, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с выходами соответственно второго элемента ЗАПРЕТ, третьего элемента ЗАПРЕТ, первого элемента И и первого элемента ЗАПРЕТ, выход кадровых импульсов синхронизатора соеди 25 нен непосредственно с первым синхронизирующим входом и через второй элемент задержки - с вторым синхронизирующим входом блоКа кодирования числа существенных отсчетов, выходы 30 которого соединены с соответствующими первыми входами блока буферной памяти кодов числа существенных отсчетов, выходы которого через дешифратор кодов числа существенных отсче-З тов соединены с соответствующими первыми входами регистра сдвига маркера конца кадра, выход регистра маркера конца кадра соединен с первым входом второго элемента И, выход .40 которого соединен с первым входом частотного модулятора н вторым входом блока буферной памяти кодов числа существенных отсчетов, третий вход которого объединен с пятым 45 входом блока буферной памяти информационных импульсов и подключен к выходу "Пуск" синхронизатора, вторые входы регистра сдвига маркера конца кадра и второго элемента И подклю- БО чены к выходу канальных импульсов синхронизатора, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с шестным входом блока. буферной памяти информационных импульсов, выходы которого у соединены с вторыми входами частотного модулятора, выход которого является выходом устройства. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит коммутатор 1 каналов, блок 2 сокращения избыточности информации, блок 3 кодирования адреса (в качестве которого может использоваться двоичный счетчик импульсов), блок 4 кодирования существенных отсчетов (например, аналого-цифровой преобразователь), и-разрядный регистр 5 сдвига кода адреса, 1 -разрядный регистр б сдвига кодов существенных отсчетов, элемент ИЛИ-НЕ 7, элемент ЗАПРЕТ 8 (с запретом по входу разрядных сигналов кода существенного отсчета), элемент ЗАПРЕТ 9 (с запретом по входу разрядных сигналов по коду адреса), первый элемент И 10, инвертор 11, элемент 12 задержки, блок 13 кодирования числа существенных отсчетов в кадре (например, п-разрядный двоичный счетчик), блок 14 буферной памяти кодов числа существенных отсчетов, дешифратор 15 кодов числа существенных отсчетов, (К+1)- разрядный регистр 16 сдвига маркера конца кадра, второй .элемент И 17, элемент ЗАПРЕТ 18 (с запретом по входу маркера конца кадра), частотный модулятор 19 радиопередатчика, блок 20 буферной памяти информационных импульсов, второй элемент 21 задержки, синхронизатор 22.Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.Кадровые и канальные импульсы синхронизатора 22 управляют работой коммутатора 1 каналов и блока 2 сокращения избыточности. С помощью коммутатора 1 каналов на вход блока 2 поочередно поступают аналогичные сигналы всех М телеметрируемых каналов. Блок 2 сокращения избыточ. - ности выдает существенные отсчеты, которые в блоке 4 преобразуются в"разрядные двоичные комбинации, соответствующие мгновенным значениям существенных отсчетов. В блоке 3, работающем по принципу суммирующего двоичного счетчика, с поступлением каждого канальноГо импульса значение и-разрядного кода адреса увеличивается на единицу, Таким образом, в блоке 3 кодирования адреса в каждый канальный интервал оказывается записанный соответствующий ему и-разрядный код адреса, незави 7 11453 симо от того, быпа ли выборка по данному каналу существенной или избыточной. С выхода элемента 12 задержки сигнал существенного отсчета через время, равное длительности формирования кодов адреса и существенного отсчета в блоках 3 и 4 соответственно, производит считывание этихкодов в параллельной форме в регистры 5 и 6 соответственно. После это Ого очередной канальный импульс устанавливает в ноль содержимое блока 4,а в блоке 3 увеличивает.код адресана единицу, Одновременно с этим тактовые импульсы (частота тактовых импульсов кратна частоте канальных икадровых импульсов), вырабатываемыесинхронизатором 22, вызывают сдвигкодов адреса и существенного отсчета в регистрах 5 и 6 соответствен Оно. Начиная с младших разрядов,с,игналы одноименных разрядов указанных кодов одновременно подаютсяна входы логических элементов 7, 8,9 и 10. В соответствии с таблицами 25истинности каждый из укаэанных логических элементов вырабатывает насвоем выходе сигнал, соответствующийединице (импульс), только при однойкомбинации из.четырех возможныхЗОдвоичных сигналов на его входах.Так, при наличии нулей в одноименных1разрядах кодов адреса и существенного отсчета импульс вырабатываеттолько элемент ИЛИ-НЕ 7, при " 1"в коде адреса и ."0" в коде сущест/венного отсчета - элемент ЗАПРЕТ 8,при "0" и "1" - элемент ЗАПРЕТ 9,при "1" и "1" - элемент И 10. В случае соотношений между разрядностями 4 Окодов адреса и существенного отсчета: при и ) ь сравнение старших разрядов кода адреса происходит с незначащими нулями перед старшим разрядом кода существенного отсчета (вэтом случае регистр 6 "обнуляется"раньше регистра 5); при и с 1 сравнение старших разрядов кода существенного отсчета происходит с незначащими нулями перед старшим 5 Оразрядом кода адреса (в этом случаерегистр 5 "обнуляется" раньше регистра 6) Импульсы соответствующиерезультатам поразрядного сравнениякодов адреса и существенного отсчета, с выходов элементов 7, 8, 9 и10 поступают на самостоятельныевходы блока 20 буферной памяти ин 57 8формационных импульсов. Данный блок может состоять из четырех линеек регистров сдвига. В .первую линейку записываются информационные импульсы с выхода элемента ИЛИ-НЕ 7, во вторую - с элемента ЗАПРЕТ 8, в третью - с элемента ЗАПРЕТ 9 и в четвертую - с элемента И 10. Число разрядов во всех линейках должно быть одинаково и кратно разрядности длинного кода: при и ъ 1 (число каналов Н в телеметрической системе больше числа уровней квантования Ь, так как и = 1 о, Б и 1 = 1 оя,й) кратно и; при и с 1 кратно 3 . Таким образом, каждая линейка разбивается на несколько подрегистров для возможности накапливания информации сразу по группе каналов (число подрегистров .определяется коэффициентом сжатия блока 2 сокращения избыточности). Например, предлагаемое устройство предусмотрено для работы с разрядностью кодов и = 5 и 3 = 7. Пусть код адреса имеет структуру 10110, а код существенного отсчета по данному каналу - 1100101. Тогда в результате поразрядного анализа этих каналов (младшие разряды стоят справа) в соответствующие одноименные подрегистры четырех линеек блока 20 будут записаны следующие информационные коды (младшие разряды стоят также справа):-й псдрегИстрПервая линейка 000 1000 Вторая линейка 0010010 Третья линейка 1100001Четвертая линейка 0000100 В образовавшейся матрице каждый одноименный столбец содержит только одну единицу. Одновременно с описанным процессом в рассматриваемом кадре блок 13, представляющий собой двоичный счетчик, формирует код числа существенных отсчетов в кадре. Его разрядность должна быть равна разрядности регистра 5, так как для общего случая по всем Н каналам все отсчеты могут оказаться существенными. С поступлением следующего кадрового импульса, вопервых, устанавливется в ноль блок 3 кодирования адреса, во-вторых, про. исходит считывание и-разрядного кода числа существенных отсчетов в кадре в параллельной форме в блок 14 буферной памяти, в-третьих, кадровый им9 1145пульс через элемент 21 задержки устанавливает: в исходное состояниеблок 13. Через определенное числокадровых импульсов синхронизатор 22вырабатывает пусковой импульс, который вызывает первоначальный сдвигсодержимого линеек регистров в блоке20 и первоначальное считывание кодачисла существенных отсчетов в первом кадре с блока 14 на вход дешифратора 15. При этом на одном из Него выходов (где М - максимальновозможное число существенных отсчетов в кадре) образуется импульсныйсигнал, который в разряд, номер 15которого на единицу больше номеравыхода дешифратора 15 с данным импульсным сигналом, регистра 16 маркера конца кадра записывает единицу, Так как первый (младший) разряд щрегистра 16 не соединен ни с однимвыходом дешифратора 15, то в исходном состоянии в нем записан двоичный ноль. Вслед за пусковым импульсом первый канальный импульс вызывает сдвиг регистра 16 и открываетэлемент И 17 по одному из двух входов, Так как в первом разряде регистра 16 был записан коль, то сигнална его выходе отсутствует и элементИ 17 оказывается закрытым по другому входу. Таким образом на его выходе отсУтствует и элемент ЗАПРЕТ 18оказывается открытым по запрещающему входу. Следовательно, тактовые35импульсы поступающие на его вход,производят поразрядный сдвиг содержимого всех четырех линеек блока 20.В соответствии с приведенным выше припримером импульсные сигналы последовательно появляются на выходах третьей, второй, четвертой, первой, второй, третьей и снова третьей линеекблока 20. Эти импульсы подаются наесоответствующие входы частотногомодулятора 19 радиопередатчика,который на выход устройства выдает 357 10 нальными импульсами в регистре 16 итактовыми в блоке 20 выдача радиоимпульсов продолжается до тех пор,пока сигнал двоичной единицы, соответствующий числу существенных отсчетов в данном кадре, с выхода регистра 16 не поступит на закрытый входлогического элемента И 17. При наличии открывающего сигнала и наэтом входе элемент И 17 открываетсяи выдает запирающий сигнал на элемент ЗАПРЕТ 18. При этом поступлениечерез него сдвигающих тактовых импульсов в блок 20 прекращается, аследовательно, прекращается и выдача информационных радиоимпульсов навыход устройства. Одновременно сэтим импульс с выхода элемента И 17поступает на самостоятельный входчастотного модулятора 19, который,в свою очередь,. выдает на выход устройства радиоимпульс с частотой за-,полнения 1 , свидетельствующий, чтосущественные выборки в данном кадрезакончены и за ним будут следоватьинформационные радиоимпульсы, относящиеся к следующему телеметрическому кадру. Таким образом, частотный признак (частота заполнения й ) данного радиоимпульса однозначно определяет конец кадра, Кроме того,импульс с выхода элемента И 17производит .считывание кода числасущественных отсчетов во второмкадре из блока 14 на дешифратор 15,и все описанные процессы в устройстве повторяются. Частотный модулятор 19 радиопередатчика может представлять собой пять самостоятельных автогенераторов с частотарации о 1 г з и 4 пертых в исходном состоянии и откры ваемых импульсами с выходов элемента И 17 и блока 20 соответственно. Элемент ЗАПРЕТ 11 необходим для защиты элемента ИЛИ-НЕ 7 от ложного срабатывания, когда выборка50 последовательность радиоимпульсов счастотами заполненияЕг Г,. Если в первоначальномсостоянии и во втором разряде регистра 16 был записан ноль, на выход устройства выдается очередная комбинация из семи радиоимпульсов закон чередования частот заполнения которых однозначно определяет номер канала и значение его существенной выборки. В результате сдвигов ка" по соответствующему каналу является избыточйой (несущественной). В этомслучае регистры 5 и б оказываютсяобнуленными, а в блок 20 ничего не,должно записываться. Но ведь элементИЛИ-НЕ 7 должен реагировать именнона нулевую комбинацию сигналов наего двух входах. С этой целью этотэлемент имеет дополнительный третийвход, подключенный через инвертор11 и элемент 12 задержки к выходуЕгора( 3 ИЯЦПК Заказ 1175/37 Тираж 611 ПоаписноеФилиал ПОП Патент , г.Ужгород, ул.Проектная, 4 1145 блока 2 сокращения избыточности. Благодаря этому при отсутствии сигнала , существенного отсчета на его выходе на третьем входе элемента ИЛИ-НЕ 7 сигнал соответствует единице, а на выходе равен нулю и ложной записи импульсов в первую линейку блока 20 не происходит.Таким образом, .дополнительное введение новых. блоков и элементов в 1 О предлагаемое устройство позволяет увеличить скорость передачи сообщений по сравнению с устройством прототипа в (1 -) раз при разрядности 357 12 кода адреса меньшей кода существенного отсчета (и сб ) или а (1- -е,й раз при п ъ Ф за счет введения частотного признака в информационныеимпульсы, где а и 5 - разрядностькодов адреса и существенного отсчета соответственно. Для предлагаемогоустройства с параметрами Н щ 127 иЬ63 по сравнению с выбранным базовым , обьектом в 1,86 равауменьшаются экономические затраты, связанные с его эксплтатацией.