Устройство для адаптивного сжатия информации

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО,7 ретения - повышение точности устройства путем аппроксимации входного сиг нала по результатам его предварительного сжатия. Для этого в устройство введены комбинационный сумма- , тор 7, блок 9 ключей и блок 2 управления. Использование кусочно-полиноминальной аппроксимации второго порядка дает возможность организовать более точное воспроизведение входного сиг 45518/24-24(54) ТИЯ (57) мати позв СЖА нала,.со рировани жит такж н авто а е ватель блок 4 ги но-квадакап 6 ого сигизобблок 8 с ф-лы, 6 е а ТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВ ФОРМАЦИИзобретение относится и вычислительной тех яет осуществлять кусо ую аппроксимацию вход ри сжатии данных. Цел ь высокую скорос ции. Устроиство ого-цифровой пре стр 3, арифметич ивающие сумматор ия и счетчик 10. ть генесодеробразоеский5 и1 з,п+- Ь, (1) 2, ЧоИзобретение относится к технике обработки и передачй информации и можетбыть использовано в измерительнойтехнике, автоматике и телеметрии длясжатия данных.Цель изобретения - повышение точности устройства путем аппроксимациивходного сигнала полиномом второгопорядка. ОУказанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее счетчик,аналого-цифровой преобразователь,арифметический блок, два накапливающих сумматора, регистр, блок сравнения, введены блок управления, блокключей, комбинационный сумматор.На Фиг.1 представлена схема устройства для адаптивного сжатия информации; на фиг.2 " схема арифметического блока; на Фиг.З - схема блока управления; на Фиг.4 - блок-схемаалгоритма работы устройства нафиг5 - диаграммы, поясняющие работуустройства сжатия; на Фиг.6 - схема 25блока ключей.Устройство для адаптивного сжатияинформации содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2управления, регистр 3, ариФметический.3.маторы. 40Блок управления (фиг.З) содержитгенератор 20 стабильных импульсовделитель 21 частоты, элементы 22-25задержки, триггеры 26-28, первый 29,второй 30 и третий 31 Формирователи . 45импульсов, элемент ИЛИ 32.Блок ключей (Фиг.6) содержит Фор. мирователь 33 импульсов и элементыИ 34-37.Предлагаемое устройство осуществляет адаптивное сжатие входногосигнала Е путем выполнения с заданйной точностью 3Е ;"У; кусочно-по-.линоминальной аппроксимации сигналаФункцией второго порядка, котораяна каждом д-м интервале аппроксимацииимеет видколичество обработанных внутри д-го интервала точек;и-е значение аппроксимирующей функции;начальное значение функции; где и УоИо=У. -7ф О- начальное значение первой конечной разности; 2 й= Ч 9 о- начальное значение второйконечной разностиПредставление ординаты У, через конечные разности дает возможность вычислить для каждого и-го шага значение Упо известным на предыдущем (п)-м интервале конечным разностям, используя итерацииО . (И- )3 (ю (2) Ьц,.-ьц,.,)., +ьПриведенные выражения (2) и параллельная организация их вычислений на . накапливающих сумматорах по известным Ь;, Ьо , с последующим сравненйем У и Е и положены в основу работы устройства.На каждом д-м интервале в начальный момент аппроксимации устройство запоминает информацию о первых трех отсчетах входного сигнала в Ео вЕ, еПо полученным данньм вычисляются конечные разности Йи 6первогоЧо и второго порядка, которые дают возможность вычислить (экстраполировать) следующее значение У входного сигна 3ла. Таким образом, величина входного сигнала Еаппроксимируется некоторым вычисленным значением У, осуществляется сравнение Еэ и У в соответствии с принятым критерием верности. Если разница не превышает значение заранее заданного порога 8, то устройство считаетфданный отсчет несущественным и переходит к.обработке следующего значения входного сигнала Е 4 и так далее до тех пор, пока разность Е 1 и У , не превысит допустимое значение 6 . В этот момент времени координата входного сигнала считается информационной и передается на выход устройства сжатия.Для определения очередного опорного отсчета Е; интервал аппроксимации последовательно шаг за шагом увеличивается до тех пор, пока ошибка аппрок5 16087 не превысит допустимую вели- аким образом, за счет вьделеественных отсчетов входного осуществляется сжатие инфор 5 симац чину, ния с сигна разом. Вхдной аналоговый сигнал поступаинформационный вход А 11 П 1. В со твии с частотой дискретизациия задается блоком 2 управления,ы сигнала с выхода АЦП 1 пот на вход арифметического блоЧастота импульсов блока 2 Управ определяется временем задержкиивающих сумматоров 5 и 6 и блоравнения (компаратора),ет на ответ котор отсче ступа ка 4. л ения накалка 8 к 2 управления по сигналу Р (с 20 "Пуск" ) формирует последователь.- ИМПУЛЬСОВу (1 д у Я )у 4 ф Я 5 ф е определяют алгоритм работы ства.,риходом первого. импульса Я от 25 2 управления значение входного. а Ео переписывается в регистр г.2). Умножитель 14 осуществляожение на (-1) отсчета сигнала писанного в регистре 11. Сум 17 выполняет суммирование инин с умножителя 14 и с выхода ра 12. Так как содержимое осрегистров (12.и 13) равно то на выходе сумматора 17 полу 35 ачение -7 С выхода .сумматорезультат суммирования поступатретий сумматор 19. На его вылучаем значение -Е о, так какое сумматора 18 равно нулю, 4 О браэом, на выходе арифметиблока имеем значение -Еп. По му Фронту сигнала О это энаередается в регистр накаплива.умматора 5, а по заднему фрон регистр накацливающего суммато- по заднему"Фронту - в регистр вающего сумматора 6. ВторойЯ запишет значение входноала Е в регистР 11, а Ео пе; 50в регистр 12. На выходе ариф- кого блока 4 при этом будет е первой конечной разности-Е, которое по приходу втоульса Я последоВательно нея в регистр накапливающегоа 5, В результате этого сонакапливающего сумматора 5свно Бл входа ности котор устроС блока сигна11 (Ф. ет умЕ3маторформарегисталь ньчим зра 17ет находе исодерТакимческог передн чение ющего ту-в ра 5, накапл импуль го сиг репише метиче значенЧорого ирепишесумматдержимбудет мации.Ус ройство работает следующим об 8 6-Ео-Ч = -Ео-(Е-Ео)=-Е (3)Импульс 0произведет обнуление регистра накапливающего сумматора 6, ПО заднему Фронту второго импульса Ц значение -7, с выхода накапливающего сумматора 5 запишется в накапливающий сумматор 6. Импульс О с блока управления обнуляет регистр накапливающего сумматора 5, а следующий, третий, импульс , запишет выходное значение арифметического блока 4 -ЬЧф в регистр накапливающего сумматора 5Далее с приходом третьего импульсазначение входного сигнала 7,о запишется в регистр 13, значение 21 - в регистр 12, значение 2 - в регистр 11. Сигнал О разрешает прохождение ординаты У. через схему И 16. На выходе арифметического блока 4 при этом будет значение второй конечнойъразности -Ь. С приходом импульсаЧоэто значение перепишется в накапливающий сумматор 5, содержимое которого станет равным2-Ь -Ь =-Ь -И -Ь )=-ЧЧо Чо 3 о Чф уоПо заднему фронту 0 это значение прибавится к содержимому накапливаю- . щего сумматора 6 и его содержимое станет равным-О -У =-УЧСигнал 4 поступает также в блок 9 ключей, разрешая прохождение Ординат Е , Е, 2 на выход устройства сжатия.Далее устройство Формирует значе-: ния ординат -У,-У . ,-У 11 по сигналам управления О ; используя Формулу (2), При этом для П=З реализуются соотно 1 нения у =уд+Ид , ЬЧ - ЬУ +аугде п=4У=Уз+у,. +А и т дгде Ь Ч- начальное значение второй конечной разности, поступающей на информационный вход первого накапливающего сумматора 5.Таким образом, величина входного сигнала апнроксимируется вычисленнымиУфУ 4 ф У в суммафф иторе 7. Для каждого значения д определяется разница 2-У, которая сравни-вается в блоке 8 сравнения со значе 7 ; 16087 кием заранее заданного порога б . Если выполняется условие Х-У с, то данный отсчет считается йесущественным и происходит обработка следующего значения входного сигнала 7.+и так5 делее до тех пор, покак-у=3 .При выполнении этого условия в блоке 8 сравнения вырабатывается сигнал сравнения. На выход устройства сжатия передается информация об интервале времени между двумя участками аппроксимации ь, и текущая ордината входного сигнала считается существенной. Схема блока 2 управления при этом приводится в исходное состояние и работа устройства сжатия повторяется по описанному алгоритму.Серии импульсов Я Я вырабатываются в блоке 2 управления,Выходы блока 9 ключей одновременно являются выходами устройства сжа-, тия. Из четырех выходов три служат для передачи инАормации о первых трехотсчетах У У У, каждого интервала аппроксимации, а один - для передачи информации о текущем интервале времени между двумя последовательными интервалами аппроксимациил Количество элементов И блока ключей будет зависеть от разрядностивходной информации (в данном случаепоступает восьмиразрядный код) .Счетчик 10 (Фиг.1) представляетсобой обычный суммирующий счетчик,который служит для выдачи информацииоб интервале времени между двумя последовательными участками аппроксимации. Формула изобретенияПо сигналу Р "Пуск") схема блока2 управления приводится в исходное 25состояние. Последовательность импульсов 01 с выхода генератора 20 служитдля записи информации в регистры11-13, Эти же импульсы (1 являютсяисходными для получения серии Оу, ко-.торая управляет записью в регистрынакапливающих сумматоров 5 и 6. Серия О снимается с выхода элемен 2та ИЛИ 32. Выходные сигналы с делителя 21 частоты поступают на элементы23-25 задержки импульсов, причем на35элементы 22 и 23 поступает серия 0,поделенная на два, а на элемент 24 -серия 1, поделенная на три. Импульсыс элементов 23-25 задержки поступают на установочные входы триггеров26-28, изменяя их состояние на противоположное. С выхода третьего триггера 28 получаем потенциальный сигналкоторый служит для стробированйя элемента И 16, С выхода первого ивторого триггеров 26 и 27 потенциалыпоступают на формирователи импульсов29 и 30, с выхода которых имеем последовательности импульсою Яи 041 сле- .10дующие для сброса регистров накапливающих сумматоров 5 и 6. Сброс триггеров 26-28 в исходное состояние про-;исходит по сигналу с выхода блока 8сравнения который завершает аппрок55симацию очередного участка. На новомучастке аппроксимации работа блокауправления повторяется в соответствии с алгоритмом фиг.4),1. Устройство для адаптивного сжатия информации, содержащее аналого цифровой преобразователь, первый вход которого является информационнымФвходом устройства, выход соединен с первым входом ариАметического блока, первый выход которого соединен с первым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом второго накапливающе- го сумматора, регистр, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, и счетчик, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены комбинационный сумматор, блок ключей и блок управления, первый вход которого является входом "Пуск" устройства, первый выход блока управления соединен с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя и арифметического блока и входом счетчика, выход которого соединен с первым входом блока ключей, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами первого и второго накапливающих сумматоров и с третьим входом второго накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом комбинационного сумматора, второй вход которого подключен к информационному входу устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с вторыми входами блока ключей и блока управления, четвер16 Ц Тыи ны пер тре мет рог бло ся ч а лен сов эле иер еди лит зад ИЛИ пер нен и пятый выходы которого соединеоответственно с третьим входом ого накапливающего сумматора и ьими входами блока ключей и арифческого блока, вторые выходы кото соединены с четвертыми входами а ключей, выходы которого являютыходами устройства. Устройство по и., 1, о т л и - ю щ е е с я тем, что блок управя содержит формирователи импультриггеры, делитель частоты, ент ИЛИ, элементы задержки и гетор импульсов, выход которого соен непосредственно с входом деля частоты, через первый элемент ржки - с первым входом элемента и является первым выходом блока, ый выход делителя частоты соедисоответственно через второй эле 8726 10мент задержки с Б-входом первого триг.гера и через третий элемент задержки - с Б-входом второго триггера, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с входом первого формирователя импульсов и входами второго и третьего формирователей-импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с вторым вхо.дом элемента ИЛИ, выход которогоявляется вторым выходом блока, второй выход делителя частоты соединенчерез четвертый элемент, задержки сБ-входам третьего триггера, выход которого и выходы первого и второгоформирователей импульсов являются соответственно пятым, третьим и четвертым выходами блока, вход генератора 20 импульсов и К-входы триггеров являются соответственно первым и .вторымвходами блока,1608728 3 опцсь инРар мооий д регистри О,Ю,О , 3 опись инатрмо иии 6 нокаппи 5.Сум мат.СВоснокоппОРОСР, нокоппРоэрескет регистра ,симпот6 ЕгиСтро суюютЕ шение наИ % оставитель Н.Бочаровехред Л.Олиинык Корректор . М.Самборская ор С.Пекарь 621 Тираж 442 Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям др 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 ака. 3 НТ СССР В роиз одственно-издательский комбинат "Патент Ужгород, ул. Гагарина, 101