Устройство для сжатия информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (11) 51 0 08 С Н осеие данред,радио",ыетельиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Ольховский П.Б., Новлов О.Н., Г 4 ановцев А.П, Сжатных при телеизмерениях, ПодВ,В.Чернова. Г "Советское1971, с. 213, рис, 5.3.2. Авторское свидетельство СССРР 858054, кл, 0 08 С 19/00,Н 04 В 1/64, 1979 (прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ"НФОРКАЦИИ, содержащее в каждом изинформационных каналов модулятор,интегратор и блок памяти., выходмодулятора соединен с первым входоминтегратора, выход которого соединенс первым входом блока памяти, генератор импульсов, первый выход которого соединен с первыгл входом блокауправления, первые выходы блока управления и второй выход генератора импульсов соединены соответственно спервыми и вторым входами генератораопорных сигналов, выходы которогосоединены с первыми вхочами соответствующих модуляторов информационныхканалов, вторые входы которых объединены с первым входом блока сравнения и являются входом устройства,выходы блоков памяти инФормационныхканалов, соединены с соответствующимипервыми входами сумматора, регистраи являются первыми выходами устройства, выход регистра соединен с первым входом углножителя, выход которого является вторым выходом устройства, выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения, выходкоторого соединен с вторым входомблока управления, второй и третийвыходы блока управления соединенысоответственно с вторыми входамиинтеграторов и блоков памяти инйормационных каналов, четвертый выход блока управления соединен с вторыми входами сугматора и умножителя, :пятый выход - с вторым входом регистра, выход блока памяти первого информационного канала соединен с третьим входом интегратора второго информационного канала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены Р дополнительных информационных каналов, каждый из которых содержит интегратор и блок памяти, выход интегратора соединен с первым входом блока памяти, втор входы блоков памяти всех дополни ных информационных каналов объед нены и подключены к третьему выходу блока управления, выходы блоков памяти дополнительных информационных каналов соединены с соответству ющими третьими входами суиматора, регистра и являются третьими выходами устройства, выход блока памяти второго информационного канала сое; динен с входом умножителя первого дополнительного ингормационного канала, выходы блоков памяти инфорглационных каналов с порядковыми номерами(2 к+2) - (2 +1), к=0,1,2.соединены с входами соответствующих умножителей дополнительных информационных каналов с порядковыми номерами (3 2 ") - (2 К), к=0,1, 2 выходы блоков памяти дополнительных инАормационных каналов с порядковыми номерами 2 " - (2 -1), к=0,1,2.соединены с входами соответствующих умножителей дополнительных информационных каналов с порядковыми номерами 2"+" - (3 2"-1), к=0,1,2,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит счетчик, дешифратор, элемент И, элемент ИТЗИ, элемент задержки и формирователь импульсов, выходы счетчика соединены через дешию1101872 ратор с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с первымивходами элемента И, выход элементаИ соединен с входом формирователя импульсов и первым входом счетчика,вторые входы счетчика и элемента И Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телеметрических системахдля сжатия передаваемой инФормации,Известно устройство для сжатия 5информации, содержащее блоки паглятиинтеграторы, умножители, генератор,вычитатели, блоки сравнения, ключии блок управленияНедостатком данного устройства 10является низкая инФормативность, обусловленная тем, что все нь 1 числения,связанные с расчетом спектральныхсоставляезщих, при увеличении интервала аппроксимации приходится вы .)полнять с начала,Наиболее близким к предлагаеглоглупо технической сущности является устройство для сжатия инАормае;ии, содержащее инАормационеые каналы, каждьей из которых состоит из модулято,Щра, и нтегратора и блока памяти, вь.ходмодулятора соединен с пернь-;и входоминтегратора, выход которого соединен с первым входом блока памяти,генератор импульсов, первый выходкоторого соединен с первым входомблока управления первые выходы блока управления и второй выход генератора импульсов соединень: соответственно с первыми и вторым входамигенератора опорных сигналов выходыкоторого соединены с первыми ьходами соответствующих модуляторов инФормационных каналов, вторые входыкоторых объединены с первым входом 35блока сравнения и являются входомустройствар выходы блоков памятиинформационных каналов соединены ссоответствующими первыми входамисумматора, регцстра и яьляются пер- щными выходами устройства, выход регистра соединен с первым нходом у.лножителя, выход которогс являетсявторым выходом устройстна, выходсумматора соединен с вторым входоглблока сравнения выход которого соединен с вторым входом блока управления второй и третий выходы блокауправления соединены с соответствующими вторыми входами интеграторови блоков памяти информационных кана 50лон, четвертый вьеход блока упранлеявляются соответственно первым и вторым входами блока управления, выходы счетчика элемента ИЛИ, элемента задержки, формирователя импульсов и элемента И являеотся соответст вен но первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока упранления. ния соединен с вторыми входами сумматора и умножителя, пятый выходс нторым входом регистра, выхадблока памяти первого информационного канала соединен с третьим входоминтегратора второго информационногоканала выхоц блока памяти каждогоследующего 1 информационного канала соединен с третьими входами интеграторов Е 2-11 и 21 инФормационных каналов е 22.Недостатком известного устройства является то, что оно осуществляет разложение анализируемого сигнала только н базисе Функций Уолша,Чтобы получить коэФфициенты разложения:а базисе Функций Хаара, необходимо дополнительное устройство, атакже дополнительные временные затраты для преобразования коэффициентов Услша н коэФфициенты Хаара,Кроме того, необходимо иметь быстродействующее адаптивное устройстводля сжатия информае;ии, позволяющееполучать коэффициенты разложенияХаара непосредственно без дополелительного преобразования с помощьюкоэфФиеилентов Уолща, Это позволитсократить число вычислений, а следовательно, повысит информа.ивностьустройства,Целью изобретения является повышение инФормативности устройства,Указанная цель достигается тем,что н устройство,цля сжатия информации содержаечее в каждом иэ Ч информационна.х каналов модулятор, инте:."ратор и блок памяти, выход модулятора соединен с перньм входом интегратора, выход которого соединен спервым входом блока памяти, генератор импульсов первый выход которого соединен с первым входом блокауправления, герные выходы блока управления и второй выход генератораимпульсов соединены соответственнос первыми и вторым входами генера. -тора опорных сигналов, выходы которого соединены с первыгли входамисоответствующих модуляторов информационных каналов, вторые входы которых объединены с первым входомблока сравнения и являются входомустройства, выходы блоков памяти информационных каналов соединены с соответствую ими первыми входами сумматора, регистра и являются первыми выходами устройства, выход регистра соединен с первым входом ум ножителя, выход которого является вторым выходом устройства, выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока управле ния, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторым входами интеграторов и блоков памяти информационных каналов, четвертый выход блока управления со единен с вторыми входами сумматора и умножителя, пятый выход - с вторым входом регистра, выход блока памяти первого информационного канала соединен с третьим входом интегратора второго информационного канала, введены Р дбполнительных информационных каналов, в каждом из которых содержится интегратор и блок памяти, выход интегратора соединен с первым входом блока памяти, вторые входы блоков памяти всех дополнительных информационных каналов объединены и подключены к третьему выходу блока управления, выходы блоков памяти дополнительных информационных каналов соединены с соответствующими третьими входами сумматора, регистра и являются третьими выходами устройства, выход блока памяти второго информационного канала соединен с вхо дом умножения первого дополнительного инФормационного канала, выходы блоков памяти инФормационных каналов с порядковыми номерами (2"+2) (2"+1), к=0,1,2.соединены с 40 входами соответствующих умножителей дополнительных информационных каналов с порядковыми номерами (3 2") - (21"-1), к=0,1,2, , выходы блоков памяти дополнительных инйормацион ных каналов с порядковыми номерами( 2 +" 1), к=0,1,2 соединены с входами соответствующих умножителей дополнительных информационных каналов с порядковыми номерами2 "ф" - (3 2"-1), к=0,1,2Кроме того, блок управления со-.держит счетчик, дешифратор, элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки и формирователь импульсов, выходы счет чика соединены через дешифратор с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с первыми входами элемента И, выход элемента И соединен с входом Формирователя импульсов и первым входом счетчика, вторые входы счетчика и элемента И являются соответственно первыми вторым входами блока управлениявыходы счетчика, элемента ИЛИ, элемента за держки, Формирователя импульсов и элемента И являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока управленияПоложительный эффект,предлагаемого устройства достигается за счет того, что при использовании в качестве базиса разложения системы Хаара при адаптивном сжатии можно на каждом новом шаге ( увеличении длины интервала ) аппроксимации козФФициенты разложения не рассчитывать заново, а использовать при их расчете уже по,лученные на предыдущем интервале,КоэФФициенты разложения на интервале времени (0,2 Т) могут быть выражены с помощью коэФФициентов, полученных на интервале(0,. ). При переходе к очередному шагу адаптивнойаппроксимации каждая Функция в базисе разложения может рассматриваться как функция с более высоким порядком, а значения коэффициентов,полученные на предыдущем интервале,являются значениями коэффициентов этих функций с более высоким порядком.Таким образом, остается вычислить значения коэффициентов разложения, соответствующих Функциям, определяемым только на второй половине интервала аппроксимации, Эта операция и выполняется в помощью предложенного устройства, а вычисленные значения коэффициентов на интервале (О,Т ) при следующем шаге адаптивной аппроксимации переписываются в блоки памяти,соответствующие коэфФициентам болеевысоких порядков, и запоминаются вних. Из всего числа представляемыхкоэффициентов на каждом шаге аппроксимации заново необходимо рассчитывать только половину,В предлагаемом устройстве осуществляется бустродействующее адаптивное сжатие анализируемого сигналаи представление его непосредственно в базисе Хаара без промежуточныхпреобразований, Это позволяет сократить число вычислений, а следовательно, и время обработки.На Фиг.1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг,2 - то же, блок управления;на фиг,3 - эпюры сигналов, вырабатываемых генератором опорных сигналов; на Фиг,4 - пример эпюр напряжений на выходах устройства,Устройство содержит (Фиг,1) блок1 управления, генератор 2 импульсов,инФормационные каналы 3, модуляторы4, интеграторы 5, блоки б памяти,регистр 7 сдвига, умножитель 8,аналоговый сумматор 9, блок 10 сравнения, умножитель 11, генератор 12опорных сигналов, Блок управления1101872 элемент 16 задержки, элемент И 17,формирователь 18 импульсов (ждущиймультивибратор),Устройство работает следующим образом.Начиная с момента времени 1 р,генератор 12 опорных сигналов вырабатывает сигналы специальной Формы, вмодуляторах 4 происходит перемножение аналогового сигнала и опорныхсигналов, Промодулированные сигналыподаются на интеграторы 5, По истечении начального интервала разложения Тр , соответствующего первомуприближению в момент времениблок 1 управления выдает команду вблоки б памяти, по которой значениянапряжения с интегратора 5 переписываются в блоки б,памяти, В аналоговом сумматоре 9 по команде из блока1 управления происходит восстановление и нормировка аппроксимированного сигнала на конце интервала разложения Т в момент времени 1 с учеотом длины интервала разложения. Значения восстановленного сигнала изаналогового сумматора 9 выдаются вблок 10 сравнения, где происходитсравнение измеряемого и восстановленного сигналов.Если ошибка между измеряемымсигналом и его восстановленным значением В момент 1 не превышает заРанее заданную то на блок 1 управления из блока 10 сравнения выдается сигнал, по коголому он поцаеткоманду на второй интегратор 5 и нате блоки б памяти, входы которых подключены к умножителям 11, По этойкоманде во второй интегратор 5 записывается значение сигнала из первого блока б памяти, а сигналы с выходов остальных блоков 6 памяти поступают в умнокители 11,где их амплитудыумножаются на постоянный коэФФициентк=К 2, и затем записываются в соответствующие блоки 6 паляти, с которьъясоединены умножители 11, С арые сигналы в интеграторах 5 при этом стираются,51 О15 После этого устройство продолжает анализ исходного сигнала, но ужсна интервале "=2 Т соответствующем отрезку времей 1 р ви осуществляет обработку сигнала на второйполовине интервала разложения Т,т.е. на отрезке вреглени (:, -, Поокончании интервала Т в моментвремени Ф, если ошибка аппроксима -ции не превышает заданную, устройство продолжает обработку дальше, приэтом интервалом разложения будетотрезок, равный Т Т т.е.и т,д,Если при длительности интерваларазложения, равной Т;(. -+, ошибка аппроксимации пренысйт допусти 20 25 3 О3 4 О р 5 О 55 6 О 65 мую, то блок 10 сравнения выдаетсигнал, по которому блок 1 управления переписывает значения коэФФициентов разложения из интеграторов 5 в блоки б памяти и выдает команду на регистр 7 сдвига, по которой значения коэФФициентов из блоков б памяти переписываются в регистр 7 сдвига и последовательно выдаются в умножитель 8, В умножителе 8 осуществляется умножение коэФФициентов на нормировочный коэФФициент 6;:1)ТI учитывающий пределы интегрирования интеграторов 5, а следовательно, и длину интервала разложения ТЗначение нормировочного коэбфициента 61 выдается из блока 1 управления и зависит от длины интервала разложения, После этого сигналы выдаются на выходы устройства. Блок 1 управления обнуляет интеграторы 5,блоки б памяти, а также вьдает команду на генератор 12 опорных сигналов, который вырабатывает новую последовательность опорных сигналов( Фиг,3 р), и устройство готово к анализу измеряемого сигнала на следуют.,ем интервале 1;,.-1; равном начальному значению интервала аппроксимации ТПри восстановлении сигнала длительность интереала разлокения определяется как расстояние между моментами выдачи пачек значений коэФФициентов разложения.Блок 1 управления работает следующим образом.11 а счетчик 13 (Фиг,91 равномернопоступают импульсы с входа блока 1управления, С выхода счетчика 13снимается код числа, обозначающего,цлительность интервала аппроксимации,который подается на выходь блока 1управления и дешифратор 14. С выхода деисра гора 14 импульсы, соответствующие удвоенному периоду предыдущего интервала, через элемент ИЛИ15 подаются на выход блока 1 управления и элемент 16 задержки, послекоторой илпульсы подаются на выходблока 1 управления и элемент И 17,При превышении ошибки между измерясльм и восстанселиваемым сигналамибольше допустимой на второй вход элемента И 17 подается положительныйпотенциал импульс с первого входапроходит на выход элемента И 17 ипоступает на выход блока 1 управления, обнуляет счетчик 13 и запускаетждущий мультивибратор 18, который выдает - ,ачк и пульсов, постъ парших .на выход блока 1 упоавления,П р и м е р, Задана допустимаяошибка аппроксимации, Исходный сигнал (Фиг,4 э) перемножается в модуляторах 4 с опорными сигналами(фиг,44 6, при этом напряжения на входахблоков б памяти имеют вид, показайный на Фиг, 4 в . Опорный сигнал в блоке опорных сигналов не Формируется, поскольку он не используется для вычисления коэФФициентов разложения, Напряжение на входе третьего блока б памяти снимается с выхода первого умножителя 11 и имеет вид, показанный на Фиг.4 В . Анализируется первый шаг аппроксимации на интервале:Тц, расположенном в промежутО ке-1. Восстановленный на .первом шаге аппроксимации сигнал в точности повторяет исходный, поэтому ошибка аппроксимации равна нулю. Устройство переходит к анализу следующего 15 интервала аппроксимации Т, расположенного в промежутке 1 - 1 , При этом в момент времени , во второй1интегратор переписывается исходное напряжение с первого блока б памяти, 2 О а в третий блок б памяти переписывается значение напряжения из второго блока б памяти, умноженное на коэФФициент к=2 в первом умножителе 11, После чего исходный сигнал ( Фиг, 4 41 продолжает обрабатываться на отрезке времени 1- 12 и т.д. Восстановленный сигнал на кажДом шаге аппроксимации показан на фиг,42,В блоке 10 сравнения контролируетсяошибка аппроксимации и сравниваетсяс допустимой. На третьем шаге аппроксимации в момент времени 1 ошибкааппроксимации превышает допустимую,поэтому дольнейшее увеличение интервала аппроксимации прекращается, азначения коэФФициентов разложениянормируются и выдаются на дополнительный выход. За начало следующегоинтервала аппроксимации принимаетсяточкаПредлагаемое устройство позволяетполучать коэФФициенты Хаара непосредственно с использованием адаптивного сжатия сигнала без промежуточного расчета коэФФициентов Уолша, Приэтом число вычислений .сокращается нагде- число рассматриваемыхзкоэФФициентов, Так, например,при=16 применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить число операций сложения и вычитания на 10 , Если операция сложения занимает повремени 0,3 Мкс, то время преобра-зования сокращается на 300 с, 11018721101872 Составитель М,Никуленкор Л,Гратилло Техред Т. Дубинчак ектор С, Ь 1 екма е каз 4772/35ВНИИП Подписно 30 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 569Государственного коелам изобретений иосква, Ж, Раушск итета СССРткрытийя наб д. 4