Телеметрическая система со сжатием информации

-1 ИГ 1 л "1"1 г- "1 ИЛУ СВИДЕТЕЛЬСПЗУ Изобретение от ой измерительоприменение 1 тся к инфарцдцихнике и может нгйв различных стемах сбора, абраетрической инфорн матизированныхи и передачи тел б м л 1 я с галд на динами;:е од авреиага обкои при ацио ме ме еце, яегся инам 1 по повышеике теле,ышение( ), 0.08 Бал. Мг 32 (7) А.С.Бурый, Б,И.Лихаский и Б,П.Орлов (5 Ы Авторское свидетельства СССР М 1425754, кл, 6 08 С 19/28, 1988.Авторское свидетельства СССР й 1310870, кл. 6 08 С 19/28,9813, (5 ) ТЕЛЕИ 31 ЛЕРИТЕЛЬНАЛ СИСТЕМА СО С, АТИЕУ ИР 1 ФОРМАЦИИ (5 ) Изобретение относится к области измер тельной и информационной техники и маж т найти применение в различных а томатизированных системах динамического контроля, сбора и обработки данных, Ц лью изобретения является повышение то иасти при высокой динамике телеметрического процесса и повышение каэффициета сжатия, Телеметрическая система со 1 ержит на передаавдей стороне коммутаУстройство преддаачеточности восстановлен емной стороне при высо еметрируемого процесса пюм сокращении информ а в телеметрической сист Целью изобретения явл точности при высокой д рируемага процессаффициента сжатия. тор 1. далогоифровой преобразователь 2. блок 3 управления передачей, делитель 4, эле,лет 5 контроля буферной памяти, блок б кгю ей, сихнаизатар 7, элемент И 8, блок 9 сжатия информации, элемент 10 задержки, блок 11 кодирования адреса канала, бл к 12 буферной памяти, на приемной стс Вое- блок 13 выделеия маркера кадра, блок1 логн еский, блок 15 восстановления инфа 1 дмдции, блок 16 буферной памяти, цфрааалаговый преобразователь 17, хрои. затор 18, эли ент ИЛИ 19, адресный рег-,тр 20, элемент 21 задержки, коммутатор 22, Дднцое устройс 1 во сокращает избыточность иформации за счет отслеживания абьема оставшейся свободной памяти вне зоны радиовидимости, регулирует "порог информативности" отсчетов, изменяет частоту опроса датчиков и использования для сжатия с натурного анализа. 5 ил. Р 1 а с 1 иг,1 представлена функциональная схема предложенной системы; на фиг,2 - раскрыта структура блока 3 управления передачей; д фиг.3- структура блока 9 сжатия информации; на фиг.4 - структура блока 15 васстдовления информации; на фиг,5 - организация буферной памяти блока 12.Телеметрическая система (фиг,1) содержита передающей стороне коммутатор 1, аалоа-цифровой преобразователь 2, блок 3 уг 1 рдвлеия передачей, делитель 4, элеценг 5 каТравя буферной памяти, блок 6 клиоей, синхронизатор 7, элемент И 8, блок 9 сжатия информации, элемент 10 задер.кки, блок 11 кодирования адреса канала, блок 12 буфеоой памяти, на приемной сторонеблок 13 выделения маркера кадра, блок 14логический, блок 15 восстановления информации, блок 16 буферной памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17,хронизатор 18, элемент ИЛИ 19, адресныйрегистр 20, элемент 21 задержки, коммута. тор 22,Блок 3 управления передачей содержитсчетчик 23, шифратор 24, дешифратор 25,блок 26 постоянной памяти (БПП), блок 27элементов И, элемент сравнения 28, элемент ИЛИ 29, выход которого является первым выходом блока 3, первый, второй исинхранизирующий входы .которого подключены соответственно к первой группевходов блока 27, к входам шифратора 24.входу счетчика 33, выходы которого черездешифратор 25 подключены к первым входам блока 26, второй вход которого соединен с входом счетчика 23, а выходы черезпервую группу входов элемента 28, ее первый, второй выходы - с входами элементаИЛИ 29, выходы шифратора 24 через вторуюгруппу входов блока 26. его выходы, вторуюгруппу входоо элемента 28. его третий выход соединены с вторьм выходом блока 3(фиг,2),Блок 9 сжатия информации (фиг,З) содержит регистр 30, генератор 31, делитель32, элемент И 33, первый вход которого подключен к второму входу регистра 30 и является управлиащим входом блока 9, а второйвход - к выходу генератора 31, первый входблока 9 соединен с первым входом регистра30, выход, третий вход которого подключены соответственно к первому, второму входам делителя 32, выход которого являетсявыходом блока 9, выход элемента И 33 соединен с третьим входом регистра ЗО,Блок 15 восстановления информации(фиг.4) содержит элемент И 34, выход которого соединен с информационным входомаегистра 35, выходы которого через дешифратор 36 падкгночены к выходам блока 15,первый вход которого соединен с первымвходом элемента И 34 и единичным входомтриггера 38, вход "0" котарога через элемент 37 задержки соединен с прямым выходом триггера 38 и входом "чтение" регистра35, вход записи которого является вторымвходом блока 15, третий вход которого соединен с вторым входом элемента И 34,Принцип работы устройства заключается в следующем,В исходном состоянии на передающейстороне делитель 4 установлен в положение, соответствующее минимальному коэффициенту деления, на выходах элементов 5,блока 11 сигналы отсутствуют, синхронизатор 7 непрерывно выдает импульсы, на приемной стороне непрерывно работает храни- затор 18, на выходах блока 14, 15, 20 отсутствуют сигналы;Для простоты описания работы устройства предположим, что вход коммутатора 1 в каждый момент времени подключен к одному датчику, который выдает непрерывный аналоговый сигнал. Под управлением синхронизированных импульсов с второго выхо да синхронизатора 7, последние черезделитель 4 управляют переключением коммутатора 1, подключая соответствующий датчик ко входу АЦП 2, который в соответствии с амплитудой входного сигнала под аоз- "5 действием синхронизированного импульсасо второго выхода синхронизатора 7 выставляет на свои выходы двоичную кодовую комбинацию, вес которой соответствует амплитуде входного сигнала, и выдает ее в 20 параллельном виде одновременно в блок 3и на информационные входы блока 6 ключей,Блок 3 на основе сравнения модели телеметрируемаго процесса с его реализа цией в данный момент времени делаетвывод о достоверности выборки, ее информативности и целесообразности занесения в блок 12 буферной памяти и одновременно управляет работой блока 6.30 Структура блока 3 представлена нафиг.2. Блок 3 в результате анализа и проводимой обработки поступившей кодовой комбинации выдает сигнал разрешения (за-.прета) с первого (второго) выхода; который 35 управляет выдачей через блок 6 кодовойкомбинации в блок 9.На синхрониэирующий вход блока 3(вход счетчика 23), соединенньй с вторым входом блока 26, подаются синхроимпульсь 1 40 со второго выхода синхронизатора 7, на вторые, в качестве которых используются входы шифратора 24, - информация о заполнении блока 12 буферной памяти, на первые- очередное измерение в виде кодо вой комбинации с АЦП 2, которая с выходапоследнего попадает на первые входы блока 27 элементов И, где в зависимости ат состояния выходов шифратора 24 или проходит без изменения на вторые входы эле мента 28 для последующего сравнения,илипад воздействием сигналов запрета для младших разрядов уменьшается "вес" измерения, падающего на первые входы элемента 28, что эквивалентно изменению порога 55 информативности для формирования существенных выборок.Таким образом, шифратор 24 и блок 27элементов И, в зависимости от заполнения блока 12 буферной памяти, дополнительно регулируют "шаг" отсчетов, который стано183 Г 349 учае с=Мох/Нессх = 8 И=2 2/ 5 В стСЯ тЕМ бОЛЬШЕ, ЧЕМ МЕНЬШЕ СВабОДСсай п мяти остается в блоке 12. В противном с учае при переполнении последней маж:т п оисходить бесконтрольная потеря отсчет в. Эта потеря тем более негсриятна, что в п инципе все отсчеты, прошедцсие обрабогк, неизбыточны.На первые входы элементов 28 подаетс код, котарьсй в связи с тем, что приьязан к времени чсрез синхроимпульсы, поступ ющие на вход счетчика 23 и на второй в од блока 26 со второго выхода синхрассиз тора 7, по сути дела является усредссенн й физической моделью измеряемого п оцесса, созданной на основе имеющихся а риорных данных, хранящихся в блоке 26,искретность опроса определяется разрядн стью и в общем случае состоянием выход в счетчика 23, состояние которых через д шифратор 25 определяет адрес выдаваем й из блока 26 кодовой камбиссацсси.Результат сравнения в элементе 28 чер 3 элемент ИЛИ 29 (, =) в виде сигссала 1 в сдается на первый выход блока 3, а в виде с гнала М ( - на второй выход,Оьсставлессная ранее на первые входы б ока 6 кодовая комбинация проходит в б ок 9 сжатия при наличии на первом обем входе блока 6 сигнала Ы. Б блоке 9 п оизводится обратимое сжатие дассных. Д я сжатия используется аппарат сигнатурн го анализа. Операция сжатия основывае ся на выполнении деления многочленов в и остранстве дискретных полей с двумя в зможными элементами. Последовательн сть двоичных данных, поступающих на в оды блока 9 сжатия информации, предс, вляется как многочлен соответствующей с епени. Так, например, последовательн сть 11111111 записывается: 1 р (х)=х 7+х +х 5+хЛ+хЗ+х 2+х 1+ О7 6 5 Л 3 2 1 ОДля получения сигнатуры мнагочлегса р х) необходимо р (х) разделить на мнагочлен р (х) меньшей степени, что может быть и терпретирована какр (х)= гд д(х) - целая часть от деления, р(х) - делитель, Я(х) - сигнатура (остаток от деления). Передавая, в общем случае, целую часть 9( ) сл сигнатуру Я(х), можно осуществить с атие данных, так. если р (х) =11 1 11 и р(х) = 11 1 1, та необходимо передать три элемента 9 "10 и 5(х)=1.Коэффициент сжатия в эт л сл рагде Исс, - числа двоичньх единиц на в.уссройссва сжатия,сссс;числа двоичссьсх едиссиц на егаВС С уссгС5 БГ кусствГЭГсссо зак 1 эессссв пазицсли многоЧЛСЧСа За ОПРаССсИВ,СЕМЫМИ СЭОРаМСтРаСЛСЛ таК,чтобы рсзультат делен ся при нормальнойрабасс ОГсрацсслваемых даГсик 09 всеГда былбольше единицы, можно считать, что при10 9(х)1 сса передающей стороне нештатнаяситуация, А исходя из целевого предназначсчскя аппарата сигнатурного анализа, одновременна можно контролировать самуаппара Гуру сжа Гия и делать вывод о ее исп 15 равности.Описанный алгоритм может быть реализован па известным схемам деления с использованием дополнительного регистра игенератора (фиг.3). В блоке 9 данные в ре 20 гистр 30 заносятся по переднему фронтуимпульса, пастугсающега на угсравляющийвход. Э Го Г же импульс, поступающий са второго выхода синхронизатора 7, формируетв 1 еслессссые Ворота Для Гансэатаа 31, кото 25 рый выдает импульсы частоты на многобольшей, чем частота синхронизатора 7,Одссовременна с этим иьспульсы канальной частоты с первого выхода синхронизатора 7 выставляются на вход элемента И 8 и30 вход элемента задержки 10, При отсутствиисведений аб аномальности выборки (инверсный вход элемента И 8), импульс канальной частоты поступает на первый(и:сформациассньсй) вход блока 11, представ 35 ллющий собой разрядный регистр сдвига,Такснс образом, в младцсеи разряде блока11 фиксируется символ "1", соответствуюший дасснаму каналу, Этот же импульс кассальнай частоты, проходя через элемент 1040 задеркс:и, производит сдвиг содержимогоблока 11, освобождая младший разряд дляприсгма символа следусащего какала.После поступления канальных импульсов в описьсваемом блоке 11 записывается45 полный позиционный код адреса каналов,который ссмс 1 ульсом частоты опроса с выхода дсГс;тсля 4 считывается в буферную память (блок 12), в функции которого входитвыдача сообщений в линию связи с равно 50 мерной скоростью, Элемент 5 представляетсобой дешифратор и, в зависимости от объема оставшейся свободной памяти в блоке12, формирует сигнальс управления в делитель 4 на изменение коэффициента деления55 и в блок 3 на формирование "порога информатслвкостсл" для следующего измерения.На приемной стороне полный телеметрический сигнал поступает одновременна вблок 13 выделения маркеоа и на третий входблока 14, В блоке 13, работающгл, напри 1837349мер, по принципу селектора импульсов по их длительности, из полного телеметрического кадра выделяется сигнал маркера кадра, который поступает в хронизатор 18 и хронизирует его работу, С приходом каждого сигнала маркера кадра хронизатор 18 вырабатывает на своем третьем выходе стробирующий импульс с длительностью, равной длительности обобщенного позиционного кода адресов каналов, который поступает на первый вход блока 14, на второй вход которого поступают тактовые импульсы со второго выхода хронизатора 18, Блок 14 по третьему выходу реализует функцию:2=В А,где А - состояние первого (информационного) входа блока 14,В - состояние второго входа блока 14, 2 - состояние третьего выхода блока 14.По второму выходу реализует функцию: Х=В А,где Х - состояние второго выхода блока 14.По первому выходу реализует функцию; У=-В С,где С - состояние первого входа блока 14;У - состояние первоо выхода блока 14.По второму выходу блока 14 осуществляется запись в регистр 20 символов позиционного кода адресов, а тактовье импульсы через элемент ИЛИ 19 поступают на сцвигающий вход регистра 20, вызывая продвижение символов кода адресов в конец регистра. После окончания записи кода адресов в регистр 20 на стробирующем(втором) выходе хронизатора 18 прекращается действие управляющего импульса и далее блок 14 обеспечивает прохождение на свой третий выход информационных слов теле- метрического кадра, которые через блок 15 восстановления попадают в блок 16,После прекращения действия стробирующего импульса на первом входе блока 14, последний обеспечивает исюночение ложного "выталкивания" разрядов кода адресов из регистра 20 через элемент ИЛИ 19, а также раскрывает путь ложкой записи информационных слов в регистр 20, за счет реализации описанных ранее его функций. С этого момента сдвиг обобщенного позиционного кода адресов, занесенного ранее в регистр 20, производится канальными импульсами от хронизатора 18, поступающими через элемент ИЛИ 19. В результате сдвига сигналы разрядов кода адресов последовательно "выталкиваются" из регистра 20 и поступают.на второй управляющий вход блока 16 через элемент 21 задержки. Наличие "1" в соответствующем разряде обобщенного позиционного кода адресов40 50входы блока 16,Таким образом, при высокой динамикетелеметрируемого процесса достигается повышение точности восстановления сигнала на приемной стороне путем изменения "порога информативности" для очередной выборки, который дополнительно учитывает обьем оставшейся свободной памяти на передающей стороне, что эквивалентно устранению дефекта "пропадание пачки 5 10 15 20 25 30 определяет, что в телеметрическом кадре имеет место информационный код данного канала, "выталкивание" его из регистра 20 идентифицируется как импульс считывания для блока 16. В результате его воздействия информационный код соответствующего канала поступает в ЦАП 17 и далее в форме аналогового сигнала с помощью коммутатора 22 направляется в нужный канал. Установка в исходное положение ЦАП 17 и переключение комму 1 атора 22 производится канальными импульсами с первого выхода хронизатора 18, опережающими импульсы считывания на время задержки в элементах 19, 21 и регистре 20. В случае "выталкивания" из регистра 20 "нуля" соответствующему каналу, не несущему информационного кода в кадре, импульс считывания в блок 16 не вьдается. В этом случае ЦАП 17 и коммутатор 22 по канальному импульсу от хронизатора 18 срабатывают вхолостую. Так происходит прием и "растягивание" сжатого телеметрического кадра, которое позволяет с помощью циклического коммутирования однозначно развести восстановленную информацию в аналоговом виде по соответствующим каналам.Так как блок 15 восстанавливает результат после деления на постоянную величину (используемый полинам), то идентифицировать первоначальное состояние можно при помощи схемы на основе обычного дешифратора (фиг.4), При наличии стробирующего импульса на первом входе, информация ввиде последовательной кодовой комбинации проходит через элемент 24 на информационный вход регистра 35 и по тактовым импульсам записывается в последний. По заднему фронту стробирующего импульсасрабатывает триггер 38, формирующий сигнал "чтение", и из регистра 35 кодовая комбинация в параллельном виде поступает на входы дешифратора 36, Одновременно с прямого выхода триггера 38 единичный сигнал через элемент 37 задержки сбрасывает триггер 38 в состояние "0", формируя, таким образом, короткий импульс для выдачи информации иэ регистра 35. С выхода дешифратора 36 кодовая комбинация попадает наимпульсов" (например, при переполнении ; блока 12 буферной памяти),При этом, за счет использования аппа-рата сигнатурного анализа при сжатии данных, одновременно значительносокращается информационный обмен в те-леметрической системе.Формула изобретения1. Телеметрическая система со сжатиеминформации, содержащая на передающей стороне коммутатор, информационные входы которого являются информационными , входами передающей стороны системы, вы 1 ход соединен с входом аналого-цифровогопреобразователя, синхронизатор, первый вход которого через элемент задержки соединен с первым входом блока кодирования адреса канала и непосредственно с прямым входом элемента И, выход которого подключен к второму входу блока кодирования адреса канала, выход которого соединен с первым входом блока буферной памяти, второй вход которого соединен с выходом блока сжатия информации, управляющий вход которого подключен к второму выходу синхронизатора, первый выход блока буферной памяти соединен с каналом связи,на приемной стороне блок выделения мар(кера кадра, вход которого соединен с кана- лом связи, выход подключен к входу хронизатора. первый выход которого соединен с тактовыми входами цифроаналогового преобразователя, коммутатора и первым входом элемента ИЛИ. выход которого подключен к первому входу адресного регистра, второй выход хронизатора соединен с первым управляющим входом блока буферной памяти, выходы группы которого через цифроаналоговый преобразователь подключены к информационным входам коммутатара, выходы которого являются выходами приемной стороны системы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности при высокой динамике телеметрируемого процесса и повышения коэффициента сжатия, в систему введены (на передающей стороне блок ключей, элемент контроля буферной памяти, блок управления передачей и делитель, выход которого соединен с управляющими входаи аналого-цифрового преобразователя, оммутатора и третьим входом блока кодиования адреса канала, второй выход синхонизатора подключен к первому входу елителя и к синхронизирующему входу лака управления передачей, первый выход которого соединен с первым входом 1,оа ключей, второй выход - с его вторым входом и инверсным входом элемента И, выход аналого-цифрового преобразователя соединен 5 с псрвым входом блока управления передачей и информационными входами блока ключей, выход которого подключен к входу блока сжатия информации, второй выход блока буферной памяти через элемент кон троля буферной памяти соединен с вторымивходами делителя и блока управления передачей, на приемной стороне логический блок, элемент задержки и блок восстановления информации, первые входы которого и 15 логического блока соединены с третьим выходом хронизатора, второй выход которого подключен к вторым входам логического блока и блока восстановления информации, выходы группы которого подключены к вхо дам группы блока буферной памяти, второйуправляющий вход которого через элемент задержки соединен с выходом адресного регистра, первый выход логического блока соединен с вторым входом элемента ИЛИ, 25 второй вход адресного регистра подключенк второму выходу логического блока, третий выход которого подключен к третьему входу блока восстановления информации, третий вход логического блока объединен с входом 30 блока выделения маркера кадра.2. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что блок сжатия информации содержит регистр, делитель, элемент И и генератор импульсов, выход которого соединен с пер вым входом элемента И. второй вход которого и первый вход регистра объединены и являются управляющим входом блока, второй вход регистра является входом блока, выход соединен с первым входом делителя, 40 второй вход которого и управляющий входрегистра объединены и подключены к выхо.ду элемента И, выход делителя является выходом блока.3. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я 45 тем, что блок восстановления информациисодержит регистр, дешифратор, триггер, элемент задержки и элемент И, первый и второй входы которого являются первым и третьим входами блока, выход соединен с 50 информационным входом регистра, первыйвход которого является вторым входом блока, выходы группы подключены к входам дешифратора, выходы которого являются выходом блока, первый вход триггера обье динен с первым входом элемен гл И, выходсоединен с вторым входм регистраи через элемент задержки со своим вторым входом.1837349 Составитель Н, ЛысенТехред М.Моргентал Корректор И, Шмаков едактор С. Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 28 б 8 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5