SU1092548A2 - Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы - Google Patents

Abstract

1. /чДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОР ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ по авт.св. № 590798, отличающийс  тем, что, с целью повышени  информативности и помехоустойчивости,, в него введен узел изменени  режима передачи , первые вход и выход которого подключены соответственно между управл ющим выходом блока считывани  и нулевым входом триггера, второй и третий, входы узла изменени  режима передачи подключены соответственно к выходу детектора максимального сигнала и задающему входу адаптивного коммутатора, второй выход узла С iS изменени  режима передачи подключен .к управл ющему входу блока считывани  . .

Description

2. Коммутатор no п. 1, о т л и ч а ю щ н и с   тем, что узел изменени  режима передачи выполнен на триггере, счетчике, блоке сравнени  элементе задержки, элементах И и эле менте ИЛИ, выход блока сравнени  соединен с информационным входом триггера, единичный и нуг.евой выходы которого соединены с нервыми входами соответственно нервого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу элемента задерж ки, выход нервого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с установЬчн 1м входом счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ и единичный выход триггера подключены соответственно к первому и второму выход,ам узла изменени  режима передачи, объединенные синхронизирующий вход триггера и вход элемента задержки и входы блока сравнени  подключены соответственно к первому, второму и третьему входам узла Изменени  режима передачи.

1

Изобретение относитс  к телеизмерени м , может Примен тьс  в телемеханике , дальней св зи, в системах автоматического контрол .

По основному авт.св. № 590798, известен.адаптивный коммутатор, содержащий в каждом канале датчик, выход которого подключен ко входам преобразовател  погрешности аппроксимации и ключа, выход которого объединен с выходами ключей других каналов и соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , выход преобразовател  погрешности аппроксимации ка;«дого канала соединен с соответствующим входом детектора максимального сигнала , выходы аналого-цифрового преобразовател  подключены к первым входам блока считывани , выход которого соединен с выходом устройства, выходы счетчика подключены к вторым- входам блока считывани  и входам дешифратора , выходы которого соед1 нены с управл ющим входом ллюча и первым входом элемента И в канале, выход которого подключен к управл ющему входу преобразовател  погрешности аппроксимации, вход дополнит ,ельного ключа в каждом канале соединен с выходом преобразовател  погрешности аппроксимации, выходы дополнительных ключей всех каналов объединены и подключены к первому входу блока „сравнени , второй вход которого соединен с выходом детектора максимального сигнала, а выход подключен к к единичному входу тригтера, нулевой

2

вход которого соединен с управл ющим блока считывани , единичный выход триггера соединен с вторыми входами элемента И всех каналов и управл ющим входом аналого-;дафрового преобразовател  5 нулевой выход триггера подключен к одному входу злемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , выход элемента И соединен с входом счетчика, выходь; дешифратора подключены к управл ющим входам дополнительных ключей каждого канала 1

В известном устройстве по окончании считывани  предыдущего отсчета блок считывани  выдает сигнал на нулевой вход триггера так, что на его нулевом выходе по вл етс  сигнал 1, разрсшаю1Щ1Й прохождение импульсов с генератора тактовых импульсов на счетчик С помощью дешифраичэра поочередно открываютс  ключи и на одни из входов блока сравнени  поочередно подключаютс  напр лсени  с преобразователей погрешности аппроксимации. На .другой вход блока сравнени  приходит сигнал от детектора максимального си1нала,зыбираюп1его максимальный из всех сигналов от преобразователей погрешности атгпроксимации. При совпадении величин напр жений на входах блока сравнени , т.е. при нахождении канала с максимальной погрешностью, блок сравнени  вьгдает сигнал, возвра1цающий триггер в исходное состо ние и запрещающий тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора 3.на счетчик. Счетчик и дсишфрато) останавливаютс  на том канапе, погрешность агигроксимации сигнала которого наиболыча . Сигнал, по нл ющийс  на, единичном выходе триггера, вызывает сброс преобрагзои -|-ел  погрешности аппроксимации в .выбранном канале и запускает аналого-цифровой преобразователь . Сигнал от выбранного датчика преобразуетс  в код, который вместе с кодом адреса выбранного канала (от дешифратора) поступает в блок считывани . Информаци  с блок считывани  в виде последовательного кода поступает в канал св зи. По OKO чании передачи блок считывани  вновь вьщает упом нутый выше сигнал на три ге-р, и цикл работы устройства повтор етс  С2 . Недостатком известного устройства  вл етс  низка  помехоустойчивость передаваемых сообщений. Цель изобретени  - повьше:ние информативности и помехоустойчивости адаптивного коммутатора. Указанна  цель достигаетс  за сче использовани  избыточности, остающейс  в передаваемой информации при адаптивной коммутации. Предлагаемый адаптивный коммутатор позвол ет выделить промежутки времени работы с адаптивной коммутацией, когда из-за медленного изменени  сигналов с датчиков погрешность аппроксимации этих сигналов становитс  значительно меньше заданной и происходит передачав канал св зи избыточных отсчетов. Б эти промежутки времени целесообраз но передавать в канал св зи только часть избыточных отсчетов,использу  освободившийс  канал дл  многократного повторени  каждого передаваемого избыточного отсчета.В результате повышаетс  достоверность приема информации и увеличиваетс  информативность и усто чивость и помехоустойчивость адаптив ного коммутатора. В адаптивный коммутатор телеизмер тельной системы введен узел изменени режима передачи, первые вход и выход которого подключены соответственно между управл ющим выходом блока считывани  и нулевым входом триггера, второй и третий входы узла изменени  режима передачи подключены соответст венно к выходу детектора максимального сигнала и задающему входу адаптивного коммутатора, второй выход узла изменени  режима передачи под4Н4 ключей к управл кицему входу блока считывани . Кроме того, узел изменени  режима передачи выполнен на триггере, счетчике , блоке сравнени , элементе задержки , элементах И и элементе ИЛИ, выход блока сравнени  соединен с информационным входом триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу элемента задержки, вькод первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с установочным входом счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента 1ШИ и единнчньш выход триггера подключены соответственно к первому . и второму выходам узла изменени  режима передачи, объединенные синхронизирующий вход триггера и вход элемента задержки и входы блока сравнени  подключены соответственно к первому, второму и третьему входам узла изменени  режима передачи. На чертеже показана структурна  схема адаптивного коммутатора телеизмерительной системы. Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы содержит датч1Чки 1 , преобразователи 2 погрешности аппроксимации (ППА),первые ключи 3, вторые ключи 4, первые элементы И 5, детектор 6 максимального сигнш1а, блок 7 сравнени , дешифратор 8, счетчик 9, второй элемент И 10, генератор II тактовых 1 №1ульсов, триггер 12 блок 13 считывани  5 аналого-цифровой преобразователь 14 (АЦП), узел 15 изменени  режима -передачи, который содерж т дополнительный триггер б, элемент 17 задержки, первый элемент И 18, второй элемент И 19, счетчик 20. элемент ИЛИ 21 и блок 22 сравнени . Датчики 1 предгазначены дл  преобразовани  „информации от объекта в электрический сигнал, например, напр жение посто нного тока. Преобразователи 2 предназначены дл  выработки сигнала (напр жени ), пропорционального погрешности аппроксимации по выбранному алгоритму. Ключи 3 спуткат дл  передачи сигналов датчиков 1 на вход АЦП 14, ключи 4 дл  передачи сигналов датчиков 1 на вход блока 7 сравнени . Элемент И 5 выдает сигнал сброса ППА 2 при совп дении приход щих на него сигналов о триггера 2 и дешифратора 8. Детектор 5 предназначен дл  вьщелени  максимального сигнала из всех сигна лов, поступающих на его входы от ППА 2, Дл  реализации де-тектора 6 обычно используетс  диодна  сборка (диодна  схема ШШ-). Блок 7 сравнени  вьщает сигнал 1 при совпаде НИИ величин напр жений на его вход Дешифратор 8 предназначен дл  преобразовани  двоичного кода от счетчика 9.в единичный позиционный код. Счетчик 9 формирует двоичный код чи ла импульсов, поступающих на его вход, емкость счетчика определе етс числом каналов адаптивного коммутатора . Элемент И 10 передает импульсы с генератора 11 на вход счетчика 9 при наличии единичного сигнала на входе элемента И 0, соединенного с триггером 12. Генератор 11 вырабатывает периодическую последовательность тактовых импульсов. Триггер 12 - нетактуемый SR-триггер. Блок 13 преобразует параллельный ко состо щий из кода параметра с выходов АЦП 14, кода адреса с выходов счетчика 9 и признака повтора с выхода триггера 16, в последовательны передаваемый в канал св зи. Кроме . того, блок 13 вырабатывает сигнал начала цикла коммутации (сигнал вырабатываетс  по окончании преобразо вани  кода). АЦП 14 осуществл ет аналого-цифровое преобразование сиг ла от одного из датчиков 1 по запус кающему сигналу от триггера 12. Код информации в АЦП 14 сохран етс  до прихода следующего сигнала запуска. Блок 22 служит дл  сравнени  сигнала , пропорционального максимальной погрешности аппроксимации (Е) , с некоторой уставкой Е и формирова ни  логического сигнала результата сравнени . Если Узел 15 формирует на выходе 1, если Выбор значени  величины Е по снен ниже. Триггер 16 (тактируемый фронтом D-триггер) служит дл  фиксации сигнала с узла на каждом цикле работы предлагаемого адаптивного коммутатора. Элемент 7 задерживает сигнал начала цикла на врем  срабатывани  триггера 16. Элемент И 18 служит дл  формировани  сигналов, поступающих на установочньм вход счетчика 20 и на вход элемента ИЛИ 21. Счетчик 20 (двоичньй счетчик) считывает импульсы, поступающие на его счетный вход. Число . состо ний счетчика 20 равно числу повторов (т) при многократной переда.че отсчетов. Сигнал на выходе счетчика 20 по вл етс  при переходе из состо ни , соответствующего максимальному коду на его элементах в О. Сигнал, поступающий на установочный вход счетчика 20, вызывает его переход в состо ние, соответствующее максимальному коду на его элементах. Посредством элемента ИЛИ 21 сигналы с выхода счетчика 20 и элемента И 19 подаютс  на нулевой вход триггера 12. Предлагаемый адаптивный коммутатор телеизмерительной системы работает следующим образом. Сигналы датчиков 1 поступают на преобразователи 2 погрешности аппроксимации , каждый из которых формирует сигнал, пропорциональный текущему значению погрешности аппроксимации соответствующего сигнала датчика определенным полиномом. Сигналы с выходов преобразователей 2 поступают в детектор 6 максимального сигнала, на выходе которого посто нно вырабатываетс  сигнал, соответствующий максимальному дл  всех преобразователей 2 значению погрешности (Е) , Этот сигнал в блоке 22 сравнени  сравниваетс  с некоторой уставкой (En, ) . f Величина Е&- может быть выбрана при аппроксимации сигнала полиномом Лагранжа степени п из соотношени . Е л- EQ,- d Iw, i о где Ер, - заданна  погрешность аппроксимации при адаптивной коммутации; величина приращени  погрешности в некотором канале за счетiудлинени  интервала аппроксимации на величину, равную m периодам адаптивной коммутации в ТИС (т - число повторений передаваемого отсчета) - тТц. ЛЕ л. можно найти из, формулы Значение тТц(п-И) где Мр - модуль максимум (п+)-й производпой входного сигнала. Так при ДЕ тТц М , 7.10 При таком вЕлборе т-кратное повторение передаваемых отсчетов которое начинаетс , когда погрешность аппроксимации сигнала во всех каналах становитс  меньше заданной (см. ниже оЕтисание работы устройства ) , не приведет к увеличению погреш ности ТИС. При Е Е блок 22 сравнени  выдает сигнал О. Сигналы датчиков 1 подвергаютс  адаптивной коммутации. По сигналу начала цикла с блока 13 считывани  триггер 16 устанавливаетс  в состо ние О, соответствующее сигналу О на выходе блока 22, ЗадержанньЕй на элементе 17 сигнал начала, цикла, воздейству  на установочный вход счетчика 20, устанавливает его в состо ние, соответст вующее максимальному коду, и поступает через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 12. На нулевом выходе триггера 12 по вл етс  сигнал 1, разрешающий прохождение импульсов с генератора 11 на счетчик 9. С помощью дешифратора 8 поочередно открываютс  ключи 3 и 4 и , на один вход блока 7 сравнени  поочередно подключаютс  выходные сигналы преобразователей 2. На другой вход блока 7 сравнени  поочередно подключаютс  выходные сигналы преоо разователей 2. На другой вход блока 7. сравнени  поступает сигнал с вьЕхода детектора 6. При совпадении сравниваемых величин, т.е. при нахож дении канала с максимальной погрешностью , блок 7 выдает сигнал I на единичньЕЙ вход триггера 12 так, что на нулевом выходе триггера по вл ет с  сигнал О, запрещающий дальнейшее прохождение импульсов с генератора 1 на счетчик 9. В результате счетчик 9 и дешифратор 8 останавливаютс  на том канале, погрешность аппроксимации которого наибольша . Сигнал с единичного выхода триггера 12 запускает АЦП 14 и сбрасывает преобразователь 2 -ч выбранном канал Код сигнала датчика, адрес опрашива мого канала, а также признак повтора (сигнал с единичного выхода триг гера 16, в данном случае ранньЕй О поступают в блок I3 считывани  и по следовательно передаютс  в канал св зиоПо окончании передачи блок 13 вно выдает сигнал начала цикла и,если по прежнему Е Е ,цикл работы устро ства повтор етс ,как описано вьше. Если соотношение между Е изменилось и теперь плах 4 то по очередному, первому с начала установлени  услови  (I) сигналу начала цикла триггер 16 устанавливаетс  в состо ние и задержанный элементом 17 сигнал начала цикла посту-, пает на счетньш вход счётчика 20, вызвав его переход в нулевое состо ние . В результате на выходе счетчика 20 по вл етс  сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 12, после чего работа адаптивного коммутатора продолжаетс , как описано выше, т.е. осуществл етс  цикл адаптивной коммутации и соответствующа  информаци  передаетс  в, канал св зи. Отличие состоит лишь в том, что признак повтора в переданном сообщении раввЕ 1 (триггер 16 - в состо нии 1). Следующие сигналы начала цикла, поступающие при сохранении услови  (1) на счетный вход счетчика 20, не вызовут циклов адаптивной коммутации до тех пор, пока с выхода счетчика 20 не поступит сигнал на нулевой вход триггера 12. Счетчик 20 должен полностью заполнитьс , после чего по следующему сигналу начата цикла, (т+1)-му с начала установлени  услови  (1), он выдает сигнал на триггер 12. В результате в канале св зи еще (т-1) раз будет передано предыдущее сообщен 1е, так как код на выходах АЩТ 14 и счетчика 9 сохран етс  после предыдущего цикла адаптивной коьгмутации и признак повтора (сигнал с выхода триггера 16) равен 1. Затем, после нового цикла адаптивной коммутации, будет передано новое сообщение, которое также будет повторено еще () раз, и т.д., т.е. при Е,р, предлагаемого устройства в канал св зи поступают серии из m одинаковых сообщений. Число m определ етс  емкостью счетчика . Так -как триггер 16 фиксирует вьгходной сиглал блока 22 сравнени  только на один цикл работь устройства , изменение услови  (1) приводит к остановке на любом шаге процесса повторной передачи информации и переходу устройства в режим работы, соответствуюш ий условию F -F пхсхх « Таким образом, предлагаемое устройство имеет два режима работы: hicix первый - режим с однократной передачей адаптивных отсчетов; второй b,j Е „ - режим с т-кратной передачей адаптивных отсч тов (циклы адаптивной коммутации происход т в m раз реже, чем при работе в первом режиме). Повторение сообщений, которое происходит при работе устройства во втором режиме,  вл етс  простейшим методом повышени  достоверности их опознани  на приемной стороне. При этом, на приемной стороне регистрируетс  то сообщение, которое было опознано большее число раз, чем все другие. Если условитьс , что при повторении сообщени  m раз регистрируетс  сообщение, которое опознае с  V и более раз, причем .. Hfll, если га - нечетно, и V если itn --четно, то эффективность метода повторений оцениваетс  следующей формулой: Р- О -5 Г- П iA К, Р- тРош( m-V + 1 веро тность того, что сообщение будет стерто или зарегистрировано неверно веро тность неправильного опознани  сообщени  при однократной передаче, например , если Р0ц| 1©, то ошпри гп 3 и V-2, 2,, т.е. достоверность приема улучшаетс  примерно в тридцать раз. Изложенное показывает, что предлагаемый адаптивный коммутатор обеспе- . чивает повышенную достоверность приема ин(3.юрмации и, следовательно, повышенную информативность и помехоустойчивость по сравнению с прототипом . При этом повышение помехоустойчивости достигаетс  за счет уменьшени  числа передаваемых избыточных отсчетов и не требует увеличени  полосы частот, занимаемой кана.-ч лом св зи. Указанные преимущества достигаютс  благодар  использованию принципа адаптивной коммутации и многократного повторени  части передаваемых отсчетов, которое производитс  за счет уменьшени  числа избыточных отсчетов, поступающих в канал св зи после адаптивной коммутации. Достижение указанных преимуществ не требует увеличени  полосы частот, занимаемой каналом св зи, или увеличени  удельного расхода энергии полезного сигнала.

Claims (2)

1. АДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОР ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ по авт.св. № 590798, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и помехоустойчивости,, в него введен узел изменения режима передачи, первые вход и выход которого подключены соответственно между управляющим выходом блока считывания и } нулевым входом триггера, второй и третий, входы узла изменения режима^ передачи подключены соответственно к выходу детектора максимального сигнала и задающему входу адаптивного коммутатора, второй выход узла изменения режима передачи подключен .к управляющему входу блока считывания .

ζ© ьо сл 4·* □О

2. Коммутатор по π. 1, о τ л и чающийся тем, что узел изменения режима передачи выполнен на триггере, счетчике, блоке сравнения, элементе задержки, элементах И и эле-менте ПЛИ, выход блока сравнения соединен с информационным входом триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу элемента задержки, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с установочным входом счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, 5 выход элемента ИЛИ и единичный выход триггера подключены соответственно к первому и второму выходам узла изменения режима передачи, объединенные синхронизирующий вход триггера и ¹⁰ вход элемента задержки и входы блока сравнения подключены соответственно к первому, второму и третьему входам узла Изменения режима передачи.