SU1571636A1 - Телеизмерительна система с управл ющей обратной св зью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может использоватьс  в системах телеметрии, телеуправлени . Цель изобретени  - повышение достоверности принимаемой информации. Система содержит вычислительный блок 6, блок 5 решени , источники 1 сообщени , блок 7 кодировани  обратного канала св зи, блок 15 пам ти, блок 12 хранени  числа повторов, счетчик 14 номера каналов, блок 11 синхронизации, приемник 10 решающих сигналов, преключатель 2, кодирующие блоки 3, 7, пр мой и обратной каналы св зи 4, 9. При этом по вл етс  возможность непрерывного слежени  за дисперсией суммарной погрешности восстановлени  полезных сообщений, котора  состоит из погрешности аппроксимации и погрешности от действи  помех в канале св зи, и поддержани  ее на заданном уровне за счет изменени  количества повторных посылок. 6 ил.

Description

фаг.1

Изобретение относитс  ,к информационно-измерительной технике и может быть использовано в телеметрии, телеуправлении и т.д.

Цель изобретени  - повышение достоверности принимаемой информации. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - структурна  схема блока решени ; на фиг.З - структур-,- нал схема вычислительного блока; на фиг. Ц - формат кодового сообщени ; на фиг.5 - схема кодирующего блока 3; на фиг. 6 - схема блока синхронизации.

Телеизмерительна  система Сфиг. Г) $ содержит последовательно соединенные источник 1 сообщени , переключатель 2, кодирующий блок 3, пр мой канал 4 св зи, блок 5 решений, вычислительный блок 6, кодирующий блок 7 (коди- 20 рование обратного канала св зи), модул тор 8, обратный канал 9 св зи, приемник 10 решающих сигналов, блок 11 синхронизации, блок 12 хранени  числа1 повторов, счетчик 13 повторов, 25 номер канала 14,блок 15 пам ти,выход 16 которого  вл етс  выходом всей системы.

Источник 1 представл ет собой на- бор датчиков, преобразующих измер емые величины 17 в нормированные электрические сигналы 18.

Переключатель 2 состоит из аналоговых ключей с дешифратором адреса.

Блок 5 решений (фиг.2) предназначен дл  цикловой синхронизации премни- ка, преобразовани  последовательного кода в параллельный, подстройки частоты и фазы тактового генератора когерентно с частотой и фазой тактового генератора передающей стороны, выда- .- чи данных и стробирующего импульса в вычислительный блок 6.

Блок 5 состоит из демодул тора 19, сдвигающих .регистров 20 и 21, фазового детектора 22, элемента 23 исключе- ни  служебных нулей, фильтра 24 нижних частот, генератора 25 тактовых импульсов, дешифратора 26 и счетчика 27 битов.

Вычислительный блок 6 (фиг.З) со- eg , держит блоки 28 и 29 обработки сигналов , перемножитель 30, сумматоры 31 и 32, регистр 33, преобразователь 34 кодов, узел 35 управлени , счетчик 36, преобразователь 37, выход блока ,.. 38, счетчики 39 и 40, формирователь сигнала и элемент сравнени  41, счетчик 42, элемент 43 сравнени , задат- чик 44 кода, генератор 45.

30

-

g ..

0

Блок 11 синхронизации (фиг.6) состоит из счетчиков 46 и 47, дешифратора 48, элемента ИЛИ 49, триггера 50, элемента И 51.

Кодирующий блок 3 (фиг.5) состоит из аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 52, регистра 53, мультиплексоров 54-56.

Кодирующий блок 3 работает следующим образом.

Аналоговый сигнал с выхода коммутатора 2 преобразуетс  в цифровую форму АЦП 52 и запоминаетс  в регистре 53. В начале цикла работы на вход выбора мультиплексора М1 56 подаетс  сигнал логической 1, а на адресные входы-кодовые комбинации 000-111 с выхода счетчика 46 блока 11. В результате кодова  комбинаци  цикловой синхронизации с информационных входов передаетс  на выход блока. После передачи символа цикловой синхронизации на вход выбора мультиплексора М1 56 подаетс  сигнал логического О, а на такой же вход мультиплексора М2 55 - сигнал логической 1 и на выход блока передаетс  номер канала, который поступает от счетчика 14. После передачи номера кода выбираетс  мультиплексор МЗ 54 и хран щийс  в регистре 53 код передаетс  на выход блока N раз.

Пр мой и обратный каналы 4 и 9 св зи состо т из передатчика, канала св зи и приемника и предназначены дл  передачи информации на рассто ние.

Блок 5 решени  работает следующим образом.

Фазовый детектор 22 выдел ет из приход щих от демодул тора последовательных данных сигналы синхронизации и подстраивает частоту генератора 25 синфазно с частотой передатчика. По переднему фронту синхросигнала последовательные данные записываютс  в регистр 20 сдвига. Если на выходах регистра 20 по витс  кодова  комбинаци  символа цикловой синхронизации 01111110, то на выходе дешифратора 26 по отрицательному фронту синхросигнала сформируетс  сигнал сброса счетчика 27 битов и запрос на обслуживание . Элемент 23 подсчитывает количество подр д идущих единиц и, если после п ти единиц приходит О, то на тактовые входы счетчика 27 и регистра 21 сдвига синхроимпульсы от генератора 25 не проход т и, еледовательно , 0 не записываетс  в регистр , а исключаетс . Таким образом, на приемной стороне осуществл етс  процедура декодировани , обратна  кодированию на передающей стороне. Счетчик 27 считает число информационных битов и после прихода восьми битов формирует строб записи в блок 6, данные в этот момент наход тс  на выходе регистра 21.

Исследование реальных каналов св зи показало, что помехи состо т из смеси двух случайных процессов, один из которых имеет вид флуктуации с нормальным законом распределени  (это тепловые шумы усилителей мощности, сбои младшего разр да и т.п.), другой процесс имеет импульсный характер, в общем случае произвольный и заранее неизвестный закон распределени , причем дисперси  второго процесса значительно выше первого. Дл  такого рода помех наиболее удачным алгоритмом обработки наблюдений  вл етс  алгоритм, содержащий элементы отбраковки больших выбросов и элементы усреднени  оставшихс  после отбраковки данных дл  борьбы с флуктуацион- ной составл ющей.

Блок 6 работает по следующему алгоритму. Провер етс  наличие символа синхронизации j. Принимаемые данные х .1 расставл ютс  в пам ти в вариационный р д

Xj f

ЈХ

W

}

-&

где j - индекс номера канала; N - число поворотов.

,xf,...,.,.,

X ,..., X : отбрасываютс  и в качестве оценки полезного сообщени  вычисл етс  винзорированное среднее

М-Еч

x six1; . (о

J

i

Дисперси  этой оценки D гстсг-Тч

Jh N(N-1)

1 vMryH)Y4 m

(1-21/ю4 Ј, J xj ; (2)

Аналогично вычисл ютс ,оценки полезных сообщений и дисперсии этих оценок дл  всех остальных каналов. Благодар  тому, что на приемную подсистему поступают сообщени  X ,, а + $ tX +§„, где а - полезный сигнал, посто нный во всех N

0.

5

посылках; . - реализаци  помехи в каждой посыпке, т.е. измен ютс  ТОЛБ- ко помехи. Таким образом, дисперси  оценки, вычисленна  по формуле (2),  вл етс  характеристикой условий передачи сообщений в данный момент времени. Следовательно, регулиру  число повторных передач N, можно обеспечить заданную дисперсию погрешности оценки от помех. В устройстве предлагаетс  использовать в качестве характеристики помех среднюю дисперсию

1 m

D 51 D- дл  плавной регулировки

п„ m j

числа повторов передач М.При возрастании помех в канале св зи увеличиваетс  число повторов в каждом канале , что приводит к увеличению интерQ вала дискретизации, который равен Т3 т-К-Тинф+ТСЙ, где Тинф - интервал времени, отведенный на передачу одной информационной посылки; ТСА- интервал времени, отведенный на передачу слуc жебной информации по всем каналак. Увеличение интервала дискретизации повлечет за собой увеличение дисперсии погрешности аппроксимации, котора  дл  1-го канала равна (при восстановлении полиномами нулевой сте0 пени)

Djah«p 26 El-RXJ-(Tj)J

где 6 - дисперси  полезного j-ro сигнала;

R ()- нормированна  коррел ционна  функци  JTTO сигнала. Числовые параметры Rx() известны априори (в отличие от веро тностных характеристик помех) и хран тс  в пам ти, а оценка значени  6 вычисл етс  в блоке 6. Дисперси  суммарной погрешности, равна  сумме дисперсий

1

DSJ--DJO+DJ.WP (Т:1ТЩ €Х -Ф +

+2&JJC1-R J-(T,) 03«Д О)

не должна превышать заданного значе- ни  D3oA Реша  уравнени  (3), можно вычисл ть число повторов N дл  каж-1- дого канала, но в качестве первой .составл ющей дисперсии погрешности- Djh предлагаетс  использовать усредненную характеристику помех D , аналогично и дл  второй составл ющей

дисперсии погрешности аппроксимации D-nnpследует использовать некоторую усредненную характеристику дл  всах Каналов Dann с учетом того, что интенсивности полезных сигналов близки друг к другу (иногда, например, малоактивные сигналы объедин ют в группу (кажда  группа занимает одну позицию ц общем переключателе 2). Введений Усредненных параметров Dn и Dntinynpo вычисление в блоке 6 и -приводит плавной регулировке числа повторов , следовательно, и к редким наруше- йи м синхронизации.

В случа х, когда недопустимо пре- ышение суммарной дисперсии погреш- Чости над заданной, усредненные параметры Dn и D „следует заменить на максимальные по всем каналам, т.е.

rv

}

Чнкс о 7/ Dj и °макс «пп D/ «пп которые можно определить в блоке 6 по

имеющимс  данным о величине D-n и D: nw В этом случае будет обеспечено Гарантированное значение дисперсии Суммарной погрешности и плавное регулирование числа повторов N.

Вычислительный блок 6 работает Следующим образом.

Сигнал запроса на обслуживание Переводит узел управлени  35 в режим приема сообщени . Узел 35 сбрасывает значени  счетчиков 40 и 42, записывает а счетчик 39 число повторов каждого сообщени  N с выхода преобразовател  кода 34, элемент 41 сравнени  сравнивает первый приход щий символ с кодом на выходе счетчика 40 номера канала и, если коды не совпадают , то переключаетс  счетчик 42 ошибок. После прохождени  всех М каналов счетчик-42 будет хранить число несовпадений символов синхронизации 17с номером каналов счетчика 40. Этр значение сравниваетс  элементом 43 сравнени  со значением кода на выходе задатчика 44 кодов и, если оно превышает это значение, то элемент 43 сравнени  выдает на узел 35 сигнал об ошибке синхронизации - тогда прин тые отсчеты отбраковываютс . Синхросигналы от дешифратора 26 сигнализируют узлу 35 и приеме очередного символа, уменьша  каждый раз значени счетчика 39. Каждый раз, когда значение счетчика 39 становитс  равным нулю, происходит перезапись в счетчи значени - N из узла 35 и переключение счетчика 40. Выходной код счетчика

,

5

п

5

0

5

40  вл етс  кодом номера канала j, по которому в формирователь 37 сигнала выбираетс  вид коррел ционной функции. Номер прин того отсчета j в канале подаетс  на адресный вход блока 28 обработки, а значение отсчета - на его информационный вход,- ко- торый за врем  приема последовательности отсчетов одного канала формирует оценку винзорированного среднего X и дисперсии 6 принимаемого сообщени . Эти значени  сохран ютс  в блоке 28 обработки во врем  приема j+1 сообщени . За это врем  в блоке 29 обработки вычисл етс  оценка дисперсии аппроксимации сообщени  6ХО(. В устройстве 30 перемножени  эта оценка умножаетс  на величину 1-R (n t)} , где значение п определ етс  счетчиком 36, на вход которого поступают тактовые сигналы от генератора 45 через промежутки времени, равные Ј. Выходна  дисперси  аппроксимации j канала Da- складываетс  с дисперсией помехи j канала D п в сумматоре 31, в регистре 33 после суммировани  по всем каналам будет находитьс  значение опенки дисперсии D, которое  вл етс  интегральной оценкой качества передачи и восста- човлени  информационного сообщени . В преобразователе кодов значению этой оценки ставитс  в соответствие значение числа повторов N, причем функци  преобразовани  передач N и восстановлени  передаваемого сообщени .

Блок 1 I синхронизации работает следующим образом.

Тактова  частота с выхода генератора 25 переключает счетчик 46. Кодовые комбинации на выходе счетчика вызывают подключение одного из входов мультиплексоров к выходу блоков 11 и, таким образом осуществл   преобразование параллельного кода в последовательный . Сигнал переноса счетчика 46 переключает счетчик 47. В начальный момент времени счетчики 46 и 47 наход тс  в нулевом состо нии , дешифратор 48 формирует сигнал логической 1 выбора мультиплексора 56. После передачи кода цикловой синхронизации счетчик 47 переключаетс  в следующее состо ние и дешифратор подключает мультиплексор 55. После передачи кода номера канала дешифра- тор формирует сигнал на одном из старших выводов и через элемент ИЛИ 49 подключает мультиплексор 54. Число состо ний счетчика 47, дешифратора 48 и входов элемента 49 больше, чем максимальное число повторов передачи значени  параметров в i-м кнале .

Блок начинает работу с поступлени  сигнала синхронизации данных от счетчика 27 приемника 10 на вход триггера 50. Триггер устанавливаетс  в единичное состо ние и разрешает работу счетчиков 47 и 46. Сигнал переноса счетчика 47 через элемент И 51 поступает на вход счетчика 13 повторов и вызывает его переключение. Переключение счетчика 13 запрещает элемент И 51 во врем  передачи символа цикловой синхронизации и передачи кода номера канала.

Блок 12 хранени  запоминает двоичный код числа повторов. Счетчик 13 выполнен на основе реверсивных счетчиков с предварительной установкой начала счета. Блок 15 служит дл  св зи телеизмерительной системы с устройством регистрации данных.

Телеизмерительна  система работае следующим образом.

Аналогова  информаци  с датчиков 1 поступает через переключатель 2 на кодирующий блок 3 и с его выхода через канал 4 св зи на блок 5, где преобразуетс  в параллельный код и передаетс  в вычислительный блок 6. Формат сообщени  (фиг.4) представл ет собой последовательность кодовых комбинаций цикловой синхронизации (16) в начале сообщени  кода номера канала (17) измерительной информации (18), повторенной N раз. Заканчиваетс  сообщение кодом цикловой синхронизации. Синхронизаци  сообщени  на приемной стороне провер етс  кодом номера каналов j(17),j 1-m, где m - общее число каналов. Все сообщение записываетс  в буферную пам ть блока 6 и одновременно производитс  его обработка. Если большинство символов синхронизации каналов сбиты и длина сообщени  не соответствует расчетной, то сообщение отбрасываетс , если же не совпадают лишь некоторые коды j, то считаетс , что нарушени  синхронизации нет. Прин тое сообщение обрабатываетс  блоком 6 в соответствии с приведенным алгоритмом. После окончани  расчета блок 6 выдает сигнал кодирую0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щему блоку 7 начать передачу символов цикловой синхронизации. После сн ти к этого сигнала блок 6 записывает в регистр блока 7 информацию из пам ти и заканчивает передачу выдачей сигнала блоку 7, по которому вывод тс  символы цикловой синхронизации.

Обмен с блоком 7 происходит по сигналу готовности блока 7 к приему новой информации. Закодированна  блоком 7 информаци  через модул тор 8 и через обратный канал 9 св зи поступает на вход приемника 10. Информаци  из-,регистра блока 10 переписываетс  в блок 12 и на этом цикл приема по / обратному каналу 9 заканчиваетс .

Счетчик 13 считает импульсы, приход щие от блока 11, и при достижении нулевого значени  переписывает по входам начальной установки код числа повторов N, который хранитс  в блоке 12. Одновременно счетчик 13 выдает импульс переключени  на счетчик 14, который подключает с помощью переключател  2 следующий измерительный канал к блоку 3 кодировани .

Блок 11 синхронизации определ ет конец цикла передачи, передает в канал св зи кодовую комбинацию цикловой синхронизации и переходит в режим ожидани  сигнала начала передачи нового сбобщени . Таким образом может быть прием нового сообщени  по обратному каналу св зи и запись нового значени  N в блок 12.

Claims (1)

1. В телеизмерительной системе повышаетс  точность за счет осуществлени  непрерывного слежени  за дисперсией суммарной погрешности восстановлени  полезных сообщений, котора  состоит из погрешности аппроксимации и погрешности от помех в канале св зи, и непрерывного регулировани  дисперсии суммарной погрешности восстановлени  за счет изменени  количества повторных посыпок в соответствии с реальными услови ми передачи по каналам св зи. Формула изобретени 

   Телеизмерительна  система с управ- л ющей обратной св зью, содержаща  источники сообщений, выходы которых подключены к одноименным входам группы переключател , выход которого с&еди- /нен с первым входом первого кодирующего блока, выход которого через пр мой канал св зи подключен к входу блока решений, блок пам ти, модул тор , выход которого через обратный канал св зи соединен с входом приемни- ка решающих сигналов, о т л и ч а - ю щ а   с   тем, что, с целью повыше- HHBJ достоверности принимаемой информации , в него введены вычислительный блок, второй кодирующий блок, блок хранени  числа повторов, счетчик повторов , блок синхронизации и счетчик номера канала, выход которого соеди- не с входом переключател , вторым вхбдом первого кодирующего блока и первым входом блока синхронизации, первый и второй выходы которого под

   5

   ключены соответственно к тактовому входу первого кодирующего блока и счетчика повторов, выход которого соединен с входом счетчика номера канала, выход приемника решающих сигналов через блок хранени  числа пов торов подключен к входу счетчика повторов , выходы группы блока решений подключены к соответствующим входам вычислительного блока, выход которого и блока решений соединены соответственно с первым и вторым входами второго кодирующего блока, выход которого подключен к входу модул тора.

   19

   20

   26

   / ч

   I

   Фиг. 2

   JL

   28

   27

   -

   23

   21

   I

   / ч

   Q N 03 02

   /6

   Ш

   02

   18

   01

   ШНВН

   /7

   - Iff

   ft

   t

   Фиг.Ь

   к б х. 6/г 4

   Фи&.5

   J