Устройство для сжатия информации Советский патент 1983 года по МПК G08C19/28 G08C15/06 

ны соответственно с вторыми и третьими входами регистра коэффициента нижнего допуска и регистра коэффициента верхнего допуска, одиннадцатый и двенадцатый выходы программно-временного блока соединены соответственно с третьими входами первого и третьего блоков сравнения и третьими входами второго и четвертого блоков сравнения, в.ыходы второго и четверi того блоков сравнения соединены с четвертыми входами соответственнорегистра коэффициента верхнего допуска и регистра коэффициента нижнего допуска, тринадцатый выход программно-временного блока соединен с четвертым входом выходного регйст.ра, выход которого соединен с выхо/1ОМ устройства, вторые входы буферГного блока памяти и программно-временного блока подключены ср тветственно к инфор.мационно,му и управляющему входам устрой ства.

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и . предназначено для сжатия цифровой телеметрической информации. Известно устройство для сжатия информации, содержащее аналого-цифровой йреобразователь, первый вход котйрог о подключен к входу устройства, а выход соединен с первым входом блока выдачи существенных значений, выход которого подключен к первому входу блока памяти, блок управления, вь1ходы которого соединены с вторыми входами аналого-Цифрового преобразователя, блока выдачи существенных значений и блока памяти, выход блока памяти подключе к выходу устройства, блок вычитания квадратор, усреднитель, блок сравнения и блок задания погрешности, первый и второй входы блока вычита ния подключены соответственно к пер вому входу и выходу блока выдачи существенных значений, выход блока вычитания соединен через квадратор с входами усреднителя, выход котор го соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого со динен с выходом блока задания погрешности, а Выход - с Входом блока управления ij. , Недостатком данноах устройства является невысокий коэффициент сжатия.. Известно также устройство для сжатия информации, содержащее ключ, информационный вход которого соединен с источником сигнала, таймер, выходы которого соединены с первыми входами блока управления, регистр сдвига, выходйой регистр, регистры допустимых минимальных и максимальных значений выборок, регистр апертуры, регистр значений существенных выборок регистр текущих значений выборок, триггер, блок сравнения, арифметический блок, регистры привращений лимитирук«цих линий, выход и выход регистра сдвига объединены и соединены с первыми входами арифметического блока, блока сравнения,; регистра текущих значений выборок и регистров приращений лимитирующих линий, выходы регистра текущих значений выборок, регистров приращений лимитирующих линий и регистра существенных значений выборок соединены с первыми входами арифметического блока и блока сравнения, выход выходного регистр.а соединен с вторыми входами арифметического блока и первыми входами регистра существенных значений выборок, регистра апертуры и регистров допустимых минимальных и максимальных значений выборок, выходы регистру апертуры и регистров допустим1-ах минимальных и максимальных значений выборок соединены с вторыми входами арифметического блока и блока сравнения, выход арифметического блока соединен с первыми входами регистра сдвига и выходного регистра, выход блока сравнения соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с вторым входом блока управления, выходы которого соединены с соответствующими входами ключа, триггера, регистра сдвига, выходного регистра, регистра допустимых минимальных и максимальных значений выборок, регистра существенных значений выборок, регистра апертуры и регистров приращений лимитирующих линий 2j , Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент сжатия. Так как алгоритм сжатия основан на аппроксимации стыкующимися отрезками. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является быстродействующее устройство ежа-. тия цифровых данных на основе линейной экстраполяции, содержащее регистр начального отсчета, регистр верхнего допуска, регистр нижнего допуска. регистр приращения, сумматор,цифроаналоговые преобразователи верхнего и нижнего допусков, цифро-аналоговый преобразователь приращенйй, измерители разности, счетчик числа тактов блок формирования опорного напряже ния и устройство управления, причем вход устройства- соединен с входом регистра начального отсчета и с вхо дом сумматора, выход сумматора подключен к входам регистра верхнего допуска, регистра нижнего допуска , и регистра приращения, выход регист : начального отсче та соединен с входом сумматора, выход регистра верхнего допуска соединен с входом сумматора и входом цифро-аналогового преобра зователя верхнего допуска, выход регистра нижнего допуска соединен с входом сумматора и входом цифро-ана логового преобразователя нижнего допуска, выход регистра приращения подключен к выходу цифро-аналоговог преобразователя- приращений, выход цифро-аналогового преобразователя верхнего допус)ка соединен с входом измерителя разности верхнего допуск цифро-аналоговый преобразователь ни него допуска соединен с входом изме рителя разности нижнего допуска,, цифро-аналоговый преобразователь пр ращений соединен с входами Измерите лей разности верхнего и нижнего допусков, выход измерителя разности верхнего допуска соединен с входом сумматора, выход измерителя разност нижнего допуска соединен с входом сумматора, устройство управления подключено к входам регистра началь ного отсчета сумматора и счетчика тактов, выход счетчика тактов соеди нен с входом блока формирования опорного напряжения выход блока формирования опорного напряжения соединен с входами цифро-аналоговых преобразователей верхнего и нижнего допусков, выход сумматора подключен к выходу устройства з . Недостатками указанного устройст являются большая погрешность восста новления сигнала, так как операции умножения и определения разности производятся в аналоговой форме, и невысокий коэффициент сжатия, особенно для процессов, не сохраняющих ПОСТОЯННЫЙ знак второй производной, так как в устройстве применен алгоритм сжатия с аппроксимацией стыкующимися отрезками. Целью изобре-тения является пЪвышеыие точности .и коэффициента схсатия информации, т.е. информативности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сжатия информации, содержащее программновременный блок, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно реверсивного счетчика тактов и регистра начальной выборки, первый вычитатель, сумматор, блок задания апертуры, регистр коэффициента верхнего допуска, регистр коэффициента нижнего допуска, первый блок сравнения и выходной регистр, введены буферный блок памяти, -per гистр предыдущей выборки, рехистр последней выборки, второй, третий и четвертый блоки сравнения, второй вычитатель, делители, умножители, :элемент И и усреднитель, выход бу,ферного блока памяти соединен с первым входом регистра последней выборки, выход которого соединен с первым входом первого вычитателя и, первым входом регистра предыдущей выборки,, выход которого соединен с вторым входом регистра начальной выборки, выход регистра начальной выборки соединен с первым входом выходного регистра и вторым входом первого вычитателя, выход которого соединен с первыми входами сумматора и второго вычитателя, вторые входы которых подключены к выходу блока задания апертуры, выход сумматора соединен с первыми входами первого .делителя, первого и второго блоков сравнения, выход второго вычитателя соединен с первыми входами второго делителя, третьего и четвертого бло,ков сравнения, выход -первого делите ля соединен с первым входом регистра коэффициента верхнего допуска, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом усреднителя, и вторыми входами второго и третьего блоков сравнения, выход второго делителя соединен с первым SKOROM регистра коэффициента нижнего допуска, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого блоков .сравнения и усреднителя, выход которого соединен с вторым входом выходного регистра, выходы первого и третьего блоков сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первым входом программно-временно-го блока, третий выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти и вторым входом регистра последней выборки, третий вход которого подключен к четвертому выходу программно-временного блока, пятый и шестой выходы программновременного блока соединены соответственно с вторым входом регистра предыдущей выборки и третьими входами регистра начальной выборки и , регистра предыдущей выборки, седьмой и восьмой выходы программно-временного блока соответственно соединены с вторым и третьим входами реверсивного счетчика тактов,, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго делителей, вторыми входами первого и второго умножителей и третьим входом выходного регистра, девятый и десятый выходы программно временного блока соединены соответственно с вторыми и третьими входами регистра коэффициента нижнего допуска и регистра коэффициента верхнего. допуска,одиннадцатый: и двенадцатый выходы программно-временного блока соединены соответственно о третьими входами первого и третьего блоков сравнения и третьими входами второго и четвертого блоков сравнения, выходы второго и четвертого блоков сравнения соединены b четвертыми входами соответственно регистра коэффициента верхнего допуска и. регистра коэффициента нижнего допуска тринадцатый выход программно-временного блока соединен с-четвертым входом выходного регистра, выход- которого соединен с выходом устройства, вторые входы буферного блока памяти и Программно-временного блока подключены соответственно к информацион ному и управляющему входам устройств Цель изобретения достигается примемением алгоритма сжатия с полиноми нальнОй интерполяцией первого порядка нестыкующимися отрезками и тем, . что вместе Ыифро-аналоговых преобразователей,, измерителей разности, блр ка формирования опорного натпряжейия в устройство введены регистр последней выборки, регистр йредыдущей выборки, второй вычитатель, первьай и второй делители, первый и йторой умножители, второй, третий и четвертый блоки сравнения, усреднитель и элемент И. . Суммагор, усреднитель, внчитателй делители, умножи,телй и бЛоКи сравнения являются комбинационными с приме нением аппаратных методов ускорения Выполнения соответствующих операций, что обеспечивает высокое быстродействие и простоту управления работой этих блоков, Устройство реализует следующий алгоритм, 1,Запоминается начальное значе. ние выборки F . 2.По приходу значения следующей выборки F определяются коэффициенты допуска . iS Pi-Fo-S где n - номер такта при условий, ; что для F(5 n 0, т.е. 8-апертура, В - индекй верхний, Н - индекс нижний. 3,Запоминаются значения коэффициентов допуска И . 4.Вычисляются экстраполированные допустимые граничные значения приращений(nMV, , KH-(VJ+). 5, По приходу о ередной выборки F,-4/определяются граничные значения, приращений ne Fu,, Пн Тд 1-Ро-8. б. Определяются условия в Ч i П„ Пвд. а) Если оба условия выполняются, Выборка считается несущественной. Определяются новые коэффициенты допускаTtg 57П k . - « U+AlH-nTT : 3ап51минаются: если , то Kg/ K(,4d8 если ПдгП.вд, то значение Kg остается прежним; если П(,Пнд, то Кц. К(а)н f если П(,Пдд, то значение К,, остается прежним. Далее работа начинается с пункта 4, .6) Бели хотя бы одно из условий (1), (2)не выполняется, то предыдущая выборка считается существенной. Вычисляется осредненное значение приращения ,,„.,,., KB. На аыход устройства передается осредненное значение приращения, позволяющее восстановить конец ап., проксимирующего отрезка, значение существенной вы&орки и номер такта. Значение переданной выборки запо1минается как начальное, и рабрта устройетва повторяется сначала. На чертеже преяста.влена структурная схема устройства для сжатия информации . Устройство содержит буферный блок 1 памяти,,. регистр 2 последней выборки, регистр 3 предьиущей выборки, первый вычИтатель 4, регистр 5 начальной выборки выходной регистр 6, сумматор 7, второй вычитатель 8, блок 9 задания апертуры, первый дедитель 10f первый блок 11 сравнения, второй блок 12 сравнения,-второй делитель 13, третий блок 14 сравнения, четвертый блок 15 сравнения.

регистр 16 коэффициента верхнего допуска, первый умножитель 17, усреднитель 18, регистр 19. коэффициента нижнего допуска, второй умножитель 20, программно-временной блок 21, реверсивный счетчик 22:тактов, элемент И 23.

Устройство работает следующим образом.

С управляющего входа устройства подается сигнал,запускающий программно-временной блок 21. Блок 21 реализует синхронное управление устройством.

Первая операция - запись значения первой выборки из- блока 1 в регистр 2 последней выборки. Для реализации этой операций блок 21 формирует на первом выходе сигнал, который открывает выходной регистр блока 1 и вход регистра 2 последней выборки.

Вторая операция - запись содержимого регистра 2 последней выборки в регистр 3 предыдущей . Для 5того блок 21 формирует сигнал на четвертом выходеf который открывает выход регистра 2 последней выборки и сигнал на пятом выходе, который открывает вход регистра 3 hpeдыдstt eй выборки..

Третья операция - запись содержимого регистра 3 предщцущей выборки в регистр5 начальной выборки. Для этого блок 21 на шестом выходе формирует сигнал который открывает (ВЫХОД регистра, 3 предыдущей выборки и вход регистра 5 начальной выборки.

Четвертая операция - обнуление реверсивного счетчика 22 тактов. Для этого блок.21.на первом выходе формирует сигнсШ, обнуляющий реверсивный счетчик 22 тактовW

Пятая операция - ввдача на выход устройства Значения начальной выборки и номера такта. Осредненное зна:чение приращения в этой посылке не имеет смысла. Для этого блок 21 формирует сигнал На шестом выходе, открывающий выход регистра начальной выборки 5, и на тринадцатом выходе, открывающий выходной регистр 6.

Шестая операция - запись из блока 1 значения очередной выборки в ре-г гистр 2 последней выборки. Для этого как и в первой операции, блок 21 формирует сигнал на четвертом выходе

Седьмая операция - установление реверсивного счетчика 22 такта в состояние п+1. Для этого блок 21 формирует на седьмом выходе сигнал, поступающий на вход сложения реверг сивного счетчика 22 такта.

Восьмая операция - определение коэффициента допуска Я этого блок 21 формирует на четвертом выходе сигнал, открываиощий выход регистра 2 последней выборкиj. на пятом выходе сигнал, открывающий

выход регистра 5 начальной выборки. fta выходе первого вычитателя 4 устанавливается .значение разности . На выходах сумматора 7 и второго вычитателя 8 устанавливаются значения соответственно

; (Pi-F bSHU;-Fo)-8.

На выходах первого и второго делй| лей 10 и 13 устанавливаются

0 ственно значения К и К,-ц .

Девятая операция - запись коэффициентов и в соответствующие регистры 16 и 19 коэффициентов верхнего и нижнего допусков. Для этого

5 блок 21 на девятом выходе формирует сигналуоткрывающий выходы регистров 16 и 19

Десятая операция - запись содержимого регистра 2 последней выборки

0 в регистр 3 предыдущей выборки и установление реверсивного счетчика 22 тактов в состояние n-fl. Для I этого блок 21 фоЕФШрует сигналы на ;четвертом, и седьмом выходах.

5

Одиннадцатая операция - запись значения очередной выборки блока 1 в регистр 2 последней выборки и вычисление экстраполированных допус: тимых граничных значений приращений .

0 :П8д и Пцд. Длй этого блок 21 форми;рует сигналы на девятом и десятом выходах. Выходы регистров 16 и 19 коэффициентов верхнего и нижнего . допусков открываются. На выходах первого и второго умножителей 17 и

5 20 устанавливаются значения Пдд и. Пцд соответственно. Сигнал яа дeqятЬм выходе блока 21 присутствует до конца цикла, если выборка окажется ;существенной (с выхода элемента И 23

0 снимается логический ноль), или же до записи в регистры 16 и 19 коэффициентов верхнего и нижнего допусков новых значений коэффициентов (если . эТо будет нужно) в случае несущест5венной выборки (с выхода элемента ,И 23 знимается логическаяединица).

Двенадцатая операция - вычисление граничных значений приращений П,, Иц. и новых коэффициентов допуска ,

0 I(i + )4 этого блок 21 формирует сигналы на втором и четвертом выходах. На входы первого вы ита-теля 4 устанавливается значение F,%|- Fg. На выходах сумматора 7 и второго

5 вычитателя 8 устанавливаются значения П0 (F - Го)+8и Пц (F.,4f Fg )- S соохветствбнно. На выходе ;первого и второго делителей 10 и 13 устанавливаются значения новых коэффициентов допуска K(u,)B и К(4Чнхч

0 соответственно. Сигналы на втором и четвертом выходах блока 21 присутствуют до получения сигнала с выхода элемента И 23, если этот сигнал. ,логический нуль, или до записи в

5

регистры 16 и 19 коэффициентов верхг него и нижнего допусков (если это нужно) новых значений коэффициентов в случае поступления с выхода элемента И 23 логической единицы.

Тринадцатая операция - проверка условий (1) и (2) по алгоритму. Через время с момента начала выполнения двенадцатой операции, достаточное для установления на первом и третьем блоках 11 и 14 сравнения результатов проВерки условий (1) и (2) соответственно, на, одиннадцатом выходе блока 21 формируется сигнал, который открывает выходы первого и третьего блоков 11 и 14 сравнения,

а) Если с выхода элемента И 23 снимается логический ноль, т.е. одно из условий (1) или (2) не выполняется, то предыдущая выборка счита- „ ется существенной. Сначала блок 21 формирует на пятом выходе сигнал, который открывает выход регистра 3 предыдущей выборки и выход регистра 5 начальной выборки, т.е. производится запись значенияпредыдущей выборки в регистр 5 начальной выборки, и на восьмом выходе сигналу который устанавливает в. реверсивном . . счетчнке 22 тактов номер, соответствующий такту прелйдцущей выборки. /

через время,дрстйточное для установлейия на усреднителе 18 значения oct редненного приращения П ,блок 21 выра батываёт сягнал на пятом и тринадцатом выходках. На выходной регистр 6 записывается значение существенной выборки, оередненноё значение йрираг щевия и номер такта. После этого блок 21 на первом выходе формирует сиТнал, обнуляющий реверсивный тактов. Далее работа устройства,повторяется с седьмой операции.

8 ) Ьсли с выхода элемента vT 23 снимается логическая единица, т.е. оба условия (1) и (2) выполняются, то выборка считается несущественной

Блок 121 на двенадцатом выходе формирует сигнал, открывающий выходы второго и четвертого блоков 12 и 15 сравнения. Во втором блоке 12 сравнения проверяется условие . . Если оно выполняется, то в регистр 16 коэффициента верхнего Допуска записывается значение новог коэффициента с выхода, первого делигтеля 10, так как открывается вход регистра 16, в противном случае содержимое регистра 16 коэффициента верхнего допуска не меняется. В четвертом блоке 15 сравнения проверяется условие . -. Если оно выполняется, то значени нового коэффициента нижнего допуска с выхода второго делителя 13 записывается в. регистр 19 коэффициента нижнего допуска, так как вход последнего открывается, в п ютивном случае содержимое регистра 19 коэффициента нижнего допуска остается прежним.

Далее работа устройства повторяется с десятой операции.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает сжатие цифровой информации без дополнительньзх существенных ошибок, ем гарантируется ожндаемая погрешность восстановления процесса и высокая информативность устройства (высокий коэффициент Сжатия).Применение аппаратных методов второго порядка ускорения умножения и деления позволяет обеспечить достаточное быстродействие предложенного устройства.

UHipopftatfuoHHb/u 8код