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

Изобретение относится к измерительной информационной технике iH м жет найти применение в различных системах передачи и обработки информации . Известно устройство для сжатия информации, которое содержит блок памяти, блок сравнения функции, блок определения знака, блок сравнения аргумента и блок ключевых элементов I . Недостаток данного устройства в том, что оно не обеспечивает высокой точности восстановления поскольку не позволяет- фиксировать и формировать для передачи на приемную сторону точек локальных экстремумов. Наиболее близким по технической сущности к изобретений является ус ройство для сжатия информации, содержащее блок памяти, первый вход которого подключен к входной шине, первый выход и второй вход блока п мяти соответственно соединены с пе вым входом и первым выходом первого блока сравнения, второй вход которо го соединен с шиной управления апер турой функции, второй выход первого блока сравнения подключен к входу блока определения знака, выход кото рого соединен с первым входом блок ключевых элементов, выход которого подключен к выходной шине, второй блок сравнения.,, блок апертуры аргумента, входы которого соединены .с шиной управления апертурой аргуме та и с первым выходом блока памяти аргумента, входы которого соединеШ с выходами блока вьщеления тактовых импульсов, с третьим и четвертым входами блока памяти и с выходом блока определения знака, с .первым : ходом элемента И, с первым выходом первого блока сравнения и с первым выходом второго блока сравнения, второй выход которого и второй выход блока памяти аргумента подключены к пятому входу блока памяти и к второму входу элемента И, выход которого, второй выход блока памяти, третий выход второго блока памяти, шестой вход блока памяти и один из выходов блока .выделения тактовых импульсов подключены к второму, третьему, четвертому и пятому входам блока ключевых элементов, вход блока выделения тактовых импульсов соединен с входной шиной, четвертый вход блока памяти аргумента подключен к второму входу .второго блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом блока апертуры аргумента. Устройство позволяет точено фиксировать точки существенных отсчетов, необходимые для линейной интерполяции, и,в частности, выделять точки с амплитудой локальных экстремумов 2 . Однако известное устройство не позволяет определить точное время появления локального экстремума, так как количество тактовых импульсов между моментом попвления локального экстремума и моментом определения, что данная точка действительно локальньй экстремум, не является постоянным. ,Оно в широких пределах зависит от скорости изменения регистрируемого процесса и от величины апертуры. Вследствие этого снижается точность восстанов.пения измеряемых сигналов По принятие на приемной стороне существенным отсчетам. Кроме того, не удается производить оценку параметра в текущий момент времени (если, конечно, в текущий момент не вьщелен существенный отсчет). По принятым на приемной стороне существенным отсчетам восстановление производится назад: считается, что сигналы меисду существенными отсчетами можно аппроксимировать линейной функцией, т.е. изменения измеряемой функции от последнего существенного отсчета до текущего мбмента времени не восстанавливается. Это может существенно ;снизить оперативность управления течением измеряемого процесса. Целью изобретения является повышение достоверности информации путем фиксации времени появления существенного отсчета (и, в частности, локального экстремума) и обеспечения возможности оценки параметра на участке от последнего существенного отсчета до текущего момента- времени. Поставленнаяцель достигается тек чГто в устройство для сжатия. информации, содержащее блок памяти информа ции, первый вход которого соединен с входной информационной шиной и с первым входом блока выделения тактовых импульсов, первый выход которого подключен к перворду входу блока ключевых элементов первому входу блока памяти аргумента и к второму входу блока памяти информации третий вход которого соединен с вторым выходом блока выделения тактовьах импульсов и с вторым входом блока пгимяти аргумента, первый выход которого подключен к первому входу блока памяти апертуры аргумента, второй вход которого соединен с шиной управления апертурой аргумента, а выход - с первым входом блока сравнения аргумента, второй вход которого подключен к второму выходу блока памяти аргумента, третий вход которого соединен с вторым входом блока ключевых элементов, выход которого подключен к выходной информационной шине, третий вход блока ключевых элементов подключен к первому выходу блока памяти информацииJвторой выход которого соединен с первым входом блока срай нения функции, второй вход блока сравнения функции подключен к шине управления апертурой функций,первый выход - к входу селектора знака, второй выход - к четвертому входу блока памяти информации, к четвертому входу блока памяти аргумента и к первому входу первого элемента выход которого соединен с четвертым входом блока ключевых элементов, а второй вход - с выходом блока сравнения аргумента, введены второй элемент И и триггер, при этом единичный выход триггера подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с пер вым выходом селектора знака, второй выход которого подключен к пятому входу блока ключевьк элементов, выход второго элемента И соединен с третьим входом блока памяти аргумен та и вторым входом блока ключевых элементов, шестой вход которого сое динен с третьим выходом блока памяти аргумента, пятый вход которог подключен ;к ВЫХОДУ первого элемента- И, четвертый выход - к второму входу блока выделения тактовых импульсов f первый выход блока выделения тактовых импульсов соединен с входом установки нуля триггера, вхо установки е;аиницы которого подключен к второму выходу блока сравнения функции. И а чертеисе представлена структур ная схема предлагаемого устройства. Устройство для сжатия информации содержит входную информационную шину 1, блок 2 ввделения тактовых импульсов, блок 3 памяти информации, блок 4 памяти аргумента три гер 5, блок б ключевых элементов, выходную информационную шину 7, селектор 8 знака, блок 9 сравнения функций, шину 10 управления апертурой функции, элементы И 11 и 12, блок 13 памяти апертуры аргумента, шину 14 управления апертурой аргумента и блок -15 сравнения аргумента/Блоки, входящие в состав устройства могут быть выполнены различ;ным образом. Ниже приводятся вариан ты схемных реагений. блоков, которые были отмаркированы и проверены на предприятии. Блок 2 выделения тактовых импульсов включает элемент временной задержки, а также элемент выделения первого импульса и вычитания первого импульса из импульсной последовательности. Блок 3 памяти информации включает элемент ИЛИ и два ре-гистра1 -триггеров: входной регистр и регистр памяти. Блок 4 памяти аргумента включает в свой состав ДЕОичный счетчик, регистр)-триггеров, два дешифратора и элемент задержки. БЛОК б ключевых элементов включает элемент ИЛИ, регистр D -тр;иггеров, разрядные кл1очи и выходной формирователь, селектор 8 знака содержит элементы сравнения, D -триггер и элемент задержки. Блок 9 сравнеьия функции содержит два входных регистра, регистр апертуры, сумматор, элементы сравнения и элементы задержки. Блок 13 памяти апертуры аргумента содержит два регистра D -триггеров S апертуры и апертуры аргумента, схемы деления. Блок 15 сравнения аргумента содержит два входных регистра D -триггеров, сумматор, элементы сравнения и элементы задержки. Остальные блоки, входящие в- состав предлагаемого устройства для сжатия информации, являются стандартными и не требуют особых разъяснений. Входными данными устройства для сжатия информации являются сигналы датчиков в форме напряжения (аналоговая форма) или кодовых посылок (цифровая форма) , которые сопровож1даются тактовыми импульсами строго фиксированной частоты. Для простоты изложения предположим, что устЕ1ойство для сжатия ин-, формации обслуживает только -один . датчик (одноканальная система обработки) , который выдает кодовые посылки, а частота тактовь Х имнульсов, сопровоходающих каждую кодовую посылку, такова, что даже при наиболее быстром изменении входного сигнала разница в двух последовав тельно поступающих в устройство кодах не превышает единицы младшего разряда. В таком случае предлагаемое устройство для сжатия информации работает следующимобразом. Кодовые посылки с постоянным, известным числом разрядов, отражаг ющие сигналы датчика, поступают на вход устройства для сжатия информации последовательным(или параллель ным) кодом в сопровождении такто- вых импульсов по входной информационной шине 1. Тактовые импульсы, сопровождающие кодовые посылки, анализируются в блоке 2 выделения тактовых импульсов,.в котором ocyt;iecTвляется задержка тактовых импульсов на время, необходимое для преобрЬзований, а также разделяются на два выхода. На выход первого импульса поступает первый из тактовьах им.пульсов, поступивший после включения устройства, а также первый импульс после поступления внешнего входного сигнала. Все остальные так товые импульсы, сопрвдвождаюадие кодовые посылки, вьаделяются на другом выходе - выходе текущих импульсов. Каждая кодовая посылка запоминается во входном регистре блока 3 памяти информации Тоднако если вход ные сигналы имеют определенный вид, например параллельные кодовые посылки, неизменные между сопровождающими их тактовыми импульсами, необходимость во входном регистре отпадает, а в качестве его выходны сигналов используется непосредственно входная кодовая посылка). Рассмотрим вначале работу йредлагаемого устройства в момент посту ления первой кодовой посылки после включения системы измерений. Первая кодовая посыпка всегда являетйя существенной. После того, как код первой посылки сформировался на входном регистре блока 3 памяти информации, блок 2 выделения тактовых импульсов формирует импуль на выходе первого импульса. Этот импульс поступает в блок 3 памяти, где устанавливает . в -регистре памяти содержимое, равное содержимому входного регистра того же блока. Импульс- с выхода первого импульса блока 2 выделения тактовых импульсов, кроме того, поступает в блок 4 памяти аргумента, где производит установку в ноль .счетчика и регист ра, и в триггер 5, устанавливая нулевой запрещающий сигнал на его еди ничном выходе. Тот же импульс посту пает на блок б ключевых элементов, где открывает ключи для прохолсдения на выходную информационную шину 7 кода существенного отсчета .с выхода параллельного кода блока 3(существо изобретения не зависит от . того, какой, из двух регистров блока 3 подключается к выходу параллельного кода если подключен- входной регистр, то передача ведется в натуральном масштабе времени, а точное значение экстремума - рассчитывается, если же Наоборот подключен регистр памяти, то передаче подлежит точное значение локального экстремума, а момент его появления и величина текущего отсчета датчика - рассчитываются 5 пусть для определенности выбрана последняя ситуация) . Кроме кода существенного отсч.ёта на ту же выходную шину 7 поступйет код с выхода текущего вре мени блока 4 памяти аргумента /fa да ном случае - после установки в ноль этого блока - нулевой код), а также код из блока 8 определения знака (в данном случае вид данного кода безразличен, поскольку код, вьщанный блоком 4 памяти аргумента нулевой - не меняется при любом знаке этого кода). Следующие за первой кодовые посыл ки поступают по входной инфоряиационной шине 1 на блок ,3 памяти информации и на блок 2 выделения тактовых импульсов. При этом параллельный код входной кодовой посылки юрмируется на входном регистре блока 3 памяти информации. После этого на выходе текущих импульсов блока 2 выделения тактовых импульсов формируется задержанный тактовый импульс, поступающий в блок 3 и в блок 4, По импульсу, приходящему в блок 4, увеличивается на единицу содержимое счетчика этого блока, а по импульсу, лриходящему в блок 3, на его выходе двух кодов формируются коды входного регистра и регистра памяти. Эти два кода посту|пают на блок 9 сравнения функции. Блок 9 определяет модуль разности обоих входных кодов и сравнивает эту величину с допустимой величиной апертуры, установленной сигналами шины 10 управления апертурой функции. Если модуль разности не превосходит допустимого, блок 9 не выдает управляющих посылок, однако уже при превышений на единицу младшего разряда модулем разности допустимой величины, блок 9 выдает на выходе кода кодовые посылки, поступающие на блок 9 из блока 3. Эти коды подаются на селектор 8 знака, который определяет, какой из двух кодов больше. Если же код на входном регистре блока 3 превышает код на регистре памяти блока 3, то на информационном выходе блока 8 формируется логический ноль, а если больше.код на регистре памяти, то логическая единица. Этот результат сравнивается с кодом в запоминающем элементе селектора 8 и, спустя время задержки, заносится в этот запоминающий элемент. Если результат сравнения не совпадает с предыдущим сравнением, зафиксированньм в запоминающем элементе (т.е, в прошло.е сравнение был выделен локальный экстремум) ,-тЪ .спустя время фиксированной на выходе управления селектора 8 определения знака формируется импульс,, поступающий на первый вход элемента И 11, Триггер 5 находится S нулевом состоянии при первом сравнении знаков после выделения импульса на выходе первого, импульса блока 2 выделения тактовых импульсов и в единичном состоянии при любом другом сравнеНИИ знаков. Таким образом, при любом сравнении знаков, кроме первого, импульс с Выхода сравнения селектора 8, если он вьаделен, проходит элемент И 11 и поступает в блок 4 памяти аргумента и в блок б ключевых элементов.

В блоке 4 памяти аргумента по этому импульсу в регистр переносится содержимое счетчика,

В блоке б импульс открывает ключи 0 для прохождения на выходную информационную шину 7 кода существенного отсчета с выхода параллельного (сода блока 3, Кроме того, на ту же шину

7поступает код с информационного 15 выхода селектора 8 определения знака и код с выхода текущего времени блока 4 памяти аргумента. На выход .текущего времени блока 4 подключены вькоды счетчика, а на выходе парал- 20 лельного кода блока 3 сформирован код локального экстремума. Для того чтобы определить, какой отрезок времени отделяет появление локального экстремума от текущего момента, 25 достаточно помножить код на выходе текущего времени блока 4 на период тактовых импульсов (это очевидным образом можно выполнить после приемной стороны), Если на информационном выходе селектора 8 знака при- сутствует логический ноль, то дляопределения сигнала в текущий мо мент времени достаточно прибавить к коду на выходе параллельного кода блока 3 памяти величину апертуры 35 и величину сигнала, равную единице младшего раз ряда кода информации.

8том случае, если на информационном выходе селектора В знака присутствует логическая единица,для 40 определения сигнала в текущий момент времени достаточно вычесть

из кода на выходе параллельного кода блока 4 памяти величину апертуры и величину сигнала, рав- 45 ную единице младшего разряда кода информации. Поскольку все необходимее коды передаются на приемную сторону, расчеты не составляет труда выполнить на. приемной сп стороне.

Спустя требуемый для преобразоВаний период времени после выдачи блоком 9 кодовых посылок, на выходе управления этого блока появляется 55

импульс. Он перебрасывает в единичное состояние триггер 5, поступает на -первый вход элемента И 12, попадает в блок 3, где после необходимой задержки переписывает в . 60

регистр памяти содержимое входного регистра и подается в блок 4 памяти аргумента.

Если в регистре блока 4 нулевой.

код (что может быть только для слу- 65

чая,когда блок 9 первый раз импульс на блок 4 после формирования импульсного сигнала на выходе первого юшульса блока 2 выделени тактовых импульсов), то содержимое счетчика блока 4 переносится в регистр блока 4. Код с регистра блока 4 передается в блок 13 памяти апертуры аргумента. Кроме того, в блок 13 по шине 14 управления апертурой аргумента подается код относительно апертуры аргумента.

По этим двум величинам блок 13 памяти апертуры аргумента вычисляет абсолютную величину допустимого значения наибольшего отклонения аргумента.. Например, на шине 14 управления апертурой аргумента задан допуск 20%. Если на регистре блока 4 установлен код 20, то на выходе блока 13 формируется код 4 если ка регистре блока 4 установлен код 100, то на выходе блока 13 фомируется код 20 и так далее. Выхо ные потенциалы счетчика и регистра блока 4 памяти аргумента подключены к блоку 15 сравнения аргумента, котрый находит модуль их разности и сравнивает с кодом из блока 13 памяти апертуры аргумента. Если модул разности кодов счетчика и регистра блока 4 памяти аргумента превышает допустимое значение наибольшего отклонения аргумента, то блок 15 срав1нения аргумента вырабатывает сигнал логической единицы. При совпадении во времени этого сигнала и импульса на выходе управления блока 9 срав-. нения функции импульсный сигнал фор мируется на выходе элемента И 12. Этот сигнал переписывает в регистр блока 4 памяти аргумента содержимое счетчика того же блока. Кроме того, выходной импульс элемента И 12 подается на блок б ключевых элементов, где открывает ключи для прохождения на выходную информационную шину 7 кода существенного отсчета с выхода параллельного кода блока 3 кода с информационног выхода селектора 8 знака и кода с выхода текущего времени блока 4 памяти аргумента.

Кроме указанного импульс с выхрда управления блока 9 сравнения функции дополнительно осуществляет ,начальную установку счетчика в блоке 4 памяти аргумента: после j, задержки на время, достаточное для выдачи требуемых кодов на выходную шину 7 (если в этом есть необходимость) , импульс сбрасывает в ноль : содержимое счетчика в блоке 4 памяти аргумента.

Однако, в принципе, этот счетчик, как и любой другой,.может быть сброшен в ноль и другим путем:

при поступлении очередного импульса, если в счетчике установлены единицы во всех разрядах. При такой установке, которая не исключается при сл&бых изменениях входного сигнала, появляется методическая ошибка во времени Чтобы ее избежать, в блок . 4 памяти аргумента введен дешифратору который реагирует на единичное состояние во всех paapjwax счетчика. Уже следующий тактовый импульс не должен попасть в счетчик. Поэтому выход дешифратора соединен с входом управления блока 2 выделения тактовых импульсов, т.е. после того, как в счетчике оказались все единицы, следующий тактовый импульс блока 2 формируется на выходе первого тактового импульса. При этом, как было рассмотрено, происходит принудительная существенность текущего отсчета, а также начальная установка блоков 3 и 4 и триггера 5.

Применение изобретения повышает на 20-30% достоверность устройства и точностьвосстановления информации,.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ, содержащее блок информации, первый вход которого соединен с входной информационной шиной и с первьзм входом блока выделения тактовых импульсов, первый В4яход которого подключен к первому входу блока ключевых элементов, первому входу блока памяти аргумента и к второму входу блока памяти информации, третий вход которого соединен с вторым выходом блока выделения тактовых импульсов и с вторым входом блока йамяти аргумента, первый выход которого подключен к первому входу блока памяти апертуры аргумента, второй вход котарого соединен с шиной управления апертурой аргумента, выход - с первым входом блока сравнения,аргумента, второй . вход которого подключен к второму выходу блока памяти аргумента, третий вход которого соединен с вторым входом блока ключевых элементов, выход которого подключен к выходной информационной шине, третий вход блока ключевых элементов подключен jK первому выходу блока памятн информации, второй выход которого соединен с первым входом блока сравнё :ния функции, второй вход блока сравнения функции подключен к шине управления апертурой функции, первый выход - к входу селектора знака, второй выход - к четвертому входу блока памяти информации, к четвертому входу блока памяти аргумента и к первому входу первого элемента И, выход первого элемента И соединен с четвертым входом блока ключевых элементов, второй вход - с вьз. ходом блока сравнения аргумента, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности путем фиксации времени появления существенного отсчета, в устройство (Л введены второй элемент И и триггер, единичный выход триггера подключен с к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом селектора знака, второй выход которого подключен к пятому входу блока ключевых элементов, выход второго элемента И соединен с р третьим входом блока памяти аргумента и втоЕ входом блока ключеЛ вых элементов, шестой вход которо го соединен с третьим выходом блока йамяти аргумента, пятый вход котоN0 У1 рого подключен к выходу первого .элемента И, четвертый выход - к второму входу блока вьщеления такто:вых импульсов, первый выход блока ;Выделения тактовых импульсов соединен с входом установки нуля триггера, вход установки единицы которого ;подключен к второму выходу блока сравнения функции.