Телеизмерительная система Советский патент 1984 года по МПК G08C19/00 G08C15/00 

00

х о

4 СО

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, может быть применено в телеметрии и .телеуправлении.

По основному авт.св. № 805380 известна телеизмерительная система, содержащая на передающей стороне N датчиков, выходы которых подключены к входам блока прямого ортогональног праобразования Уолша,выходы которого соединены с входами коммутатора, первый выход которого непосредственно, а второй выход через аналого-цифрово преобразователь соединены соответственно с первым и вторыми входами блока считывания, выхс5д блока считывания через передатчик подключен к каналу связи, на приемной стороне к каналу связи подключен блок промежуточной памяти, первый вьгход которого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, второй выход - с входом дешифратора адреса, блок вычитания, выход которого соединен непосредственно и через фильтр нижних частот соответственно с первым и вторым входами блока сравнения и в каждом из N информационных каналов блок памяти, ключ и элемент И, выход которого соединен с первым . входом блока памяти, вьгход которого соединен с первым входом ключа, выходы ключей всех информационных канало объединены и соединены с первым входом блока вычитания, выход цифро-ана логового преобразователя соединен со вторым входом блока вычитания и с объединенными вторыми входами блоков памяти информационньгх каналов, выход блока сравнения соединен с объединенными первыми входами элементов И, выходы дешифратора адреса с объединенными вторьми вхрдами элемента И и ключа соответствующих информационных каналов, выходы блоков памяти информационных каналов с соответствующими входами блока обратного ортогонального преобразования Уолша, выходы которого соединены с выходами системы Clj.

Недостатком известной системы является большая погрешность при высоком уровне сбоев.

Цель изобретения - повышение точности телеизмерительной системы при высоком уровне сбоев.

Указанная цель достигается тем, что в телеизмерительную систему

введены блок определения дисперсии сигнала, блок определения дисперсии шума и в каяадый из N информационных каналов фильтр нижних частот, первый вход и выход которого подключены соответственно между выходом блока памяти и соответствующим входом блок обратного ортогонального преобразования Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока определения дисперсии сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одного из информационных каналов, (N-1) выходы блока .обратного ортогонального преобразования Уолша подключены к выходам системы, N-й выход подключен к входу блока определения дисперсии шума, выход которого соединен с объединенными третьими входами фильтров нижних частот всех информационных каналов.

Благодаря этому в каждом информационном канале реализуется режим фильтрации, близкий к оптимальному.

На чертеже изображена структурная схема системы.

Телеизмерительная система содержи на передающей стороне датчики I, бло 2 прямого ортогонального преобразования Уолша, коммутатор 3, аналогоцифровой преобразователь 4, блок 5 считывания, передатчик 6, канал 7 связи, на приемной стороне блок 8 промежуточной памяти, цифроаналоговы преобразователь 9, дешифратор 10 адреса, информационные-кайалы II, состоящие из элементов И 12, ключей 13 блоков 14 памяти и фильтров 15 нижних частот, кроме того, система .содержит фильтр 16 нижних частот, блок 17 вычитания, блок 18 сравнения, блок I9 определения дисперсии сигнала, блок 20 определения дисперсии шума, блок 21 обратного ортогонального преобразования Уолша. Датчики I преобразуют входные тели етрируемые параметры в нормированный сигнал, например напряжение постоянного тока. Один из датчиков 1 формирует эталоин5по величину (например, первый).

Блок 2 прямого и блок 21 обратного ортогонального преобразования Уолта выполняют функций линейного ортогонального преобразования X((t|, C(t)Wx(t| 1 h где W и W - матрицы прямого и обратного преобразования Уолша (W ), и легко реализуются на основе сумматоров, так как элементы матрицы W W принимают значения 1. Коммутатор 3 является адаптивным в нем на каяэдом такте определяется канал с максимальной погрешностью аппроксимации сигнала, который подключается на вход преобразователя 4 Блок 5 считьгоания предназначен для преобразования параллельного кода в последовательный, передатчик 6 и канал связи 7 - для передачи информации на расстояние, блок 8 промежуточной памяти - для формиро вания кода адреса (первый выход) и кода отсчета (второй выход) и pea лизуется на основе сдвигающего ре гистра. Преобразователь 9 формирует на своем выходе аналоговое напряжение, соответствующее коду на входе, де шифратор 10 адреса - логический сигнал 1 на одном из своих выходо в соответствии с входным кодом, эле менты И Г2 - сигнал 1 при появлении сигналов 1 на обоих своих входах. . Ключи 13 служат для передачи вхо ного напряжения на свой выход при появлении сигнала 1 на управляющем втсоде. Блоки 14 памяти предназначены дл запоминания на своем выходе входног напряжения, фильтры 15 нижних часто для сглаживания входных сигналов. Граничная частота фильтров 15 изменяется в соответствии с напряжения на их управляющих вторых входах: граничная частота увеличивается при возрастании напряжения на входе, связанном с блоком 19, и уменьшается при возрастании напряжения на. входе, связанном с блоком 20. Блоки 19 и 20 могут быть реализованы последовательным соединением квадра-. тора и усредняющего устройства tZ). Фильтры 15 регулируются на основе знания уровня шума (суммарной погрешности) и уровня полезного сигнала. В каждый момент граничная частота устанавливается такой, чтобы минимизировать суммарную погрешность, состояющую из погрешности от ограничения спектра сигнала, погрешности от задержки сигнала на время запаздывания фильтров и сглаженных погрешностей сбоев и дискретиз ации. Фильтр 16 нижних частот предназначен для сглаживания последовательности входных импульсов, полоса воспроизводимых фильтром нижних частот должна быть существенно меньше, чем тактовая частота всего устройства. При этом коэффициент передачи фильтра должен быть таким,чтобы из входной последовательности одинаковых импульсов формировалось постоянное напряжение с амплитудой, равной утроенной амплитуде входных импуль- сов.Такое соотношение необходимо для обнаруз ения одиночных сбоев отсчетов или адресов телеметрируемых сигналов при адаптивной дискретизации на основе нулевой экстраполяции. Блок 1ч вычитания формирует на своем выходе модуль разности напряжений, имеющихся на его входах, блок 18 сравнения формирует на выходе сигнал 1, если напряжение на его вто- ром входе больше, чем напряжение на первом входе, в противном случае выходной сигнал блока сравнения соответствует логическому нулю. Блоки 19 и 20 определения дисперсии соответственно сигнала и шума определяют уровень полезности сигна ла и шума соответственно. Блок 20 стоит в том канале, который соответствует датчику 1, формирующему эталонную величину, это позво- лит знать на приемной стороне уровень суммарной погрешности (на чертеже соответствует первому информационному каналу 11). Предлагаемая система работает следующим образом; Сигналы от датчиков 1 преобразуются в блоке 2, выход;ные напряжения которого через коммутатор 3 и преоб- . разователь 4 в виде кода отсчета поступает на вход блока 5 считывания, на другой вход которого поступает |сод адреса опрашиваемого сигнала. Код адреса и код отсчета сигнала (t) поступают через канал 7 связи в блок 8, где они разделяются на сог ответствующие выходьи код адреса управляет состоянием дешифратора 10 адреса,а код отсчета в преобразователе 9 преобразуется в соответствующее напряжение, подаваемое на входы всех блоков 14 памяти и блока 17 вычитания. На второй вход блока 17 вычитания приходит через соответствующий ключ 13, открытый дешифратором 10, выходное напряжение определенного блока 14 памяти и в соответствии с кодом адреса. Если напряжение, соответствующее разности входных напряжений и формируемое на входе блока 1 вычитания, меньше, чем напряжение на втором входе блока 18 сравнения, то на выходе последнего сохраняется 1 вследствие чего срабатывает соответствующий элемент И 12 и выходное напряжение преобразователя 9 запоминается соответствующим блоком 14 памяти а также, пройдя через фильтр 15, попадает на вход блока 21, Все фильтры 15 настраиваются одинаково с помощью блока 20 и блока 19, так как при груп повом измерительном представлении некоррелированных сигналов одинаковы статистические характеристики всех компонент вектора сигналов (t). Если же модуль разности больще напряжения на втором входе блока 18 сравнения, то записи напряжения пре-образователя 9 в соответствующий блок 14 памяти не произойдет (обнаружится тогда сбой), Одиночный сбой существенно не влияет на выходной уровень фильтра 16, поэтому и уровень обнаруживаемых сбоев почти не изменяется и остается малым до тех пор. 10 96 пока не увеличится частота сбоев, что происходит при увеличении вероятности сбоя символа в канале связи. Уровень обнаруживаемых сбоев будет постепенно возрастать до максимальной величины входного сигнала. Одновременно будет уменьшаться граничная частота фильтра 15 нижних частот, т.е. в большей-степени будет сглаживаться пЬгрешность от сбоев. Та-ким образом,- в каждом информационном канале 11 организуется режим фильтрации, близкий к оптимальному, что увеличивает точность при большом уровне помех в канале 7 связи (приблизитепьно в 15-20 раз). Например, при синусоидальной форме сигнала с козффициентом сжатия К 1,56, числе каналов в системе N 16, максимальной погрешности зкстраполяции 1 % и вероятности сбоев Pj, - О средняя частота f, примерfj.jj больше частоты сигнала cj, раз: но в 206 NP о г г к с с или, подставляя заданные значения коэффициента сжатия, максимальной погрешности экстраполяции, вероятности сбоев и число каналов, полу ™ г .й.«1«го. с -(iS-b Таким образом, путем настройки ильтров нижних частот на оптимальую полосу воспроизводимых частот меньшаем дисперсию шзгмов (от сбоев) 15-20 раз.

ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА по авт.св. № 805380, отличающ а я с я тем, что,с целью повышения точности телеизмерительной системы, в нее введены блок определения дисперсии сигнала, блок определения дисперсии шума и в каждыйиз информационных каналов фильтр нижних частот, первый вход и выход которого подключены соответственно между выходом блока памяти и соответствующим входом блока обратного ортогонального преобразования Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока определения дисперсии сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одного из информационных каналов, (N-1) выходы блока обратного ортогонального преобразования Уолта подключены к выходам системы, N-й вькод подключен к входу блока определения дисперсии шума, выход которого соединен с объединёнными третьими входами фильтров нижних частот всех информационных каналов.