Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы Советский патент 1984 года по МПК G08C15/06 

2. Коммутатор no п. 1, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что узел изменения режима передачи выполнен на триггере, счетчике, блоке сравнения элементе задержки, элементах И и эле менте ИЛИ, выход блока сравнения 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 изменения режима передачи, объединенные синхронизирующий вход триггера и вход элемента задержки и входы блока сравнения подключены соответственно к первому, второму и третьему входам узла Изменения режима передачи.

1. /чДАПТИВНЫЙ 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 С iS изменения режима передачи подключен .к управляющему входу блока считывания . .

1

Изобретение относится к телеизмерениям, может Применяться в телемеханике, дальней связи, в системах автоматического контроля.

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

2

вход которого соединен с управляющим блока считывания, единичный выход триггера соединен с вторыми входами элемента И всех каналов и управляющим входом аналого-;дафрового преобразователя 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 управляющим входам дополнительных ключей каждого канала 1

В известном устройстве по окончании считывания предыдущего отсчета блок считывания выдает сигнал на нулевой вход триггера так, что на его нулевом выходе появляется сигнал 1, разрсшаю1Щ1Й прохождение импульсов с генератора тактовых импульсов на счетчик С помощью дешифраичэра поочередно открываются ключи и на одни из входов блока сравнения поочередно подключаются напрялсения с преобразователей погрешности аппроксимации. На .другой вход блока сравнения приходит сигнал от детектора максимального си1нала,зыбираюп1его максимальный из всех сигналов от преобразователей погрешности атгпроксимации. При совпадении величин напряжений на входах блока сравнения, т.е. при нахождении канала с максимальной погрешностью, блок сравнения вьгдает сигнал, возвра1цающий триггер в исходное состояние и запрещающий тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора 3.на счетчик. Счетчик и дсишфрато) останавливаются на том канапе, погрешность агигроксимации сигнала которого наиболычая. Сигнал, поянляющийся на, единичном выходе триггера, вызывает сброс преобрагзоия-|-еля погрешности аппроксимации в .выбранном канале и запускает аналого-цифровой преобразователь. Сигнал от выбранного датчика преобразуется в код, который вместе с кодом адреса выбранного канала (от дешифратора) поступает в блок считывания. Информация с блок считывания в виде последовательного кода поступает в канал связи. По OKO чании передачи блок считывания вновь вьщает упомянутый выше сигнал на три ге-р, и цикл работы устройства повторяется С2 . Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость передаваемых сообщений. Цель изобретения - повьше:ние информативности и помехоустойчивости адаптивного коммутатора. Указанная цель достигается за сче использования избыточности, остающейся в передаваемой информации при адаптивной коммутации. Предлагаемый адаптивный коммутатор позволяет выделить промежутки времени работы с адаптивной коммутацией, когда из-за медленного изменения сигналов с датчиков погрешность аппроксимации этих сигналов становится значительно меньше заданной и происходит передачав канал связи избыточных отсчетов. Б эти промежутки времени целесообраз но передавать в канал связи только часть избыточных отсчетов,используя освободившийся канал для многократного повторения каждого передаваемого избыточного отсчета.В результате повышается достоверность приема информации и увеличивается 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 управляющим выходом блока считывания и нулевым входом триггера, второй и третий входы узла изменения режима передачи подключены соответст венно к выходу детектора максимального сигнала и задающему входу адаптивного коммутатора, второй выход узла изменения режима передачи под4Н4ключей к управлякицему входу блока считывания. Кроме того, узел изменения режима передачи выполнен на триггере, счетчике, блоке сравнения, элементе задержки, элементах И и элементе ИЛИ, 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, 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 изменения режима передачи, объединенные синхронизирующий вход триггера и вход элемента задержки и входы блока сравнения подключены соответственно к первому, второму и третьему входам узла изменения режима передачи. На чертеже показана структурная 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 сравнения, дешифратор 8, счетчик 9, второй элемент И 10, генератор II тактовых 1 №1ульсов, триггер 12 блок 13 считывания 5 аналого-цифровой преобразователь 14 (АЦП), узел 15 изменения 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 сравнения. Датчики 1 предгазначены для преобразования „информации от объекта в электрический сигнал, например, напряжение постоянного тока. Преобразователи 2 предназначены для выработки сигнала (напряжения), пропорционального погрешности аппроксимации по выбранному алгоритму. Ключи 3 спуткат для передачи сигналов датчиков 1 на вход АЦП 14, ключи 4 для передачи сигналов датчиков 1 на вход блока 7 сравнения. Элемент И 5 выдает сигнал сброса ППА 2 при совп дении приходящих на него сигналов о триггера 2 и дешифратора 8. Детектор 5 предназначен для вьщеления максимального сигнала из всех сигна лов, поступающих на его входы от ППА 2, Для реализации де-тектора 6 обычно используется диодная сборка (диодная схема ШШ-). Блок 7 сравнения вьщает сигнал 1 при совпаде НИИ величин напряжений на его вход Дешифратор 8 предназначен для преобразования двоичного кода от счетчика 9.в единичный позиционный код. Счетчик 9 формирует двоичный код чи ла импульсов, поступающих на его вход, емкость счетчика определеяетс 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 состоящий 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 связи. Кроме . того, блок 13 вырабатывает сигнал начала цикла коммутации (сигнал вырабатывается по окончании преобразо вания кода). АЦП 14 осуществляет аналого-цифровое преобразование сиг ла от одного из датчиков 1 по запус кающему сигналу от триггера 12. Код информации в АЦП 14 сохраняется до прихода следующего сигнала запуска. Блок 22 служит для сравнения сигнала, пропорционального максимальной погрешности аппроксимации (Е) , с некоторой уставкой Е и формирова ния логического сигнала результата сравнения. Если Узел 15 формирует на выходе 1, если Выбор значения величины Е пояснен ниже. Триггер 16 (тактируемый фронтом D-триггер) служит для фиксации сигнала с узла на каждом цикле работы предлагаемого адаптивного коммутатора. Элемент 7 задерживает сигнал начала цикла на время срабатывания триггера 16. Элемент И 18 служит для формирования 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 . состояний счетчика 20 равно числу повторов (т) при многократной переда.че отсчетов. Сигнал на выходе счетчика 20 появляется при переходе из состояния, соответствующего максимальному коду на его элементах в О. Сигнал, поступающий на установочный вход счетчика 20, вызывает его переход в состояние, соответствующее максимальному коду на его элементах. Посредством элемента ИЛИ 21 сигналы с выхода счетчика 20 и элемента И 19 подаются 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 постоянно вырабатывается сигнал, соответствующий максимальному для всех преобразователей 2 значению погрешности (Е) , Этот сигнал в блоке 22 сравнения сравнивается с некоторой уставкой (En, ) . f Величина Е&- может быть выбрана при аппроксимации сигнала полиномом Лагранжа степени п из соотношения. Е л- EQ,- d Iw, i о где Ер, - заданная погрешность аппроксимации при адаптивной коммутации; величина приращения погрешности в некотором канале за счетiудлинения 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 начинается, когда погрешность аппроксимации сигнала во всех каналах становится меньше заданной (см. ниже оЕтисание работы устройства) , не приведет к увеличению погреш ности ТИС. При Е Е блок 22 сравнения выдает сигнал О. Сигналы датчиков 1 подвергаются адаптивной коммутации. По сигналу начала цикла с блока 13 считывания триггер 16 устанавливается в состояние О, соответствующее сигналу О на выходе блока 22, ЗадержанньЕй на элементе 17 сигнал начала, цикла, воздействуя на установочный вход счетчика 20, устанавливает его в состояние, соответст вующее максимальному коду, и поступает через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 12. На нулевом выходе триггера 12 появляется сигнал 1, разрешающий прохождение импульсов с генератора 11 на счетчик 9. С помощью дешифратора 8 поочередно открываются ключи 3 и 4 и , на один вход блока 7 сравнения поочередно подключаются выходные сигналы преобразователей 2. На другой вход блока 7 сравнения поочередно подключаются выходные сигналы преоо разователей 2. На другой вход блока 7. сравнения 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 появляет ся сигнал О, запрещающий дальнейшее прохождение импульсов с генератора 1 на счетчик 9. В результате счетчик 9 и дешифратор 8 останавливаются на том канале, погрешность аппроксимации которого наибольшая. 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 считывания и по следовательно передаются в канал св зиоПо окончании передачи блок 13 вно выдает сигнал начала цикла и,если по прежнему Е Е ,цикл работы устро ства повторяется,как описано вьше. Если соотношение между Е изменилось и теперь плах 4 то по очередному, первому с начала установления условия (I) сигналу начала цикла триггер 16 устанавливается в состояние и задержанный элементом 17 сигнал начала цикла посту-, пает на счетньш вход счётчика 20, вызвав его переход в нулевое состояние. В результате на выходе счетчика 20 появляется сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 12, после чего работа адаптивного коммутатора продолжается, как описано выше, т.е. осуществляется цикл адаптивной коммутации и соответствующая информация передается в, канал связи. Отличие состоит лишь в том, что признак повтора в переданном сообщении раввЕ 1 (триггер 16 - в состоянии 1). Следующие сигналы начала цикла, поступающие при сохранении условия (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 заполниться, после чего по следующему сигналу начата цикла, (т+1)-му с начала установления условия (1), он выдает сигнал на триггер 12. В результате в канале связи еще (т-1) раз будет передано предыдущее сообщен 1е, так как код на выходах АЩТ 14 и счетчика 9 сохраняется 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 связи поступают серии из m одинаковых сообщений. Число m определяется емкостью счетчика. Так -как триггер 16 фиксирует вьгходной сиглал блока 22 сравнения только на один цикл работь устройства, изменение условия (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 происходят в m раз реже, чем при работе в первом режиме). Повторение сообщений, которое происходит при работе устройства во втором режиме, является простейшим методом повышения достоверности их опознания на приемной стороне. При этом, на приемной стороне регистрируется то сообщение, которое было опознано большее число раз, чем все другие. Если условиться, что при повторении сообщения m раз регистрируется сообщение, которое опознае ся V и более раз, причем .. Hfll, если га - нечетно, и V если itn --четно, то эффективность метода повторений оценивается следующей формулой: Р- О -5 Г- П iA К, Р- тРош( m-V + 1 вероятность того, что сообщение будет стерто или зарегистрировано неверно вероятность неправильного опознания сообщения при однократной передаче, например, если Р0ц| 1©, то ошпри гп 3 и V-2, 2,, т.е. достоверность приема улучшается 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 достигается за счет уменьшения числа передаваемых избыточных отсчетов и не требует увеличения полосы частот, занимаемой кана.-ч лом связи. Указанные преимущества достигаются благодаря использованию принципа адаптивной коммутации и многократного повторения части передаваемых отсчетов, которое производится за счет уменьшения числа избыточных отсчетов, поступающих в канал связи после адаптивной коммутации. Достижение указанных преимуществ не требует увеличения полосы частот, занимаемой каналом связи, или увеличения удельного расхода энергии полезного сигнала.