Устройство для сжатия информации Советский патент 1984 года по МПК G08C19/28 

ратор с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с первыми входами элемента и, выход элемента И соединен с входом формирователя импульсов и первым входом счетчика, вторые входы счетчика и элемента И

являются «соответственно первым и вторым входами блока управлгшия, выходы счетчика, элемента ИЛИ, элемента задержки, формирователя импульсов и элемента И являются соответственно первым,вторым,третьим,четвертым и пятым выходами блока управления.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ /НЛОРМАЦИИ, содержащее в каждом из N информационных каналов модулятор, интегратор и блок памяти., выход модулятора соединен с первь М входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока памяти, генератор импульсов, первый, выход которого соединен с первым входом блока управления, первые выходы блока управления и второй выход генератора импульсов соединены соответственно с первыг и и вторым входами генератора опорных сигналов, выходы которого соединены с первыми вхо.ами соответствующих модуляторов инАормационных каналов, вторые входы которых объединены с первым входом блока сравнения и являются входом устройства, выходы блоков памяти ин 1 ормационных каналов.соединены с соответствующими первыми входами сумматора, регистра и являются первыми выходами устройства, выход регистра соединен с первым входом умножителя, выход которого является вторым выходом устройства, выход сум1 /1атора соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока управления, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами интеграторов и блоков памяти ингЬормаиионных каналов, четвертый выход блока управления соединен с вторыми входами сумматора и умножителя, ПЯТЫЙ выход - с вторым входом регистра, выход блока памяти первого информационного канала соединен с третьим входом интегратора второго информационного канала, отличающееся тем, что, с целью повышения инлюрмативности устройства, в него введены Р дополнительных инФормационных каналов, каждый из которых содержит интегратор и блок памяти, выход интегратора соединен с первым входом блока памяти, вторые входы блоков памяти всех дополнительi ных информационных каналов объединены и подключены к третьему выхосо ду блока управления, выходы блоков памяти дополнительных информационных каналов соединены с соответствующими третьими входами су 1матора, регистра и являются третьими выходами устройства, выход блока памяти второго инf),иoннoгo канала соединен с входом умножителя первого дополнительного информационного канала, выходы блоков памяти информационных каналов с порядковыми номерами

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телеметрических системах для сжатия передаваемой инлормации.

Известно устройство для сжатия инЛормации, содержащее блоки памяти интеграторы, умножители, генератор, вычитатели, блоки сравнения, -ключи и блок управления Cl.

Недостатком данного устройства является низкая информативность, об словленная тем, что все вычисления, связанные с расчетом спектральных составляющих, при увеличении интервала аппроксимации приходится выполнять с начала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус ройство для сжатия информации, содержащее информационные каналы, каждый из которых состоит из модулятора , интегратора и блока памяти, выход : модулятора соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока памяти, генератор импульсов, первый выход которого соединен с первым входом блока управления,, первые выходы блока управления и второй выход генератора импульсов соединены соответственно с первыми и вторым входами генератора onoptibix сип-галов. выходы которого соединены с первыми входами соответствующих модуляторов информационных каналов, вторые входы которых объединены с первым входом блока сравнения и являются входом устройства, вЕлходы блоков памяти информационных каналов соединены с соответствующими первыми входами .сумматора, регистра и являются первыми выходами устройства, выход регистра соединен с первым входом умножителя, выход КОТОРОГО является вторым выходом устройства, выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока управления, второй и третий выходы блока управления соединены с соответствующими вторыми входами интеграторов . и блоков памяти информационных каналов, четвертый выход блока управлеВИЯ соединен с вторыми входами сумматора и умножителя, пятый выход с вторым входом регистра, выхрд блока памяти первого информационного канала соединен с третьим входом интегратора второго информационного канала, выход блока памяти каждого следующего i информационного канала соединен с третьими входами интеграторов (2i -1) и 2i информационных каналов 2.

Недостатком известного устройства является то, что оно осуществляет разложение анализируемого сигнала только в базисе Функций Уолша. Чтобы получить коэффициенты разложения в базисе Функций Хаара, необходимо дополнительное устройство, а также дополнительные временные затраты для преобразования коэффициентов Услша в коэффициенты Хаара.

Кроме того, необходимо иметь бысродействующее адаптивное устройство для сжатия информации, позволяющее получать коэффициенты разло;хения Хаара непосредственно без дополнительного преобразования с помощью коэффициентов Уолыа. Это позволит сократить число вычислений, а следовательно, повысит информативность устройства,

Целью изобретения является повышение информативности устройства.

Указанная .цель достигается тем, что в устройство для сжатия информации, содержа аее в каждом из N информационных каналов модулятор, интегратор и блок памяти, выход модулятор 1. соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока памяти, генератор и.мпульсов, первый выход которого соединен с первьв1 входом блока управления, первые выходы блока управления и второй выход генератора импульсов соединены соответственно с пердыми и вторым входами генера .тора опорных сигналов, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих модуляторов информационных каналов, вторые входы которых объединены с первым входом блока сравнения и являются входом устройства, выходы блоков памяти инЛормационных каналов соединены с соответствуючими первыми входами суглматора, регистра и являются первыми выходами устройства, выход регистра соединен с первым входом умножителя, выход которого .является вторым выходом устройства, выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого сое динен с вторым входом блока управле НИЛ, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторым входами интеграторов и бло ков памяти информационных каналов, четвертый выход блока управления со единен с вторыми входами сумматора и умножителя, пятый выход - с вторым входом регистра, выход блока памяти первого инлормационного канала, соединен с третьим входом интегратора второго информационного канала, введены Р дополнительных инсЬормационных каналов, в каждом из которых содержится интегратор и блок памяти, выход интегратора соединен с первым входом блока памяти, вторые входы блоков памяти всех дополнительных информационных каналов объединены и подключены к третьему выходу блока управления, выходы бло ков памяти дополнительных информацион ных каналов соединены с соответствующими третьими входами сумматора,регистра и являются третьими выходами устройства, выход блока памяти второго ин формационного канала соединен с вхо дом умножения первого дополнительного информационного канала, выходы блоков памяти ингЬормационных каналов с порядковыми номерами () () , ,1,2,..., соединены с входами соответствую111И : умножителей дополнительных информационных каналов с порядковыми -номерами р- () , ,1,2,,.., выходы блоков памяти дополнительных информационных каналов с порядковыми номерами 2 t ), ,1, 2,.. ., -соединены с входами соответствующих умно жителей дополнительных ииЛормационннх каналов с порядковыми номерами 2k+-i (), ,2 ... Кроме того, блок управления содержит счетчик, дешифратор, элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки и формирователь импульсов, выходы сче чика соединены через дешифратор с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с первыми входами элемента И, выход элемента и соединен с входом Формирователя импульсов и первым входом счетчика, вторые входы счетчика и элемента И являются соответственно первы /1и вторым входами блока управления, выход счетчика, элемента ИЛИ. элемента за ержки, формирователя импульсов и элемента И являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пяты1 выходами блока управления Положительный эффект.предлагаемого устройства достигается га счет того, что при использовании в качестве базиса разложения системы Хаара при адаптивном охатии можно на кажом новом шаге ( увеличении длины интервала I аппроксимрт1ии коэффициенты разложения не рассчитывать заново, а использовать при их расчете уже поЛученные на предьщут;ем интервале. Коэффициенты разложения на интервале времени (0,2 Т) могут быть выражены с помощью коэффициентов, полученных на интер1;але (О .Т). При переходе к очередному шагу адаптивной аппроксимации каждая функция в базисе разложения может рассматриваться как функция с более высоким порядком/ а значения коэффициентов, полученные на предыдущем интервале, являются значениями коэффициентов этих функций с более высоким порядком. Таким образом, остается вычислить значения коэффициентов разложения, соответствующих Функциям, определяемым только на второй половине интервала аппроксимации. Эта операция и выполняется в помощью предложенного устройства, а вычисленные значения коэффициентов на интервале (О.Т 1 при следующем шаге адаптивной аппроксимации переписываются в блоки памяти, соответстБую 1ие коэффициентам более высоких порядков, и запоминаются в них. Из всего числа представляемых коэффициентов на каждом шаге аппроксимации заново необходимо рассчитывать только половину. В предлагаемом устройстве осуществляется бустродействующее адаптивное сжатие анализируемого сигнала и представление его непосредственно в базисе Хаара без .промежуточных преобразований. Это позволяет сократить число вычислений, а следовательно, и время обработки. На Фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства на фиг.2 - то же I блок управления; на фиг.3 - эпюры сигналов, вырабатываемых генератором Опорных сигналов; на Фиг.4 - пример эпюр напряжений на выходах устройства. Устройство содержит (,Фиг.1) блок 1 управления, генератор 2 импульсов, информационные каналы 3, модуляторы 4, интеграторы 5, блоки 6 памяти, регистр 7 сдвига, умножитель 8, аналоговый сумматор 9, блок 10 сравнения, умножитель 11, генератор 12 опорных сигналов. Блок управления (фиг.2| содержит счетчик 13 импуль..сов, дешифратор 14, элемент ИЛИ 15, элемент 16 задержки, элемент И 17, формирователь 13 импульсов (ждущий мультивибраторj. Устройство работает следующим об разом. Начиная с момента времени tц,генератор 12 опорных сигналов вырабатывает сигналы специальной формы, в модуляторах 4 происходит перемножение аналогового сигнала и опорных сигналов, Промодулированные сигналы подаются на интеграторы 5. По истечении начального интервала разложения TO , соответствующего первому приближению в момент времени t, . f блок 1 управления вьщает команду в блоки б памяти, по которой значения напряжения с интегратора 5 переписы ваются в блоки 6.памяти. В аналоговом сумматоре 9 по команде из блока 1 управления происходит восстановле ние и нормировка аппроксимированного сигнала на конце интервала разложения Тд в момент времени t с уче том длины интервала разложения. Зна чения восстановленного сигнала из аналогового сум атора 9 выдаются в блок 10 сравнения, где происходит сравнение измеряемого и восстановленного сигналов. Если ошибка методу измеряед-ым сигналом и его восстановлеЕ ным значением в момент i:2 ие превышает заранее заданную, то на блок 1 управления из блока 10 сравнения выдается сигнал, по когорому он подает команду на второй интегратор 5 и на те блоки 6 памяти, входы KOTOptjx под ключены к умножителям 11 По этой команде во второй интегратор 5 запи сывается зна,чение сигнала из перво1о блока б памяти, а сигналы с выхо дов остальных блоков б памяти посту пают в умножители 11 , где их амплитуд умножаются на постоянный коэффициен , и затем записываются в соотве ствуюг-дие блоки б памяти, с которыми соединены умножители 11, Старые сигналы в интеграторах 5 при этом стираются . После этого устройство продолжает анализ исходного сигнала, но уже на интервале , соответствующем отрезку времени tg-t и ocytrseствляет обработку сигнала на второ половине интервала разложения т, т.е. на отрезке времени -t - tj , По окончании интервала Т., в момент времени t , если ошибка аппроксимации не превышает заданную, устройст во продолжает обработку дальше, при интервалом разложения будет отрезок, равный . т.е. to -t и т.д. Если при длительности интервала разложения, равной f(if, -tj+i)/ ошиб ка аппроксимации превысит допустимую, то блок 10 сравнения выдает сигнал, по которому блок 1 управления переписывает значения коэфс)ициентов разложения из интегратОЕ)ОВ 5 в блоки б памяти и вьщает команду на регистр 7 сдвига, по которой значения коэффициентов из блоков б памяти переписываются в регистр 7 сдвига и последовательно выдаются в умножитель 8, В умножителе 8 осуществляется умножение коэффициентов на нормировочный коэффициент . учитывающий пределы интегрирования нтеграторов 5, а следовательно, и длину интервала разложения Т Значение нормировочного коэ1 фициента QJ выдается из блока 1 управления и зависит от длины интервала разложения. После этого сигналы выдаются на выходы устройства. Блок 1 управления обнуляет интеграторы 5, блоки ё памяти, а также выдает команду на генератор 12 опорных сигналов, который вырабатывает новую по-, следовательность опорных сигналов (фиг.35), и устройство готово к анализу измеряег.юго сигнала на следующем интервале t,.-ij,., равном начальному значению интервала аппроксимации Т,, . При восстановлении сигнала длительность интервала разложения определяется как расстояние между моментами выдачи пачек значений коэсЬфициентов разложения. Блок 1 управления работает следующим образом. Па счетчик 13 (фиг.9) равномерно поступают импульсы с входа блока 1 управления. С выхода счетчика 13 снимается код числа, обозначающего длительность интервала аппроксимации, который подается на выходы блока 1 управления и дешифратор 14. С выхода де11Ш()ратора 14 импульсы, соответствующие удвоенному периоду предыдущего интервала, через элемент ИЛИ 1.5 подаются на выход блока 1 управления и элемент 16 задержки, после которой импульсы подаются на выход б7юка 1 управления и элемент И 17. При превышении ошибки между измеряемым и восстанавливаемым сигналами больше допустимой на второй вход элемента И 17 подается положительный потенциал, импульс с первого входа проходит на выход элемента И 17 и поступает на выход блока 1 управления, обнуляет счетчик 13 и запускает ждущий мультивибратор 18, который вылает пачку ИМПУЛЬСОВ, поступающих на выход блока 1 упоавления. Пример, Задана допустимая ошибка.аппроксимации. Исходный сигнал (Фиг.4с() перемножается в модуляторах 4 с опорными сигналами(фиг.4 л 5} при этом напряжения на входах блоков 6 памяти имеют вид, показанный на фиг. 4 в . Опорный сигнал в блоке опорных сигналов не Формируется, поскольку он не используется для вычисления коэффициентов разложения. Напряжение на входе третьего блока 6 памяти снимается с выхода первого умножителя 11 и имеет вид, показанный на фиг.4 в .Анализируется первый шаг аппроксимации на интервале -TO, расположенном в промажу ке tp-i. Восстановленный на .первом шаге аппроксимации сигнал в точност повторяет исходный, поэтому ош-ибка аппроксимации равна нулю. Устройство переходит к анализу следующего интервала аппроксимации , располо женного в промежутке to-t этом в момент времени -t, во вг ;орой интегратор переписывается исходное напряжение с первого блока 6 памяти а в третий блок 6 памяти переписывается значение напряжения из второ го блока 6памяти, умноженное на коэффициент в первом умножителе 11. После чего исходный сигнал ( фиг. 4 с() продолжает обрабатываться на.отрезке времени ti--t2 и т.д. Восстановленный сигнал на каждом тате аппроксимации показан на фиг.4г. В блоке 10 сравнения контролируется ошибка аппроксимации и сравнивается с допустимой. На третьем шаге аппроксимации в момент времени i ошибка аппроксимации превышает допустимую, поэтому дольнейшее увеличение интервала аппроксимации прекращается, а значения коэффициентов разложения нормируются и выдаются на дополнительный выход. За начало следующего интервсша аппроксимации принимается точка tj . Предлагаемое устройство позволяет получать коэффициенты Хаара непосредственно с использованием адаптивного сжатия сигнсша без промежуточного расчета коэффициентов Уолша. При этом число вычислений .сокращается на где г - число рассматриваемых коэффициентов. Так, например,при применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить число операций сложения и вычитания на 10. Если операция сложения занимает по времени 0,3 Икс, то время преобразования сокращается на 300 с.

Фиг. 1

№

т

а Л

S П Уг

-..

V.

г (Тг)