Устройство для сжатия информации Советский патент 1986 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к телеметрии и может использоваться в адаптивных телеметрических системах .Цель изобретения - повышение ин-- формативности устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя аппроксимирующего сигнала; на .фиг. 3 - график, поясняющий работу устройства

Устройство для сжатия информации содержит (фиг. 1) дифференцирующий блок 1, делитель 2 напряжения, вьшол ненный на резисторах 3,-3,, первый блок 4 памяти выборок, формирователь 5,-5„, аппроксимирующих сигналов, третий блок 6 памяти выборок, первый второй элементы ИЛИ 7 и 8, второй блок 9 памяти уставки, счетчик 10, элемент И 11, вычитатель 12, триггер 13,формирователь 14 импульсов, аналого-цифровой преобразователь 15 и блок 16 сигналов времени.

Формирователь аппроксимирующего сигнала содержит (фиг. 2) элемент И 17, ключ 18, интегратор 19, выполненный на инверторе 20, резисторе 21, конденсаторе 22, ключе 23 и операционном усилителе 24, вычитатель 25, выполненный на элементе 26 вычитания и элементе 27 определения модуля числа, первый, второй компараторы 28 и 29, триггер 30, элемент 2И-ИЛИ 31 и шина 32 нулевого потенциала .

Устройство работает следующим об- раэом.

Пусчь В момент t;.; на выходе элемента И 11 (фиг. 1 и 3) появляется кратковременный импульс, который воздействует на формирователь 14, На выходе последнего формируется импульс, длительность которого досТа- . точна для записи в блоки 4 и 6 памяти аналоговых сигналов, поступающих на их информационные входы. В блок 6 записьюается значение наклона

35 ДЫ вычитателя t2 поступают постоянные напряжения с блоков 4 и 6, на . выходе вычитателя 12 получается напряжение 8„: 2U (tj-i) j-( ° ,торое поступает на нижний вход делителя 2, на верхний вход которого поступает сигнал и (tj,). На выходах делителя 2 формируются напряжения - S

40

45

fJ

rt,, пропорциональные граничные значения этих напряжений находятся в требуемых

аппроксимирующего сигнала

M-i

который на J-1 интервале дискретизации наилучшим образом аппроксимировал преобразуемый сигнал, с К-го выхода делителя 2 напряжения

пределах: U (tj,,) S ji2U(tj,) - - S,;., . Напряжения с выходов делителя 2 поступают на входы формирователей 5. На выходах интеграторов 50 19 формируются напряжения аппроксимирующих сигналов (t)U(tj4,.) + + Sк. . t. С выходов элементов 26 вычитания на входы элементов 27 посД.к Ux(t) тудают напряжения . „ . .

через ключ 18 (фиг. 2). В момент вре-55 модули которых сравнива- времени t; , в блок 4 записьшается ются на компараторах 28 со значение также значение U (tj.,)., поступающее с блока 1 дифференцирования. Этот же импульс с выхода формироваем апертуры . Если в какой-то момент времени в К-ом формирователе 5 сработал компаратор 28, то импульс

теля 14 поступает на аналого-цифровой преобразователь 15, в котором образуется цифровой эквивалент

значения существенного отсчета , и на блок 16 сигналов време1 1UM

ни

, измеряющего время itj-i между импульсами, поступающими на его вход. Цифровые величины Nj,, и itjV, являются координатами суще0

5

ственного отсчета. Кроме того, импульс с выхода формирователя 14 поступает на управляющий вход счетчика 10, разрешая запись значения п-1 с выхода блока 9 памяти, а так5 же устанавливает триггер 13 в нулевое состояние. Этот же импульс поступает на вторые входы формирователей 5 аппроксимирующих сигналов и устанавливает триггер 30 в единичное состояние, а также поступает на управляющие входы ключей 23, в которых на время действия импульса соединяются первые и вторые контакты, заряжая конденсаторы 22 до напряжения UK (tj.|) . По оконча- нии импульса в ключах 23 соединяются вторые и третьи контакты,и конденсаторы 22 оказываются включенными между инвертирующими входами

0 и выходами операционных усилителей 24, что соответствует обычной схеме интегратора. Таким образом, после . окончания импульса с выхода формирователя 14 на первьй и второй вхо5 ДЫ вычитателя t2 поступают постоянные напряжения с блоков 4 и 6, на . выходе вычитателя 12 получается напряжение 8„: 2U (tj-i) j-( ° ,торое поступает на нижний вход делителя 2, на верхний вход которого поступает сигнал и (tj,). На выходах делителя 2 формируются напряжения - S

0

5

fJ

rt,, пропорциональные граничные значения этих напряжений находятся в требуемых

пределах: U (tj,,) S ji2U(tj,) - - S,;., . Напряжения с выходов делителя 2 поступают на входы формирователей 5. На выходах интеграторов 0 19 формируются напряжения аппроксимирующих сигналов (t)U(tj4,.) + + Sк. . t. С выходов элементов 26 вычитания на входы элементов 27 посД.к Ux(t) тудают напряжения . „ . .

5 модули которых сравнива- ются на компараторах 28 со значение

модули которых сравнива- ются на компараторах 28 со значение

ем апертуры . Если в какой-то момент времени в К-ом формирователе 5 сработал компаратор 28, то импульс

с его выхода устанавливает триггер 30 в нулевое состояние, а также поступает на первый выход формирователя 5 и далее через элемент ИЛИ 7 на счетный вход счетчика 10, уменьшая его содержимое. При этом сигнал с прямого выхода триггера 30 блокирует элемент 2И-ИЛИ 31, а сигнал 1 с инверсного выхода триггера 30, проходя через элемент И 17, раз мыкает ключ 16, Когда на счетчик 10 поступит п импульсов, на его выходе формируется сигнал, устанав- ,ливающий триггер 13.в единичное состояние. К этому моменту времени лиш один из аппроксимирующих сигналов fк ; не отличается на j-м интервале дискретизации от преобразуемог сигнала более, чем на значение амплитуды, а напряжение , равное его наклону, через ключ 18 поступает на информационный вход блока 6 памяти. В момент времени t;, когда ,значение последнего аппроксимирующего сигнала сравняется со значением преобразуемого сигнала или когда модуль контролируемой разницы превысит значение б , сигнал 1 с второго выхода данного формирователя 5 поступает через элементы ИЛИ 8 и И 11 на вход формирователя 14. Импульс с выхода формирователя 14 приводит к снятгао координат очередного существенного отсчета N; и дt;, а также к первоначальным установкам, описанным ранее. С момента t начинается очередной (+1)-й ян- тервал адаптивной дискретизации.

Сравним информативность существенных отсчетов в предлагаемом устройстве и прототипе. Будем считать информативность отсчетов большей для того из сравниваемых устройств, для которого при одинаковой апертуре преобразования одного и того же сигнала и при одинаковом количестве аппроксимируюрдих сигналов обеспечивается больший средний интервал адаптивной дискретизации.

В прототипе сектор, внутри которого формируются аппроксимирукяцие с сигналы fp ..., ограничен следующим величинами: для участков с положительной производной сигнала

max.j o.j

J-. s-n Sn.,..

а для участков с отрицательной производной

с -с ,j4i

Ч Ч . min iij + i

4 О,

ки; (tp.

где К -наперед заданный коэффициент ,

пропорциональности.

Рассмотрим первый случай (и, (tj,) 0).

На интервалах дискретизации с большим значением S, для выбора

аппроксимирующего сигнала, наилучшим образом описывающего преобразуемый сигнал, необходимо обеспечить минимальную разность наклонов соседних аппроксимирующих сигналов,

что в данном случае может быть достигнуто лишь путем увеличения количества аппроксимирующих сигналов. При небольших значениях наклона Diorx Рэзности наклонов соседних аппроксимируюпщх сигналов уменьшают- ся. Если число аппроксимирующих сигналов задано, то при больших возрастают разности наклонов между аппроксимирую1цими сигналами, вслед

ствие чего возникают случаи, когда

ни один из сформированных сигналов не аппроксимирует оптимально преобразуемый сигнал. В этих случаях выбирают ближайший по наклону к опти30 мальному из аппроксимирующих сигналов, но поскольку разности между наклонами велики, то значительно уменьшается интервал дискретизации, что уменьшает информативность существен35 ных отсчетов. Аналогично можно показать, что на участках преобразуемого сигнала с отрицательной производной при увеличении модуля производной преобразуемого сигнала сни40. жается информативность существенных ;отсчетов.

В предлагаемом устройстве этот недостаток устранен тем, что на .{каждом интервале адаптивной времен45 ной дискретизации устанавливают

более узкий сектор, внутри которого формируют аппроксимирукнцие сьггналы. При правильном выборе предельных наклонов аппроксимирующих сигналов

50 на каждом интервале дискретизации, а также при одинаковом количестве аппроксимирующих сигналов и по одинаковой апертуре преобразования в предлагаемом устройстве и прототипе

55 сужение сектора поиска оптимального аппроксимирукицего сигнала приводит к уменьшению разностей наклонов .ап- проксимнрунвдих сигналов, что позволяет более точно определить опти5f280425

мальный аппроксимирующий сигнал и повысить информативность существенных отсчетов. Кроме того, в предлагаемом устройстве (фиг. 3) угол сек-- тора, внутри которого ведется поиск з оптимального аппроксимирунлцего сигл .а

эации остается практически одинаковым., а значит остаются постоянными и разности наклонов соседних аппроксимирующих сигналов, что обеспечивает одинаковую информативность существенных отсчетов не зависимо от скорости изменения преобразуемого сигнала.

Формула изобретения 1. Устройство для сжатия информации, содержащее аналого-цифровой пре- 20 пятые входы которых являются управ- преобразователь, информационный вход ляющими входами устройства, выход

которого является информационным входом устройства, первый блок памяти, выход которого соединен с первым входом вычитания, формирователи аппроксимирующих сигналов, счетчик, триггер, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, и блок сигналов времени, выход которого является первым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены делитель напряжения, блок дифферен1щро- вания, второй, третий блоки памяти, элементы ИЛИ и формирователь импульсов , объединенные первые входы формирователей аппроксимирующих сигна- .лов и вход блока дифференцирования подключены к информационному входу устройства, выход блока дифференцирования соединен с информационным входом первого блока памяти, первые выходы формирователей аппроксимирующих сигналов соединены с соответст взпощими входами первого элемента ИЛИ, выход которого и выход второго блока памяти соединены соответствен но со счетным и информационным входами счетчика, выход счетчика соединен с входом установки в единицу триггера, инверсный выход триггера соединен с вторыми входами формирователей аппроксимирующих сигналов вторые выходы которых соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен через фор

5

мирователь импульсов с входом установки в ноль триггера, управляющими входами счетчика, аналого-цифрового преобразователя первого и третьего блоков памяти, входом блока сигналов времени и третьими входами формирователей аппроксимирующих сигналов, третьи выходы формирователей .аппроксимирующих сигналов соединены с информационным входом третьего бло- блока памяти, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, выход вычитателя соединен с первым входом делителя напряжения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, выходы делителя напряжения соединены с четвертыми входами соответствующих формирователей аппроксимирующих сигналов.

аналого-цифрового преобразователя является вторым выходом устройства.

2 о Устройство по п. 1, отлиающееся тем, что формирователь аппроксимирующего сигнала соержит элемент И, ключ, интегратор, вычитатель, компараторы, триггер, ину нулевого потенциала и элемент 2И-ШЖ, выход интегратора соединен с первым входом вычитателя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, выход первого компаратора соединен с входом установки в ноль триггера, первым входом элемента 2И-ИЛИ и явяется первым выходом формирователя аппроксимирующего сигнала, второй

вход BTopo.ro компаратора подключен к шине нулевого потенциала, выход второго компаратора и прямой выход триггера соединены соответственна с вторым и третьими входами элемента

2И-ИЛИ, инверсный выход триггера соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, объединенные первый информационньм вход интегратора и второй вход вычитателя,второй вход элемента И, объединенные управляющий вход интегратора и вход установки в единицу триггера, объединенные второй информационный вход интегратора и

информационный вход ключа и второй вход первого компаратора являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами формирователя аппроксимирующего сиг71280425 8

нала, входы элемента 2И-ЙПИ иРЫМ и третьим выходами формироватеключа являются соответственно вто-. ля аппроксимирующего сигнала.

:1НЗ-й-

Изобретение относится к телеметрии- и может использоваться в адаптивных телеметрических системах. Целью изобретения является повышение информативности устройства. Устройство с момента формирования предыдущего существенного отсчета формирует пучок аппрокс 1мирующих сигналов, исходящих из предьщущего существенного отсчета,и сравнивает информационный с аппроксимирующими сигналами, в момент времени, когда последний аппроксимирующий сигнал будет .отличаться от информационного сигнала на величину, превышающую пороговое значение , устройство формирует следующий существенный отсчет. Устройство содержит блок дифференцирования, блоки памяти, делитель напряжения, формирователи аппроксимирующих сигналов, элементы ИЛИ, элемент И , счетчик, вы- читатель, триггер, формирователь импульсов, аналого-цифровой преобразователь и блок сигналов времени. 1 з. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

fit. 3

Составитель М. Никуленков Редактор Т. Митейко Техред В.Кадар Корректор М. .

Заказ 7053/44 . Тираж 515Нодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4