Устройство для адаптивного сжатия информации Советский патент 1987 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к обработке и передаче информации и может быть использовано в телеметрических системах для ежа тия данных.

Цель изобретения - повышение точности устройства путем обеспечения кусочно- линейной аппроксимации с заданной точностью.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема арифметического блока.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, хронизатор 2, делитель 3 частоты, счетчик 4, арифметический блок 5, первый и второй сумматоры 6 и 7 (накапливающие сумматоры-), блок 8 сравнения, третий регистр 9, первый и второй регистры 10 и П.

Арифметический блок (фиг. 2) содержит первый и второй регистры 12 и 13 сдвига, умножитель 14, первый, второй и третий сумматоры 15-17.

Устройство работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал поступает на информационный вход АЦП 1. В соответствии с частотой дискретизации, которая задается хронизатором 2 и делителем 3 частоты, отсчеты сигнала с выхода АЦП 1 поступают на информационный вход арифметического блока 5. Одновременно тактовые импульсы с выхода делителя 3 частоты поступают на второй (счетный) вход счетчика 4 и на управляющий вход арифметического блока 5.

Частота тактовых импульсов на выходе делителя 3 частоты в два раза меньше частоты импульсов на выходе хронизатора 2. В свою очередь, частота импульсов на выходе хронизатора 2 определяется временем задержки накапливающего сумматора и блока сравнения (компаратора). Эти импульсы поступают на первый управляющий вход (вход синхронизации) первого накапливающего сумматора бис соответствующей задержкой (на время выполнения операции сложения) - на первый управляющий вход (вход синхронизации) второго накапливающего сумматора 7.

В арифметическом блоке 5 отсчеты входного сигнала последовательно записываются в первый 12 и второй 13 регистры и с первого выхода блока 5 поступают на первый регистр 10. Умножитель 14 осуществляет умножение на «-1 отсчета сигнала, записанного в регистре 12. Сумматор 15 выполняет суммирование отсчетов с информационного входа блока 5 и с выхода умножителя 14. Одновременно сумматор 16 выполняет суммирование отсчетов на выходах умножителя 14 и регистра 13.

С выходов сумматоров 15 и 16 результаты суммирования поступают на третий сумматор 17. На выходе сумматора 17 по0

5

0

5

лучают конечную разность второго порядка в точке дискретизации I,

A-f(t,)-f(t,-,)(t,-)+f(t,., ),

где((,|) -отсчет сигнала на выходе регистра 13;

f(t,) -отсчет сигнала на выходе регистра 12;

f(t,+ i) -отсчет сигнала на выходе АЦП 1.

Такую операцию арифметический блок 5 выполняет для каждого отсчета входного сигнала в конвейерном режиме, т. е. одновременно выполняется запись отсчетов в регистры 12 и 13, суммирование предыдущих отсчетов, записанных в этих регистрах, сумматора.ми 15-17. С выхода сум.ма- тора 17 код конечной разности второго порядка поступает на информационный вход первого накапливающего сумматора 6. Для каждой точки дискретизации на выходе накапливающего сумматора 6 в результате последовательного накопления соответствующих конечных разностей второго порядка получают Д1юичнь й код числа

S,(t,-)f(t,+ ,)--f(t,-)f X (,(t),

где(и) -текущий отсчет сигнала;

(th;) -- последний определенный существенный (неизбыточный) отсчет входного сигнала.

С выхода накапливающего сумматора 6 код значения Si(t,) поступает на информационный вход второго накапливающего сумматора 7. На его выходе получают для каждой точки дискретизации t, код числа

S2(t,) (t,.f,)-f(t,) (i-k) f(U+,)

0 --f(U)

Модуль текущего значения jS2(t,)| сравнивается в блоке сравнения 8 с пороговым значением б, двичный код которого хранится в регистре 9. Если |S2(t,), то на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал «1, который поступает на вторые управляющие входы (входы сброса) накапливающих сумматоров 6 и 7, в результате чего они устанавливаются в нуль. Одновременно сигнал «1 с выхода блока 8 сравнения поступает на вторые входы (входы управления записью) первого и второго регистров 10 и 11 и с некоторой задержкой - на первый вход (вход сброса) счетчика 4.

В результате этого в регистр 10 с первого выхода арифметического блока 5 записывается код значения определенного отсчета f(t,). Во второй регистр 11 с второго выхода арифметического блока 5 записы0

5

5

0

5

вается код разности f(t;-,-i)-f(t;). Второй выход арифметического блока является выходом сумматора 15, на котором появляется код разности двух последовательных отсчетов входного сигнала.

Выходы регистров 10 и 11, выход счетчика 4, а также выход блока 8 сравнения являются соответствующими выходами устройства. С помощью счетчика 4 определяется длина интервала времени между двумя последовательными отсчетами сигнала.

Выход блока 8 сравнения используется для связи с другими устройствами, например, для выдачи сигнала прерывания микропроцессору или сигнала записи выходных значений счетчика 4 и регистров 10 и 11 в буферную память входного сжатого сигнала.

Если значение |S2(t,)| б, то текущий отсчет сигнала является избыточным и на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал «О. При этом продолжается накопление значений сумм S|(tj) и S2(t,) в накапливающих сумматорах 6 и 7.

Таким образом, предлагаемое устройство реализует адаптивное сжатие входной информации путем осуществления кусочно- линейной аппроксимации входного сигнала с заданной погрешностью б. Использование дополнительно для представления сжатого сигнала кроме значений существенных отсчетов кода разности f(tfc+i) -f(t) позволяет повысить точность восстановления сжатого сигнала, поскольку в этом случае погрещность восстановления сжатого сигнала может превысить б, но при этом она меньще 26. Предлагаемое устройство обладает повыщенным быстродействием за счет конвейерной обработки информации в арифметическом блоке. Частота дискретизации входного сигнала определяется только временем задержки двух накапливающих сумматоров и блока сравнения. В известном устройстве выделяются избыточные отсчеты сигнала путем определения линейных участков входного сигнала, в то время когда в предлагаемом устройстве осуществляется кусочно-линейная аппроксимация с заданной точностью. Кроме того, предлагаемое устройство обладает расширенными функциональными возможностями по сравнению

с известными, в которых осуществляется кусочно-линейная аппроксимация входного сигнала. В этих устройствах выделяются только существенные сигналы, а в пред- лагаемом устройстве, кроме того, определяется разность между каждым существенным отсчетом и следующим за ним отсчетом CHI- нала. Это повышает точность восстановления сжатого воздуха.

10

Формула изобретения

Устройство для адаптивного сжатия информации, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с

5 информационным .входом арифметического блока, первый выход арифметического блока соединен с первым входом первого регистра, блок сравнения, выход которого соединен с первым и вторым входами соответственно счетчика и первого регистра, и

хронизатор, управляющие входы аналого- цифрового преобразователя и арифметического блока и второй вход счетчика объединены, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является входом уст5 ройства, выход первого регистра, выход счетчика и выход блока сравнения являются соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены делитель частоты,

0 сумматоры, второй и третий регистры, выход хронизатора соединен с первыми управляющими входами первого и второго сумматоров и через делитель частоты - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, второй и третий выходы

5 арифметического блока соединены соответственно с первым входом второго регистра и инфор.мационным входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом регистра и вторыми управляющими входами первого и второго сумматоров, выход третьего регистра соединен с вторым входом блока сравнения, выход второго регистра является четвертым выходом устройства.

0

ta

Cj

хэ

о ffm дел и те лл Т частоты

Вход oИндзорм. Вход

Выходу о

Выходз

(рие. 2.

Составитель В. Бородин

Редактор И КасардаТехред И. ВересКорректор М. Шароши

Заказ 2662/53Тираж 543Подписное

ВНИИПИ Государствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в телеметрии для сжатия данных. Известные устройства для сжатия данных методом предсказания первого порядка характеризуются низким быстродействием за счет последовательной обработки отсчетов либо малой точностью. В предлагаемом устройстве за счет использования конвейерной обработки повышается быстродействие устройства, а за счет осуществления кусочно-линейной аппроксимации повышается его точность. Обработка отсчетов в предлагаемом устройстве осу- шествляется в арифметическом блоке, выполненном на двух регистрах, трех сумматорах и умножителе, выход арифметического блока соединен с регистрами, предназначенными для считывания информации с устройства. 2 ил. со ГС о ОС ГчЭ