Адаптивное устройство для приема информации с рассредоточенных объектов Советский патент 1992 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к телемеханике и может найти применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами, аппаратуре передачи данных с различной организацией структуры опроса информационных каналов.

Цель изобретения -повышение информационной гибкости путем сочетания опроса каналов связи с разной информационной активностью.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор т тактовых импульсов, счетчики 2-5, распределитель 6 импульсов, информационные каналы 7i-7t, каждый из которых включает в себя линейный блок 8, блок 9 приема и контроля, первый 10 и второй 11 элементы И, блок элементов И 12. блок 13 памяти. Кроме того, в состав устройства входят коммутатор 14, дешифраторы 15-18, группа элементов И 19i-19n, группа элементов 20i-20n отображения, блок 21 сравнения, элементы ИЛИ 22 и 23, элементы И 24-29, элементы 30-32 задержки, триггеры 33 и 34.

Данное устройство повышает помехоустойчивость за счет замены метода анализа наличия информации в каналах связи по количеству фронтов кодовых посылок за фиксированный интервал времени, задаваемый таймерами в информационных каналах, на анализ по информационным признакам кодовых комбинаций. Кроме того, обеспечивается дисциплина приема и обработки сообщений от двух групп объектов с динамическим приоритетом, при котором преимущество, в частности подключения к устройству, получают объекты (каналы связи) от первой группы объектов.

Устройство работает следующим образом.

Из каналов связи на информационные входы коммутатора 14(1-п) и (щ+1)-п спорадически поступает информация о состоянии двух групп удаленных рассредоточенных объектов, общее количество которых равно п. Первую группу объектов составляют щ наиболее важных объектов, во вторую группу объединены менее важные па (п - щ) объектов. При отсутствии информации - из(Л

С

VI

ел

vj Ю

00

меиений состояния объектов, в его канале связи постоянно передается служебная кодовая комбинация покоя, При наличии изменений состояния объекта передача от него комбинации покоя прекращается, и циклически передаются информационные кодовые комбинации об измененном состоянии объекта. Коммутатором 14 осуществляется подключение каналов связи к приемным информационным каналам71-7т устройства (т п). Работа информационных каналов 7i-7m обеспечивается m последовательностями тактовых импульсов, сдвинутыми по фазе одна относительно другой, которые формируются распределителем 6 импульсов из опорной тактовой последовательности генератора 1 тактовых импульсов с периодом Г0 .

Процесс приема информации от объектов в устройстве разбивается на три этапа:

поиск канала связи, не подключенного к приемному оборудованию устройства;

подключение канала связи к свободному информационному каналу;

собственно прием и обработка информации.

Основными блоками, координирующими работу устройства на первом и частично на втором этапах, являются счетчики 3 и 5. Емкости Mi и Ма счетчиков 3 и 5 равны количеству объектов (каналов связи): щ - для первой группы объектов и п - общее количество объектов для второй группы объектов соответственно Количество двоичных каскадов счетчиков 3 и 5 Ki и К2 определяются соотношениями:

Ki 1од2Ш + 1; К2 Iog2n +1; , где выражения в квадратных скобах - целые части логарифмов.

Каждое состояние счетчиков 3 и 5 соответствует двоичному коду номера канала связи первой и второй групп соответственно, причем нумерация каналов связи (объектов) сквозная (от 1-го до п-го). При приходе (щ+1)-го импульса на вход счетчика 3 он устанавливается в состояние, соответствующее первому каналу, счетчик 5 с приходом (п-гп)го импульса устанавливается в состояние, соответствующее (гц И)-му каналу связи и т.д, Пусть счетчик 3 принял состояние, соответствующее номеру i-ro канала связи перзой группы (1 1 п), а состояние счетчика 5 соответствует j-му каналу связи второй группы (n+1 j п). Одноименные шины Ki выходов счетчика 3 и К2 выходов счетчика 5 через элементы И 28 и 29 объединяются и подключаются к одноименным входам группы блока 21 сравнения. Общее количество входов в группе равно К2. В зависимости от состояния триггера 34 открыт либо элемент И 28, либо элемент И 29, Когда уровень 1 сформирован на первом выходе триггера 34. Это соответствует поиску канала связи первой группы объектов, в противном случае имеет место поиск канала связи второй группы объектов. В первом случае на входы группы блока 21 сравнения поступает двоичный код номера канала связи первой

группы (1-й), во втором - код номера канала связи второй группы Q-й). С каждым тактом генератора 1 распределитель 6 импульсов поочередно разрешает прохождение кодов номеров каналов связи, подключенных к информационым каналам 7i-7m из блоков 13 памяти через соответствующие элементы И 12 на входы другой группы блока 21. Полный цикл сравнения происходит за время действия m импульсов генератора 1, в течение

которого опрашиваются блоки 13 памяти всех информационных каналов. Одноименные выходы всех элементов И 12 объединены и образуют в совокупности Ка-разрядную общую шину. Первый счетчик 2, емкость которого равна т, осуществляет подсчет импульсов генератора 1. Если за время m r0 блоком 21 зафиксировано совпадение кодов номеров 1-го (|-го) каналов связи, то на выходе блока 21 формируется импульс, который, проходя через

элемент ИЛИ 22, открытый элемент И 26 (27) и элемент 31 (32) задержки, переводит счетчик 3 (5) в состояние, сЪответствующее 1+1- му (j+1-му) каналу связи (номер в скобках здесь и ниже соответствует поиску каналов

связи второй группы объектов). Кроме того, этот импульс через элемент ИЛИ 23 сбрасывает счетчик 2 в нулевое состояние и подтверждает исходное состояние О первого триггера 33, Начинается новый цикл сравнения кодов номеров каналов в блоке 21 сравнения.

Если за время действия импульсов генератора 1 блоком 21 не зафиксировано ни одного совпадения, т.е. установлен факт,

что 1-й (j-й) канал связи не подключен ни к одному информационному каналу 7i-7m, то счетчик 2 формирует импульс, который переводит триггер 33 в состояние 1. Начинается второй этап поиска свободного

информационного канала 7i-7m. Сигнал с выхода триггера 33 поступает на один из входов элемента И 24, к другому входу которого подключен выход второго дешифратора 16. На этом выходе дешифратора 16

сигналы появляются только при поступлении на его входы из блоков 13 памяти информационных каналов 7i-7m нулевых кодовых комбинаций. При появлении первого же сигнала на выходе дешифратора 16

элемент И 24 формирует на своем выходе импульс, который:

селектируется в соответствующем элементе И 10 информационных каналов путем совпадения с действующим в этот момент импульсом распределителя 6;

по цепи: через элемент ИЛИ 22, открытый элемент И 26 (27), элемент задержки 31 (32), поступает на вход счетчика 3 (5);

через элемент ИЛИ 23 устанавливает счетчик 2 и триггер 33 в исходное нулевое состояние;

поступает на первый вход элемента И 25.

Импульсом с выхода элемента И 10 в информационном канале 7i-7m разрешается запись кода номера 1-го Q-ro) канала связи первой (второй) группы в соответствующий блок 13 памяти. Код номера канала связи первой (второй) группы по- стоянно поступает с объединенных одноименных шин на выходах элементов И 28 и 29, Одновременно импульс с выхода элемента 10 поступает на соответствующий управляющий вход первой группы коммута- тора 14. На другом управляющем входе второй (третьей) группы коммутатора 14, соответствующем l-му ) каналу связи, в это время действует сигнал с выхода дешифратора 17 (18), который формируется в результате дешифрирования выходных сигналов счетчика 3 (5). Работа дешифратора 17 (18) разрешается сигналом с первого (второго) выхода триггера 34. Одновременное действие сигналов на двух управля ющих входах коммутатора 14 обеспечивает подключение 1-го Q-ro) канала связи к выбранному свободному информационному каналу.

При поступлении с задержкой на время з ть, которая необходима для надежной отработки коммутатора 14, импульса на вход счетчика 3 (5) он переходит в состояние, соответствующее каналу связи.

После выполнения всех операций импульсом с выхода элемента И 24 начинается новый цикл определения того, подключен +1-й (j+1-й) канал связи к устройству или нет.

Счетчик 4 выполняет роль таймера путем подсчета числа импульсов, поступаю- щих с выхода распределителя б импульсов. Емкость счетчика 4 выбирается исходя из установленного порога критического бремени Ткр, по истечении которого устройство необходимо перевести в режим поиска и подключения к информационному каналу 7i-7m канала связи от второй группы объектов. Это обеспечивается тем, что по запоя- нении счетчика 4 он вырабатывает сигнал,

который через элемент ИЛИ 23 устанавливает счетчик 2 и триггер 33 в нулевое состояние и переводит триггер 34 в состояние, при котором на его втором выходе формируется потенциал, разрешающий прохождение сигналов через элементы И 25, 27 и 29 и дешифратор 18. Как только происходит подключение канала связи второй группы к информационному каналу 7i-7m, импульс с выхода элемента И 24 через открытый элемент И 25 и элемент 30 задержки устанавливает счетчик 4 в нулевое состояние и переводит триггер 34 снова в состояние, при котором в течение времени Ткр он осуществляет поиск и подключение к устройству канала связи только от первой трупы объектов. Одновременно устанавливаются в нулевое состояние счетчик 2 и триггер 33

В случае занятости всех информационных каналов 7i-7m под прием и обработку информации от объектов состояние счетчиков 3 и 5 не меняется. Иначе говоря, запоминаются номера каналов связи, которые необходимо подключать к устройству. При овобождении какого-либо информационного канала 7-|-7т этот канал связи подключается к устройству. Если при ожидании подключения канала от первой группы объектов - формируется сигнал счетчиком 4, то устройство переходит в режим поиска и подключения канала связи от второй группы объектов.

Третий этап, собственно прием и обработка информации от объекта, начинается сразу же после подключения канала связи к информационному каналу 7i-7m. Каждый линейный блок 8 сопрягает информационный канал с дуплексным каналом связи и выполняет преобразование сигналов1 демодуляцию (прием) и модуляцию (передача). Демодулированные кодовые посылки поступают с блока 8 на блок 9 приема и контроля, а также на внутренний модулятор своего же линейного блока 8, с которого они посылаются по обратному каналу связи на объект (передача с информационной обратно, связью). В блоке 9 осуществляется тактовое и цикловое фазирование и проверяется соответствие кодовых комбинаций помехоустойчивому коду (структура кодовых сообщений от всех объектов одинакова). При каждом правильном приеме кодовые комбинации первичного кода считываются в параллельном коде с рабочими тактами информационного канала на входы дешифратора 15. Поскольку рабочие такты всех информационных каналов разнесены по фазе, то группы выходов блоков 9 всех информационных каналов 71-7™ объединены в общую шину.

Если из канала связи принимается кодовая комбинация покоя, то результат его де- шифрироваиия (импульс) немедленно поступает на вход второго элемента И 11 информационного канала, где он селектируется своим тактом от распределителя 6 и произ- оодит стирание кода номера канала связи в блоке 13 памяти. Это означает, что данный информационный канал свободен и готов для подключения другого канала связи,

При приеме кодовых комбинаций, содержащих информацию о состоянии объекта, дешифратор 15 выдает результаты дешифрирования через соответствующий элемент И 19i-19n группы на элемент 20i- 20П отображения за счет подачи сигнал разрешения на вход элемента И 19t-19n с одного из выходов второго дешифратора 16, Это обеспечивается тем что входы дешифратора 16 в данный момент времени подключены через элемент И 12 к выходам соответствующего блока 13 памяти, в котором хранится код номера канала связи (объекта), и результат дешифрирования с дешифратора 16 поступает на требуемый элемент ,9n.

По окончании прохождения и обработки всех информационных кодовых комбинаций от объекта вновь поступает служебная комбинация покоя. С выхода дешифратора 15 результат ее дешифрирования после селекции в соответствующем элементе И 11 стирает номер подключенного канала в блоке 13 памяти, что означает готовность соответствующего информационного канала 7i-7m к приему информации от других объектов,

В данном устройстве по сравнению с известным згменен метод анализа наличия информации в канале связи по количеству фронтов кодовых посылок (первичные признаки) за фиксированный интервал времени Т0 на анализ по информационным (вторичным) признакам кодовых комбинаций сооб- щений. При первом же обнаружении комбинации покоя в канале связи информационный канал освобождается для подключения другого канала связи. В известном устройстве возможны случаи ложной фиксации наличия информации в подключенном канале связи в периоды действия в нем интенсивных помех. Это приводит к ложному и непроизводительному использованию информационного канала. Кроме того, при исправных каналах связи в l-N-й раз, где N То, может быть сокращено время до определения факта отсутствия информации в канале. Наибольший выигрыш в N раз достигается в том случае, когда по первой же правильно принятой кодовой

комбинации покоя осуществляется надежное тактовое и цикловое фазирование и дешифрирование этой комбинации дешифратором 15.

Второе преимущественно предлагаемого устройства заключается в организации приема и обработки информации от двух групп объектов в различной информационной активностью. Это позволяет (ТКр - 2 г0)/ТКр - (Ткр

- 2т TO - 1ожид)/ТКр процентов времени использовать для приема и обработки информации от группы объектов с более высоким рангом приоритета (г0жид - время ожидания освобождения информационного канала в

случае занятости всех информационных каналов).

Формула изобретения 1. Адаптивное устройство для приема информации с рассредоточенных объектов,

содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами первого счетчика к распределителя, соответствующие выходы которого подключены к тактовым входам одноименных информационных каналов,

первые входы и выходы которых соединены с одноименными входами и выходами соответственно первых групп выходов и входов коммутатора, информационные выходы соединены с входами первого дешифратора,

адресные выходы - с входами первой группы блока сравнения и вход§ми второго дешифратора, соответствующие выходы группы которого соединены с управляющими входами одноименных элементов И группы, выходы

которых подключены к соответствующим входам элементов отображения, выходы первого дешифратора соединены с входами элементов И группы, выход второго дешифратора подключен к первому входу первого элемента

И, выход которого соединен с первым входом первого элемента И ЛИ и вторыми входами информационных каналов, входы группы которых объединены с соответствующими входами второй группы блока сравнения, выход

которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, первый элемент задержки, второй элемент И, второй счетчик, выходы которого через третий дешифратор подключены к адресным входам первой

группы коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения информационной гибкости путем сочетания опроса каналов связи с разной информационной активностью, в устройство введены элементы задержки, счетчики, триггеры, элемент ИЛИ, элементы И и четвертый дешифратор, выходы которого соединены с адресными входами второй группы коммутатора, входы подключены к выходам третьего счетчика,

соединенного с входами третьего элемента И, входы четвертого элемента И соединены с выходами второго счетчика, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам второй группы блока сравнения, вы- ход первого элемента ИЛИ соединен соответственно через последовательно соединенные второй элемент И, первый элемент задержки и пятый элемент И, второй элемент задержки со счетными входами второго и третьего счетчиков, выход первого дешифратора соединен с третьими входами информационных каналов, последний выход распределителя соединен с входом четвертого счетчика, выход которого соединен с первым входами первого триггера и второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения, выход соединен с входами сброса второго триггера и первого счетчика, выход которого через второй триггер подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и с первым входом шестого элемента И, выход которого через третий элемент за- держки соединен с входом сброса четвертого счетчика и вторым входом первого триггера, первый выход которого подключен к второму входу шестого элемента И к управляющим входам третьего и пятого элементов И и четвертого дешифратора, второй выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и четвертого элементов И и третьего дешифратора

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что каждый информационный канал содержит линейный блок, выход которого соединен с первым входом блока приема и контроля, первый и второй элементы И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока памяти, выходы которых соединены с входами блока элементов И, входы которого, выходы блока приема и контроля, выход первого элемента И являются соответственно адресными выходами группы, информационными выходами группы и выходами каждого информационного канала, вход линейного блока, первые входы первого и второго элементов И и объединенные вторые входы блока приема и контроля первого и второго элементов И и вход блока элементов И являются соответственно первым - третьим и тактовым входами каждого информационного канала.

Сущность изобретения: устройство содержит генератор тактовых импульсов, четыре счетчика, распределитель импульсов m информационных каналов, каждый из которых содержит линейный блок, блок приема и контроля, два элемента И, блок элементов И, блок памяти. Кроме того, в устройство входят коммутатор, четыре дешифратора, группу элементов И, группу элементов отображения, блок сравнения, два элемента ИЛИ, шесть элементов И, три элемента задержки, два триггера. Устройство позволяет менять режим опроса в зависимости от активности информационных каналов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.