Устройство для приема команд телемеханики Советский патент 1976 года по МПК G08C19/28 

1

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам телеуправления, и может быть использовано, например, для приема команд телеуправления, переданных по каналу связи, который может находиться в двух состояниях - хорошем и плохом (с вероятностью ошибки близкой к /2).

Известны устройства для приема команд, содержащие приемлик, декодеры, счетчики, элементы И и триггеры. В известных устройствах к передаваемой команде добавляют избыточную часть с целью повышения помехоустойчивости передачи. Однако эти устройства имеют низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для приема команд, содержащее приемник, выход которого соединен с первыми входами первого и второго ключевых элементов, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго декодера, один выход генератора импульсов соединен с первым входом третьего ключевого элемента и вторым входом первого декодера, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход первого триггера подключен ко вторым входам второго и третьего ключевых элементов, выход третьего ключевого элемента соединен со входОлМ первого счетчика и вторым входом второго декодера, первый и второй управляющие входы второго декодера подключены соответственно к первым входам четвертого и пятого ключевых элементов, вторые входы которых и второй вход первого триггера соединены с выходом счетчика, информационные выходы второго декодера соединены с первыми входами информационных элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам второго счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом шестого ключевого элемента, первый выход второго счетчика подключен к первым входам седьмого и восьмого ключевых элементов, выход второго триггера соединен со вторыми

входами седьмого и восьмого ключевых элементов, выход которого подключен к управляющим входам регистра и второго счетчика, выходы четвертого и пятого ключевых элементов соединены соответственно с первым

входом третьего триггера и выходом «Переспрос устройства, информационные выходы регистра подключены к информационным выходам устройства.

В этом известном устройстве перед командой посылают большую кодовую группу символов, которая известна и на приемной стороне. Однако оно не позволяет существенно повысить скорость передачи информации и имеет сложную аппаратуру.

Описываемое устройство отличается тем, что в него введены элементы И, ИЛИ, триггеры, логический блок и третий счетчик, входы которого соединены с соответствующими выходами регистра, выходы третьего счетчика подключены ко входам логического блока, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И и управляющим входом первого декодера, второй выход логического блока подключен к первому входу второго элемента И, выход приемника соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого и первый вход четвертого элемента И подключены к выходу первого триггера, выход первого декодера соединен через четвертый триггер со вторым входом первого ключевого элемента, один выход генератора импульсов подключен ко второму входу четвертого элемента И, другой выход - к первому входу пятого элемента И, второй выход второго счетчика соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого подключен ко второму входу третьего триггера, первый выход третьего триггера соединен со входом пятого триггера и с первым входом седьмого элемента И, второй выход третьего триггера подключен к первому входу восьмого элемента И, второй вход которого и второй вход седьмого, и третий вход восьмого ключевых элементов и первый вход девятого элемента И соединены с первым выходом пятого триггера, второй выход которого подключен ко вторым входам информационных элементов И и ко второму входу седьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом шестого ключевого элемента и с первым входом второго триггера, третий выход второго счетчика через шестой триггер подключен ко вторым входам первого и второго элементов И и третьему входу четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен со вторыми входами третьего, пятого и шестого элементов И, выход третьего элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом восьмого ключевого элемента, выходы четвертого и пятого элементов И подключены ко входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом шестого ключевого элемента и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу шестого ключевого элемента, выход третьего элемента ИЛИ соединен с соответствующими входами регистра и со вторым входом девятого элемента И, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, выход восьмого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и с выходом «Окончание работы устройства, второй и третий входы четвертого элемента ИЛИ подключены соответственно к выходу первого элемента И и к выходу пятого ключевого элемента, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с нулевым выходом устройства.

Описываемое устройство позволяет осуществлять непрерывное слежение за состоянием канала связи в течение отрезка времени определенной длительности, вплоть до момента приема команды; обнаруживать в последовательности поступающих с выхода приемника сигналов цикловой комбинации и ее декодирования; в случае декодирования цикловой комбинации - декодирование команды и при обнаружении в ней ошибок - выдачу сигнала переспроса, а при отсутствии ошибок - запоминание команды; контроль в течение выбранного времени состояния канала, после приема команды и стирания команды в случае, если канал оказался плохим; дешифрирование команды, если канал оказался хорошим, и выдачу ее потребителю.

На чертеже представлена функциональная схема описываемого устройства.

Она содержит приемник I, ключевой элемент 2, первый декодер (синхронизации) 3, ключевой элемент 4, второй декодер (команды) 5, триггеры 6 и 7, генератор импульсов 8, ключевой элемент 9, первый счетчик 10, элемент И 11, ключевой элемент 12, триггеры 13 и 14, элемент И 15, информационные элементы И 16, второй счетчик 17, ключевой элемент 18, триггер 19, ключевой элемент 20, элемент ИЛИ 21, регистр 22, ключевой элемент 23, элемент И 24, триггер 25, элементы И 26 и 27, элементы ИЛИ 28 и 29, ключевой элемент 30, элементы И 31 и 32, третий счетчик 33, логический блок 34, элемент И 35, элемент ИЛИ 36 и элемент И 37.

В исходном состоянии ключевой элемент 2 - открыт, ключевые элементы 4 и 9 - закрыты. Элементы И 11 и 31 пропускают импульсы, все остальные ключевые элементы сигналов не пропускают. Все триггеры, счетчики и регистры находятся в нулевом состоянии. Поскольку триггеры 13 и 14 находятся в нулевом состоянии, то на выходе элемента И 15 имеется сигнал, который запрещает прохождение сигналов через ключевой элемент 18 и записывает «1 в триггер 19.

Сигналы с выхода приемника 1 поступают через ключевой элемент 2 на вход первого декодера 3 синхронизации и одновременно через элементы И 31 и ИЛИ 21 -на вход регистра 22. Одновременно импульсы сдвига с выхода генератора 8 поступают в первый декодер 3 синхронизации и через элементы И 11 и ИЛИ 28 и 29 - в цепь сдвига регистра 22. Если входной сигнал состоит из Ят - символов тактовой синхронизации, Пц - символов цикловой синхронизации и л символов команды, то с ()-го каскада регистра 22 входные символы поступают на суммирующий вход третьего счетчика 33, а с выхода регистра 22- на вычитающий вход третьего счетчика 33.

Таким образом, все символы с выхода приемника после задержки на время () t попадают на вход третьего счетчика 33 (здесь т - период следования символов на выходе приемника). 5 В свободном канале связи наличие «1 на входе регистра 22 свидетельствует об ошибке. Те же символы через определенное время Т () б вычитаются из третьего счетчика (здесь п - обш,ее число каскадов в ре-5 гистре22). Таким образом, в счетчике 33 постоянно имеется информация о состоянии канала связи в течение времени Т, причем эта информация постоянно обновляется, т. е. интервал Т10 все время автоматически сдвигается вдоль оси времени. Тем самым реализуется первая функция устройства - слежение за состоянием канала на интервале длительностью Г перед декодированием. Выбранный порог качества ка-15 нала (т. е. число ошибок на интервале Т, при котором канал считается еще «хорошим) реализует логический блок 34, на выходе которого сигнал есть всякий раз, когда число ошибок превышает пороговое. Если порог, на-20 пример, равен 2-1, то логический блок 34 вынолняется просто в виде элемента ИЛИ. Одновременно с этим процессом первый декодер 3 синхронизации просматривает входные последовательности и пытается опознать25 код цикловой синхронизации в этой последевательности. Однако этот код декодируется только в том случае, когда в момент декодирования с выхода логического блока 34 снимается разрешающий сигнал на первый деко-30 дер 3 синхронизации. В противном случае декодирование не производится, принимается рещение о «плохом состоянии канала связи и процесс поиска циклового синхронизма продолжается. Предположим, что канал связи35 оказался хорошим, и код цикловой синхроиизации декодирован. Тогда сигнал с выхода первого декодера 3 синхронизации переводит в состояние «Ь триггеры б и 7 и последний запрещает прохождение сигналов через клю-40 чевой элемент 2 до конца процесса анализа и декодирования. Сигнал с выхода триггера 6 открывает ключевые элементы 4 и 9, запрещает прохождение импульсов через элементы И 11 и 31. При этом символы с выхода приемни-45 ка 1 через ключевой элемент 4 поступают во второй декодер 5, а импульсы генератора 8 через ключевой элемент 9 - на вход первого счетчика 10. На время процесса декодирования триггер 6 прекращает анализ состояния50 канала связи (закрывает элементы И И и 31), поскольку в течение длительности команды в канале связи присутствуют символы команды. которые устройство контроля может интерпретировать как помеху. После окончания прие-55 ма команды и ее одновременного декодирования сигнал с выхода первого счетчика 10 устанавливает триггер 6 в нулевое положение и одновременно поступает на входы ключевых элементов 12 и 30 (если процесс декодирова-60 ния оказывается более длительным, чем прием команды, то его всегда можно выполнить в другом масштабе времени, на большей частоте, так что в реальном масщтабе времени эта задержка оказьтвается незаметной). .65 6 Если ошибки в принятой информации обнаружены, то открывается ключевой элемент 9, сигнал с иервого счетчика 10 проходит через ключевой элемент 30, формирует сигнал нереспроса и одновременно через элемент ИЛИ 36 устанавливает все элементы устройства (кроме регистра 22 и третьего счетчика 33) в исходиое состояние. Устройство продолжает следить за состоянием канала и вновь ищет цикловой синхронизм. Поскольку на передающей стороне информация поступает в канал связи с интервалами не менее Т, то наличие в нервых Пт+«ц каскадах регистра 22 сдвига символов тактовой и цикловой синхронизации от нредыдущей команды не влияет на прием последующей команды; за время Т они успевают поступить как на суммиующий, так и на вычитающий входы TpieTbero счетчика 33, и к приему следующей команды в третьем счетчике 33 фиксируются только ошибки за нредыдущий интервал Т. Вернемся теперь ко второму декодеру 5 и предположим, что ощибки в информации не обнаружены тогда открывается ключевой элемент 9, и сигнал с выхода первого счетчика 10 через ключевой элемент 12 записывает « в триггер 13. При этом снимается сигнал с выхода элемента И 15 и тем самым открывается ключевой элемент 18. Следующий этап работы устройства - проверка качества канала в интервале Г, после приема команды. Поскольку триггер 6 вновь находится в нулевом состоянии, то сигнал с выхода приемника 1 через элементы И 31 и ИЛИ 21 поступают на вход регистра 22 и одповременно импульсы с генератора 8 через элементы И И, ИЛИ 28 и открытый ключевой элемент 18 поступают на счетный вход второго счеткика 17. С выхода счетчика, соответствующего моменту окончания анализа, снимается сигнал, который переводит в состояние « триггер 25. Последний потенциал со свое выхода разрещает прохождение сигналов через элементы И 26 и 35. Наличие сигнала на разрешающем выходе логического блока 34, свидетельствующее о хорошем состоянии канала, приводит к тому, что этот сигнал через элемент И 26 поступает в виде разрещающего сигнала на элементы И 24 и 27 и в виде запрещающего сигнала - на элемент И 31. Если же импульс на выходе логического блока 34 присутствует, то через элементы И 35 и ИЛИ 36 он поступает на установку всех элементов устройства в исходное состояние. Следующий этап работы устройства - дешифроваиие команды, которая хранится после декодирования г;о втором декодере 5 команды, Импульсы частоты поступают из генератора 8 импульсов через элементы И 27, ИЛИ 28 и к.тючевой элемент 18 на вход второго счетчика 17, а также через элемент 29 - в цепь сдвига регистра 22. Когда на второго счетчика 17 появляется импульс, спидетельствующий о том, то счетчик переполгшлся, он через элемент И 24 поступает на вход триггера 13, последний переходит в состояние «О, а триггер 14 - в состояние «1. К этому моменту как второй счетчик 17, так м регистр 22 полностью очищаются и находятся в нулевом состоянии. Имнульс, соответствующий моменту перехода триггера 14 в состояние «1, поступает на элементы И 16 и переписывает содержание второго декодера 5 команды во второй счетчик 17. Потенциал с триггера 14 разрешает прохождение сигналов через ключевые элементы 30 и 23 и через элемент И 37. В зависимости от содержания последнего каскада второго счетчика 17 открывается либо ключевой элемент 20 (если в последнем каскаде «1), либо ключевой элемент 23 (если «О). Импульсы частоты fz с выхода генератора 8 через элементы И 27, ИЛИ 28 н ключевой элемент 18 поступают вновь иа вход второго счетчика 17 и через элемент ИЛИ 29 - в цепь сдвига регистра 22, а через элемент И 37 - на вход триггера 19. Иервый приходящий импульс обнуляет триггер 19. Если открыт ключевой элемент 20, то импульс с выхода триггера 19 через элемент ИЛИ 21 поступает в нервый каскад регистра 22. Если открыт ключевой элемент 23, то с его выхода имнульс поступает в средний каскад регистра 22 и в последний каскад второго счетчика 17. Далее символ «1 в регистре 22 сдвигается до тех пор, пока неренолняется второй счетчик 17, нмпульс с выхода которого вновь переводит триггер 13 в состояние «1. Поскольку триггер 14 находится также в состоянии «1, то с выхода элемента И 32 снимается сигнал, который поступает на выход «Окончание работы устройства и одновременно через элемент ИЛИ 36 устанавливает все устройство в нулевое состояние. На информационном выходе устройства появляется сигнал каскада регистра с записанной в нем «I. Схема готова к продолжению работы.

В известном устройстве первый декодер является довольно сложным устройством. Для обеспечения достаточно малой вероятности ложной команды (порядка 10) приходится доводить длину кода до 20-30 символов с исправлением в нем двух-четырех ошибок.

В предлагаемом устройстве код синхронизации выбирают равным 3-4 символам, исходя только из помехоустойчивости в хорошем состоянии канала. Поэтому первый декодер 3 синхронизации в описываемом устройстве значительно проще первого декодера в известном устройстве, а скорость передачи информации больше, так как уменьшена длительность интервалов между командами. Если передается т команд, то третий счетчик 33 так же, как и второй счетчик 17, содержит logzfn Каскадов. Сложность остальных введенных элементов очевидна и весьма мала. Заметим также, что длина регистра 22 равна т, если (т - «т Пц) , где Т выбирают, исходя из требований помехоустойчивости и допустимой вероятности ложной команды. Если в известном устройстве длина адресной комбинации была ПА и исправлялось в ней /А ошибок, т. е. длительность ключа была .л, то в

5„ --«л 1

описываемом устройстве - , а

скорость передачи повышается примерно в два раза. Заметим также, что все ключевые 10 элементы в устройстве могут быть выполнепы, например, в виде элементов И.

Формула изобретения

Устройство для приема команд телемеха15 пики, содержащее приемник, выход которого соединен с первыми входами первого и второго ключевых элементов, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго декодера, один выход генератора импульсов соединен с первым входом третьего ключевого элемента и вторым входом первого декодера, выход которого соединеп с первым входом первого триггера, выход первого триггера подключен ко вторым входам второго и третьего ключевых элементов, выход третьего ключевого элемента соединен со входом первого счетчика и вторым входом второго декодера, первый и второй управляющие выходы второго декодера подключены соответственно к первым входам четвертого и пятого ключевых элементов, вторые входы которых и второй вход первого триггера соединены с выходом счетчика, информацпонные выходы второго декодера соединены

S с первыми входами информационных элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам второго счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом шестого ключевого элемента, первый выход второго счетчика подключен к первым входам седьмого и восьмого ключевых элементов, выход второго триггера соединен со вторыми входами седьмого и восьмого ключевых элементов, выход которого подключен к управляющим входам регистра и второго счетчика, выходы четвертого и пятого ключевых элементов соединены соответственно с первым входом третьего триггера и выходом «Переспрос устройства, информационные выходы регистра подключены к информационным гыходам устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в устройство введены элементы И, ИЛИ, триггеры, логический блок и третий счетчик, входы которого соединены с соответствующими выходами регистра, выходы третьего счетчика подключены ко входам логического блока, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И и управляющим входом первого декодера, второй выход логичес-кого блока подключен к первому входу второго элемента И, выход приемника соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого и первый вход четвертого элемента И подключены к выходу первого триг