Адаптивный временных дискретизатор Советский патент 1979 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к средствам электроизмерительной техники и предназначено ДЛЯ адаптивной дискретизации по времени аналоговых электрических сигналов. Оно может использоваться в телеметрических системах, в состав которых входят преобразователи информации, требующие различных алгоритмов сжатия.

Известен адаптивный временной дискретизатор, в основе которого лежат методы детерминированной ступенчатой и линейной интерполяции (аппроксимации) по временному интервалу т по заданной ошибке ек 1, состоящий из коммутатора, двух блоков дифференцирования, трех аналого-цифровых преобразователей, сумматора, двух ключей, блока оперативной памяти и блока управления. На вход коммутатора подаются дискретизируемые аналоговые величины, выход коммутатора подключен к входам аналого-цифрового преобразователя и блока дифференцирования, выход аналогоцифрового преобразователя параллельно соединен с входами ключей и сумматора, выходы двух блоков дифференцирования соединены через аналого-цифровые преобразователи с сумматором. Выход первого блока дифференцирования подключен к входу второго блока дифференцирования, выход сумматора - к блоку оперативной

памяти, выход которого параллельно соединен с входами сумматора и одного из ключей. Выход другого ключа соединен с блоком оперативной памяти, все узлы и блоки

по входам и выходам - с блоком управления.

Недостатком известного дискретизатора является отсутствие возможности определения выборки текущих оценок средних временных интервалов существенных ординат дискретизируемых аналоговых величин и

существенных ординат в выборке текущ-их оценок средних временных интервалов, что снижает точность и возможность использования известного устройства временной дискретизации.

Известен также адаптивный временной дискретизатор, состоящий из блока памяти,

блока выборки, измерительного элемента, блока сравнения и блока управления, причем дискретизируемая аналоговая величина подается на вход блока памяти, выход которого соединен с входом измерительного

элемента; выход измерительного элемента соединен с входом блоков памяти, выборки и управления, выход блока управления - с входом измерительного элемента 2. К недостаткам этого дискретизатора относятся сравнительно низкая точность и отсутствие возможности по адаптивной дискретизации случайных аналоговых величин.

Цель изобретения - повышение точности и расширение возможностей адаптивной дискретизации реализации измеряемой случайной аналоговой величины путем создания возможности одновременного определения выборки текущих оценок средних временных интервалов существенных ординат дискретизируемых аналоговых величин и существенных ординат в выборке текущих оценок средних временных интервалов.

Предлагаемый адаптивный временной дискретизатор состоит из коммутатора, блока детерминированного уплотнения, содержащего два блока дифференцирования, три аналого-цифровых преобразователя, сумматор, два ключа и блок оперативной памяти, блок управления, причем входные клеммы реализации измеряемой аналоговой случайной величины через коммутатор соединены с входами первого аналого-цифрового преобразователя и первого блока дифференцирования, выход первого аналого-цифрового преобразователя параллельно соединен с входами двух ключей и сумматора, а выход первого блока дифференцирования через другой блок дифференцирования, второй аналого-цифровой преобразователь и через третий аналого-цифровой преобразователь- с двумя входами сумматора. Выход сумматора подключен к блоку оперативной памяти, выход которого параллельно соеди-, ней с соответствующими входами сумматора и одного из ключей, выход другого ключа связан с соответствующим входом блока оперативной памяти, все узлы блока детерминированного уплотнения и коммутатор по входам и выходам соединены с блоком управления. Особенностью предлагаемого дискретизатора является то, что в него дополнительно введены блоки итерационного усреднения интервалов, памяти оценок интервалов, развертки оценок интервалов и два дополнительных ключа. При этом вход блока итерационного усреднения интервалов соединен с выходом блока оперативной памяти блока детерминированного уплотнения, выходы блока итерационного усреднения интервалов параллельно соединены с входами одного из дополнительных ключей, блока памяти оценок интервалов и блока управления, а выход блока памяти оценок интервалов - с входами другого ключа, блока развертки оценок интервалов и блока управления. Выход блока развертки оценок интервалов подключен к входу коммутатора, входы введенных блоков и ключей соединен с блоком управления, а выходы дополнительных ключей - с соответствующими выходными клеммами адаптивного временного дискретизатора.

На чертеже показана структурная схема адаптивного временного дискретизатора.

В исходном положении вход коммутатора 1 соединен с одной из реализаций измеряемой аналоговой случайной величины, например Xi(t), выход коммутатора 1 - с

блоком 2 детерминированного уплотнения через входы его блока 3 дифференцирования и аналого-цифрового преобразователя 4. Выход блока 3 дифференцирования параллельно соединен через аналого-цифровой преобразователь 5 и через блок 6 дифференцирования и аналого-цифровой преобразователь 7 с двумя входами сумматора 8, а выход аналого-цифрового преобразователя 4 - с входами сумматора 8, ключа 9 и через ключ 10 с блоком 11 оперативной памяти, выход которого параллельно соединен с входами ключа 9, сумматора 8 и блока 12 итерационного усреднения, выход которого параллельно соединен с входами ключа 13, блока 14 памяти оценок интервалов и блока 15 управления. Выход блока 14 памяти оценок интервалов параллельно соединен с входами блока 16 развертки оценок интервалов, ключа 17 и блока 15 управления. Выход блока 16 развертки временных интервалов подключен к входу коммутатора 1, входы всех узлов и блоков 1, 2-14, 16, 17 соединены с блоком 15 управления; входами дискретизатора являются клеммы 18, а выходами - клеммы 19, 20, 21.

Предлагаемый адаптивный временной дискретизатор работает циклически, поэтому рассмотрим, например, принцип его работы в n-f-l-M цикле при обработке реализации Xi(t) случайной аналоговой величины X(t).

По командам с блока 15 управления с входных клемм 18 через коммутатор 1 в

блок 2 детерминированного уплотнения поступает реализация Xi(t), которая известным образом 1 при помощи узлов и блоков 3-И блока 2 детерминированного уплотнения дискретизируется, например, в

л+Ьм цикле в коды существенной ординаты Xn+i,i и ее временного интервала Atn+i.i методом детерминированной аппроксимации по заданной ошибке ежКод Xn+i,i через ключ 9 и клемму 19 поступает к потребителю, а код Дтп-нь i с блока 11 оперативной памяти - в блок 12 итерационного усреднения интервалов. Блок 12 методом стохастической аппроксимации по итерационному алгоритму вида

.i .i 4- Т I« + 1. Д X

Х(А-:„+1,г-ДхО.

где Атп+1,г, Атп, - коды текущих оценок средних интервалов в л+1-м и циклах итерационного усреднения; n+l, Ат - ft-f 1-й член весовой функции, удовлетворяющей условию S n, , 2 («, формирует код Atn+i,,-, который поступает на ключ 13, в блок 14 памяти оценок интервалов и блок 15 управления. При этом через ключ 13 и клемму 20 к потребителю передается код Атп+i,, или соответствующий ему временной интервал Atn+i..В блоке 14 памяти оценок интервалов 14 всегда хранятся т-1 последних кодов существенных ординат текущих оценок средних интервалов j,,..., Лг . Выборка из т-1 кодов Атп-m+i, i, .--, in, г с блока памяти оценок интервалов поступает в блок 15 управления, блок 16 развертки оценок интервалов, через ключ 17 и клемму 21 к потребителю. При этом блок развертки оценок интервалов преобразует последовательность кодов ,f , ..., Ат%.,- в аналоговую функциюft.+ ({Ат,-}, Г), рпомопулипованную по амплитуде последовательностью из m+l последних кодов существенных ординат текущих оценок средНИХ интервалов Ат стке (Г-АО и кодом на участке Г-(т-1)А. Получение в блоке 16 аналоговой функции fn+i {|Ati}, Т-АО в «-f 1-м цикле происходит параллельно с определением Xn+},i, Ат„+1, t в блоке 2, Атп+ь t - в блоке 12, а на участке Г-А(т-1)-после записи кода Ат„+ь 1 в блоки 14 и 16. Полученная аналоговая функция fn+i((AT,-}T) в блоке 16 с выхода последнего через коммутатор 1 поступает в блок 2 детерминированного уплотнения, который дискретизирует аналоговую функцию /п+1 ({Атг}, 7), состоящую из т-1 существенных ординат и одной текущей оценок средних текущих интервалов на участке Т, полученных методом детерминированной аппроксимации по заданной ошибке е- . Если последняя текущая ордината аналоговой функции fn+i ({ATflT), с.оответстпуюшая коду , существенн 1Я, то но команде с блока 2 блок 15 управления сохраняет код At n-m+i, в блоке 14 памяти оценок интервалов и сбрасывает самый «старый из последних т кодов существенных ординат оценок текущих средних интервалов (в рассматриваемом случае - это Ат п-тл+ь г- Оставшиеся m-1 n-m+2,t n+l.f последних кодов последовательно сдвигаются в одну сторону в блоке памяти оценок интервалов, освона учабождая последнюю ячейку памяти для следующего текущего кода Атп+2, t. получаемого в М+2-М цикле измерения. После этого начинается n+2-й цикл. Во время обработки аналоговой функции f„+1 ((Ат,-), Г) на участке Т измеряемая реализация Xi(t) не поступает через коммутатор 1 на вход блока 2 детерминированного уплотнения. Из описания видно, что за один цикл фактически достаточно дискретизировать аналоговую функцию/7,+i({AT,-}, Г) только на последнем участке Т-А(т-1)1, проверяя на «существенность только код Атп+1, г, но если обрабатывается медленноменяющаяся реализация Xi(t), то можно для надежности контролировать всю функцию fп+1 ({Ат;} Г) на всем участке Т, что повышает помехоустойчивость. Таким образом, предлагаемый адаптивный временной дискретизатор осуществляет комплексную дискретизацию реализаций СЛУЧЯЙроЙЯНЯЛ ГОДОЙвл.ттнинчм X((X--(f.Оиггочип.ттоо-гТ/-ПОМ опоедрле ия ьтбпопкОУТТТ ГТ-ПРНных ординат (л:,-) и их в еменных интервалов (Ат,-) реализации Xi(t), получить в каждом цикле код Атпть t текущих оценок средних интервалов и выработку из т кодов (ArJ) существенных ординат оценок текущих средних интервалов. Это позволяет существенно повысить точность и расширить возможности адаптивной дискретизации сл чайных аналоговых величин. Например, в телеметрических системах можно одновременно автоматически определять текущие оптимальные оценки параметров квантования щага по времени в кодирующих и декодирующих преобразователях в соответствии с кодами выборов {Ат;}, {Ат } и кода Ат„+1; с выходов ключей 9, 17, 13 предлагаемого адаптивного временного дискретизатор а; параметров квантования по шагу аргумента т в корреляционных устройствах в соответствии с кодами Ат„+1. , и выборки (Ат) с выходов ключей 16 и 17; параметров интегрирования по времени в цифровых фильтрах в соответствии с кодами выборки {Ат } (расстановка по интервалу сглаживания постоянных элементарных цифровых / С-цепочек). Из описания предложенного адаптивного временного дискретизатора видно, что входящий в него блок детерминированного уплотнения может быть любым, например аналого-дискретным, аналого-цифровым, при этом соответственно блоки итерационного усреднения интервалов памяти оценок интервалов, развертки оценок шттервалов