Устройство для передачи информации со сжатием данных Советский патент 1980 года по МПК G08C19/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к адаптивной телеметрии. Известны устройства для передачи информации со сжатием данных, содержащие регистр текущей выборки, элементы И, ИЛИ, регистры максимальной и минимальной наборок, сумматор, блок сравнения, элемент задержки, предназначенные для сжатия входных данных П. Недостатком таких устройств является их малая эффективность при работе с процессами имеющими участки нестационарности. Ближайшим по технической сущности к данному является устройство для передачи информации со сжатием данных, содержащее сум матор, регистр начального отсчета, первый вход которого подключен ко входу устройства и первому входу сумматора, выход которого соединен с первым выходом устройства, вторым входом регистра начального отсчета, первыми входами регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка и регистраниж него допуска интерполятора первого порядка и входом регистра приращений, выход которого подключен к первьпи входам первого и СО СЖАТИЕМ ДАННЫХ второго измерителей разности, выход регистра начального отсчета подключен ко второму входу сумматора, третий вход которого и нервый вход блока вычисления нижних границ апертуры соединены с выходом регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка, выход регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка подключен к четвертому входу сумматора и первому входу блока вычисления верхних границ апертуры, пятый и щестой входы сумматора подключены к выходам первого и второго измерителей разности, выход счетчика соединен со вторыми входами блока вычисления верхних границ апертуры и блока вычисления нижних границ апертуры, выходы которых подключены ко вторым входам первого и второго измертелей разности соответственно, выход блока управления соединен с управляющими входами регистра начального отсчета, сумматора и счетчика 12. К недостаткам устройства следует отнести малый коэффициент; сжатия по сравнению с интерполяцией полиномом нулевого порядка

при узком диапазоне изменения амплитуды входных сигналов (коэффициент сжатия есть отношение числа поступивших отсчетов к числу существенных). Недостатком также является то, что вычисление границ производится аналоговым способом, что ухудшает точностные характеристики устройства.

Цель изобретения - повышение информативности устройства - достигается тем, что в устройство введены триггеры, элементы И,

ИЛИ, регистр верхнего допуска интерполятора нулевого порядка и ре1истр нижнего допуска интерполятора нулевого порядка, входы которых подключены к вь1ходу сумматора, выход регистра нижнего допуска интерполятора нулевого порядка соединен со вторым входом регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка .и третьим входом второго измерителя разности, выход регистра верхнего допуска интерполятора нулевого порядка подключей к третьему входу первого измерителя, разности и ко второму входу регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка, выходы блока вычисления верхних границ апертуры и блока вычисления нижних границ апертуры подключены соответственно к третьим входам регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка и регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка, входы синхронизации первого, второго и третьего

триггеров регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка, регистра верхнего допуска интерполятора нулевого порядка, регистра нижнего допуска интерполятора нулевого порядка, регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка, блока вычисления нижних границ апертуры, первого и второго измерителей разности и блока вычисления верхних границ апертуры и входы синхронизации первого, второго и третьего триггеров подключены к выходу блока управления, единичные входы триггеров соединены с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно ко вторым выходам первого и второго измерителей разности, выход первого триггера соединен с одним входом элемента И, выход второго триггера подключен к четвертым входам регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка и регистра нижнего допуска интерполятора

первого порядка и другому входу элемента И выход которого соединен с седьмым входом сумматора и входом блока управления, выход третьего триггера соединен со вторым выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, содержащая регистр начального отсчета 1, сумматор 2, регистр приращений 3, регистр верхнего допуска интерполятора нулевого порядка 4, регистр верхнего допуска интерполятора первого порядка 5, регистр нижнего допуска интерполятора нулевого порядка 6, регистр нижнего допуска интерполятора первого порядка 7, блок вычисления верхних границ апертуры 8, блок вычисления нижних границ апертуры 9, первый измеритель разности 10, второй измеритель разности 11, первый триггер 12, элемент ИЛИ 13, второй триггер 14, элемент И 15, счетчик 16, блок управления 17, третий триггер 18, первый и второй выходы устройства 19 и 20.

Для простоты рассмотрим работу одноканального устройства.

Устройство работает следующим образом.

С приходом первого значения кода он записывается в регистр начального отсчета 1. С поступлением второго отсчета на сумматоре 2 производится вычисление его приращения относительно начального отсчета F|-FQ, где Fj-i-ый входной отсчет, FQ - начальный отсчет, содержащийся в регистре 1. Полученное приращение заносится с выхода сумматора 2 в регистр приращений 3, по управляющему сигналу из блока 17, который осуществляет управление записью информации во все регистры устройства. Затем определяются граничные точки коридоров допустимых значений на первом такте, для чего на сумматоре 2 вычисляются сначала сумма приращений с допуском FI + FC + cf , где d - допустимая погрешность восстановления, и заносится в регистры верхних допусков интерполяторов нулевого 4 и первого 5 порядков, а затем разность приращения и допуска сГ, которая заносится в регистры нижних допусков интерполяторов нулевого 6 и первого 7 порядков.

С появлением второй и каждой последующей выборки в сумматоре 2 происходит вычисление нового приращения этой выборки относительно FO, содержащегося в регистре начального отсчета 1 и запись этого приращения в регистр приращений 3, а также увеличение содержимого счетчика 16 числа тактов на единицу.

Экстраполяция границ ко13идора интерполятора первого порядка происходит в блоках вычисления верхней и нижней границ апертуры 8 и 9, путем вычисления приращений на шаг, соответствующих границ коридоров, равных отношению величин границ п регистрах 5 и 7 к содержимому счетчика тактов и сложения этих приращений с величиной границ. Указаннь1е величины из регистров 5 и 7 и счетчика 16 поступают в соответствующие блоки 8 и 9 по сигналам блока 17.

Вычисленные новые границы подаются с блоков вычисления границ в измерители разности 10 и 11. 57 В измерителях разности происходит анализ выборки на неизбыточность путем сравнения с приращением из регистра 3. Сравнением управля ет блок 17. Сначала происходит сравнение границ интерполятора нулевого порядка с приращением, для чего их значение из регистров 4 и 6 подается соответственно на первый 10 и второй 11 измерители разности. При этом, если разность верхней границы апертуры и приращения окажется меньше (-сГ), или разность нижней границы и приращения больше (+сГ), то выборка считается неизбыточной по алгоритму интерполятора нулевого порядка, и на сигнальном выходе соответствующего измерителя разности появится сигнал неизбыточности выборки по алгоритму интерполятора нулевого порядка. Этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 13 и в момент появления соответствующего тактирующего импульса из блока управления 17 установит в единичное состояние первый триггер 12 и в нулевое состояние третий триггер 18. Если разность верхней границы и приращения окажется больще (+ (f), то на сумматоре вычислится новая верхняя граница интерполятора нулевого порядка, т.е. по сигналу сужения верхней границы от первого измерителя разности 10 вычислится сумма допуска и Fn + и перепищется в регист приращения Fi-rg верхнего допуска интерполятора нулевого порядка 4. Если эта разность не превысит по абсолютной величине допуска cf, то граница останется прежней и содержимое регистра верхнего допуска интерполятора нулевого порядка не изманится. Такой же анализ происходит во втором измерителе разности II. При этом, если разность нижней границы и приращения окажется меньше (- сГ), то по сигналу сужения нижней границы со второго измерителя разности на сумматоре 2 вычислится разность приращения и допуска FJ-FO- сЯ и занесется в регистр нижнего допуска интерполятора нулевого порядка 6. Если разность нижней границы и приращени не превысит по абсолютной величине допуска сГ , то в регистре 6 останется его прежнее содержимое. После анализа границ коридора интерполятора нулевого порядка на неизбыточность и необходимость сужения коридора происходит такой же анализ границ коридора интерполятора первого порядка. Для этого на измерите разностей 10 и 11 подаются значения границ коридора ит блоков вычисления границ апер туры 8 и 9. Сравнение границ коридора интерполятора первого порядка на ноизбыточность отличается от сравнения коридора интерполятора нулевого порядка лишь тем, ято при получении сигнала неизбыточности на выходе схемы ИЛИ, соответствующий тактовый импульс из блока управления 17 устанавливает в единичное состояние второй 14 и третий 18 триггеры. Сравнение этих же границ на необходимость сужения отличается от сравнения границ интерполятора нулевого порядка тем, что в случае отсутствия необходимости сужения, в регистры границ коридора интерполятора первого порядка переписывается их же экстраполированное значение с выхода блоков вычисления границ апертуры. Если при обработке i -го отсчета триггер 14 установился в единицу, а триггер 12 остался в нулевом состоянии, т.е. t -отсчет оказался избыточным только по алгоритму первого порядка, то сигнал с триггера 14 блокирует запись в регистры 5 и 7 из сумматора и в них заносится код, повторяющий содержимое регистров 4 и 6 соответственно. Такое повторение необходимо, чтобы в этом случае по окончании интервала аппроксимации исправленное значение существенного отсчета вычислялось по границам интерполятора нулевого порядка. Если при обработке отсчета оба триггера 14 и 12 окажутся в единичном состоянии, это означает неизбыточность отсчетов, как по алгоритму интерполяции нулевого, так и первого порядка. При этом сигнал со схемы И, на которой происходит совпадение единичных уровней триггеров 14 и 12, поступает в сумматор, где вычисляется исправленное значение существе1шого отсчета путем сложения и деления на 2 paниц коридора из регистров 6 и 7, а также поступает в блок управления, который вырабатывает импульсы сброса в исходное состояние всех блоков, и импульс, по которому в регистр начального отсчета 1 записывается исправленное значение существенного отсчета в качестве FQ для следующего интервала аппроксимации. Исправленное значение существенного отсчета считывается в канал связи с выхода 19, а степень аппроксимирующего полинома с выхода третьего триггера 20. При этом обработка выборки заканчивается, и в случае ее неизбыточности с приходом следующей выборки начинается новый интеграл аппроксимации. Применение устройства позволит значительно повысить коэффициент сжатия по сравнению с устройством, реализующим однопараметрический алгоритм сжатия данных. Формула изобретения Устройство для передачи информации со сжатием данных, содержащее сумматор, регистр начального отсчета, первый вход которого под ключен ко входу устройства и первому вхОДу Сумматора, йыход которого соединен с первым выходом устройства, вторым входом регистра начального отсчета, первыми входами регистра верхлепэ допуска интерполятора первого порядка и регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка и входом регистра приращений, выход которого подключен к пер вым входам первого и второго измерителей разности, выход регистра начального отсчета подключен ко второму входу сумматора, третий вход которого и первый вход блока вычисления нижних границ апертуру соединен Ьбыходом регистра нижнего допуска интерпоJtetopa первого порядка, выход регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка подключен к четвертому входу сумматора и первому входу блока вычисления верхних границ апертуры, пятый и шестой входы сумматора подключены к первым выходам первого и второго измерителей разности, выход .счетчика соединен со вторыми BXOABNOI блока вычисления верхних границ апертуры и блока в1ь1ЧИСЛения нижних границ апертуры, выходы kOTOpbix подключены ко вторым входам первого и второго измерителей разности соответственно, выход блока управления соединен с Угфавляййдймй входами регистра Начального бтёчёта, сумматора и счетчика, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены триггеры, элементы И и ИЛИ, регистр верхнег допуска интерполятора нулевого порядка и регистр нижнего допуска интерполятора нулевого порядка, входы которых подключены к Шходу сумматора, выход регистра нижнего допуска интерполятора нулевого порядка сое: динен со вторым входом регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка и третьим входом второго измерителя разности. ВЫХОД регистра верхнего допуска интерполятора Нулевого порядка подключен к третьему входу первого измерителя разности и ко вт;орому входу регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка, выходы блока вычисления верхних границ апертуры и блока вычисления шиашх границ апертуры подключены соответственно к третьим входам регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка и регистра нижнего допуска интерполятора первого порядка, входы синхронизации первого, второго и третьего триггеров регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка, регистры верхнего допуска интерполятора нулевого порядка, регистра нижнего допуска интерполятора нулевого порядка, регистра нижнего допуска и интерполятора первого порядка, блока вычисления нижних границ апертуры, первого и второго измерителей разности и блока вычисления верхних границ апертуры подключены к выходу блока управления, единичные входы триггеров соединены с выходом злемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно ко вторым выходам первого и второго измерителей разности, выход первого триггера соединен с одним входом злемента И, выход второго триггера подключен, к четвертым входам регистра верхнего допуска интерполятора первого порядка и регистра нижнего Допуска интерполятора первого порядка и другому входу элемента И, выход которого соединен с седьмым входом сумматора и входом блока управления, выход третьего триггера соединен со вторымвыходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 531158, кл. G 08 С 19/28, 1975. 2.Журнал Автометрия, , 1974, с. 283 5 (прототип).