Адаптивный временной дискретизатор Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

(54) АДАПТИВНЫЙ ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАТОР

изобретение относится к средствам электроизмерительной техники, в частности к измерительно-вычислительным устройствам статистических измерений, и предназначено для адаптивной временной дискретизации многомерных случайных сигналов. Оно может использоваться в телеметрических, диагностических, испытательных системах для решения задачи комплексного сжатия данных о многомерных сигналах.

Известно устройство адаптивной временной дискретизации, содержащее блок памяти, блок выборки, блок сравнения, блок управления и измерительный элемент, соединенные жесткими связями 1.

С помощью этого устройства достигается сжатие данных по методу ступенчатой аппроксимации.

Известно устройство адаптивной временной дискретизации, состоящее из коммутатора,, двух блоков дифференцирования, трех аналого-цифровых преобразователей, сумматора, двух ключей, блока памяти и блока управления, соединенных жесткими связями 2.

Это устройство рещает задачу сжатия данных по методу линейной аппроксимации сигнала.

Недостатками обоих устройств являются низкая точность и достоверность сжатия данных по методу детерминированной аппроксимации, невозможность комплексного сжатия многомерных случайных сигналов на основе детерминированной аппроксимации с дополнительной статистической обработкой сигналов.

Известен адаптивный временной дискре10тизатор, содержащий канал сжатия, состоящий из преобразователя напряжения в код, вход которого соединен с входной клеммой канала сжатия, арифметический блок и блок программного управления 3.

15

Недостатками этого устройства являются также низкая точность и достоверность сжатия данных о многом/ерных случайных сигналах из-за невозможности одновременного определениясущественных отсчетов{х1} 20 их интервалов{Абс}, средних интервалов по каждому случайному сигналу, а также среднего интервала по мнoжectвy дв разHOCTHi ix интервалов{дб и их распределения т.е. выполнения одновременного сжатия многомерных сигналов и дополнительной статистической обработки, что снижает точность и достоверность комплексного сжатия данных о многомерных случайных сигналах.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности сжатия данных.

Это достигается тем, что в адаптивный временной дискретизатор, содержащий канал сжатия, выполненный на преобразователе напряжения в код, вход которого соединен с входной клеммой канала сжатия, арифметический блок и блок программного управления, введены N-1 каналов сжатия, блок шин, блок программного управления, управляющие регистры, а в каждый канал сжатия - преобразователь интервал времени - код, преобразователь код - интервал, блок шин, управляющие регистры, причем в каждом канале сжатия блок шин соединен с первым входом и выходом управляюших регистров, второй вход и выход которых соответственно подключены к выходу и входу преобразователя напряжения в код, преобразователя код-интервал, преобразователя интервал времени-код, арифметическому устройству, блоку программного управления, выходы преобразователей код-интервал и интервал времени - код подключены к входам преобразователя напряжения в код, а входь и выходы блока шин каждого канала сжатия через соответствующий управляющий регистр соединен с общим для всех каналов сжатия блоком шин, вход и выход которого через дополнительный управляющий регистр соединены с общим для всех каналов сжатия блоком программного управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого дискретизатора. Количество каналов 1 сжатия вдискретизаторе.при необходимости может быть увеличено до N. Все каналы сжатия построены однотипно, поэтому на чертеже для удобства его чтения подробно показана структура только одного канала, который содержит преобразователь 2 напряжении в код 2, один из .входов которого образует первый вход 3 этого канала сжатия. Входы и выходьт преобразователя 2 через первый управляюший регистр 4 соединены с выходами и входами блока шин 5. Входы и выходы преобразователей кодинтервал 6, интервал времени - код 7, арифметического блока 8 и блока 9 программного управления через второй 10, третий 11, четвертый 12, пятый 13 управляюшие регистры соответственно соединены с выходами и входами блока щин 5.

РЫХОДЫ преобразователей код-интервал 6 и интервал времени код 7 соединены соответственно с третьим 14 и четвертым 15 входами преобразователя 2 напряжение-код 16, 17, 18, 19 - первый, второй третий и четвертый выходы канала сжатия; 20 - первый вход второго канала сжатия, 21 - первый вход третьего канала сжатия; 22 -

первый вход четвертого канала сжатия; 23/ 24, 25 - первые выходы каналов сжатия.

Входы и выходы блока шин 5 каналов 1ерезуправляющие регистры 26-29 соответственно соединены с выходами и входами блока шин 30, входы и выходы которого через управляющий регистр 31 соединены с выходами и входами блока 32 программного управления.

Дискрегизатор работает следующим образом.

N случайных сигналов { 5Ci.t} , составляющих многомерный случайных процесс xCt поступают на входы 3, 20, 21, 22 каналов сжатия.

Учитывая однотипность построения всех каналов сжатия устройства, рассмотрим принцип его работы на примере сжатия данных о сигнале X|(t) в первом канале 1 сжатия.

При поступлении случайных сигналов{х и) на входы каналов сжатия, в том числе сигнала x,(t на вход 3 канала 1 сжатия, во втором блоке 32 программного управления задается управляющая программа П многомерного сжатия данных о сигналах ( XuCt)} во всех каналах сжатия. В соответствии с Пр через управляющий регистр 31, блок шин 30, управляющий регистр 26, блок шин 5, управляющий регистр 13 .в блок 9 программного управления задается индивидуальная программа По1 сжатия данных о сигнале XiCt) . В программе По| указывается, например, степень аппроксимирующего полинома (ч) 0), апертура 5х аппроксимацийсигнала x,(t), число циклов усреднения интервалов 2.° .

Сигнал x,(t) поступает в преобразователъ-2 напряжения в код, который по командам с первого блока 9 программного управления, поступающим через управляющий регистр 13, блок шин 5, управляющий регистр 4, преобразует x,(i) в отсчеты{Xj.с интервалом дТ(з,

С блока 9 программного управления через управляющий регистр 13, блок шин 5, управляющий регистр 12 в арифметический блок 8 вызываются предыдущий существенный отсчет XC,L-I и апертура Ох. Текущие отсчеть; к, i,x.-i,,c преобразователя 2 напряжения в код через управляющий регистр 4, блок шин 5, управляющий регистр 12 поступают в арифметический блок 8, который определяет момент, появления текущего существенного отсчета .Xc,L по разHocTH(|Xt-Xc,) - В преобразователе 7 интервал времени - код определяется код интервала &8с, I между существенными отсчетами и Хс, l-i . Для этого с арифметического блока 8 через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 11 в преобразователь 7 интервал времени - код поступает число импульсов, равное числу определяемых разностей(,и-||Л1),до момента, когдаОхсл-Хс,1.-||-§х)0. Текущий существенный отсчет Xc,L через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 13 поступает в блок 9 программного управления на место предыдущего существенного отсчета Хс, L-I - Кроме того, существенный отсчет Хс, t со второго выхода преобразователя 2 напряжения 6 код поступает на второй выход 17 первого канала 1 сжатия по команде, поступающей через четвертый вход 15 преобразователя 2 с выхода преобразователя 7 интервал времени - код. Одновременно код интервала AQc.t. с преобразовате тя 7 интервал времени-код через управляюо/ий регистр 11, блок щин 5, управляющий регистр 12 поступает в арифметический блок 8, куда также через управляющий регистр 13, блок щин 5, управляющий регистр 12 с блока 9 программного управления 9 поступает предыдущий средний интервал дб,,1 . Арифметический блок 8 определяет по рекуррентному алгоритму «. ,«. д 8;. Д , , - ,) текущий средний интервал Д б который через управляющий регистр 12, блок щин 5, управляющий регистр 13 поступает в блок 9 программного управления 9 на место предыдущего интервала йв, . Кроме того, текущий средний интервал Лб;, после первых S циклов усреднения через блок щин 5, управляющий регистр 10 поступает в преобразователь6 код-интервал, с выхода которого на вход 14 преобразователя 2 напряжения в код поступают врем- нные интервалыдТ,пропорциональныелв В соответствии с дТ с преобразователя 2 напряжения в код через управляющий регистр 4 в блок щин 5 считываются дополнительные сущ,ественные отсчеты (х с равномерным временным интервалом дТ Временные интервалы коды интервалов между существенными отсчетами Д 9. могут быть выведены из канала 1 через выходы 18 и 19 соответственно. Таким обра-зом, в предлагаемом устройстве в каждомканале сжатия кроме определения неравноотстоящих существенных отсчетов-{Xci и их интервалов-{л Qf определяются равноотстоящие отсчеты { с интервалом Д в. Одновременно с определением{хс},, (,{uG} во всех каналах сжатия производится дополнительная статистическая обработка с целью повыщения достоверности комплексного сжатия данных о многомерных случайных сигналах. Текущие средние интервалы (л с блоков программного управления всех каналов 1 сжатия через управляющие регистры 13, блоки щин 5, управляющие регистры 26 - 29 и блок щин 30 поступают через управляющий регистр 26, блок щин 5, управляющий регистр 12 в арифметический блок 8, который определяет текущий средний интервал по множествудб м- дб который через управляющий регистр 12, блок шин 5, управляющий регистр 13 поступает в блок 9 программного управления. Аналогично текущие средние интервалы ( через управляющий регистр 27 поступают в арифметический блок второго канала 1. В этот же блок с выхода 16 первого канала 1 через управляющий регистр 26, блок щин 30, регистр 27 поступает текущий средний интервал по множеству AS. Ариф.метический блок второго канала определяет N разностных интервалов{Аб |,дЭ2 ( через выход 23 канала, управляющий регистр 27, блок щин 30, управляющий регистр 28 передает разностные интервалы в блок программного управления канала сжатия, который с помощью арифметического блока определяет текущие оценки распределения интервалов W(A 9 ). Для этого, например, центрированный интервал дЭ записывается в адресный регистр памяти блока программного управления третьего канала. Из памяти по этому адресу считывается предыдущая оценка отсчета распределения Wi.-i(WYu0), которая поступает в арифметический блок данного канала. Этот арифметический блок определяет текущую оценку отсчета распределения W,..|H. Оценка Wi, обратным путем записывается в блок программного управления третьего канала на месте предыдущей оценки W и-1 Измеренные средний интервал подмножеству US, разностные интервалы-(л8}и их функция распределения W(Aо) соответственно с первых блоков программного управления каналов 1 через их выходы 16, 23, 24, упра-вляющие регистры 26, 27, 28 поступают в блок щин 30 и далее через управляющий регистр 29, блок щин четвертого канала сжатия, управляющий регистр в арифметическое устройство этого канала. С блока программного управления четвертого канала через его управляющий регистр, блок щин, управляющий регистр вызываются допустимые оценки среднего по множеству лЭ разностные интервалы-{ 4 бд , образцовая функция распределения VVjCA®) - Арифметическое устройство четвертого канала последовательно сравнивает д Э cuOf J i&B почленно c{4eз},W { б°iпочленно с Wo(A0} И через управляющий регистр, блок щин четвертого канала, через управляющий регистр 29, блок щин 30, управляющий регистр 31 блок программного управления 32 сообщает о результатах сравнения. При этом если Д & Д. 6 т.е. превыщена допустимая средняя «загрузка, то блок 32 программного управления сообщает в блоки программного управления всех каналов об увеличении емкости их запоминающих устройств. Если отдельные отсчет функции распределения, нaпpимep,