Телеизмерительная система Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

1

Предлагаемое устройство относит- ся к области телеизмерений и может использоваться для передачи сообщений по проводным линиям, волновоцам, радиолиниям и т.п.

Известны адаптивные телеизмерительные системы, которые автоматически перераспределяют пропускную способность канала связи между .отдельными источниками с учетом текущих значений ширины полосы их спектра.

Известна радиотелеметрическая система с адаптивной коммутацией каналов , содержащая последовательно Соединенные адаптивный коммутатор (АК/, анализатор погрешностей (АП), блок вьщачи измерений и кодирующееустройство. Первый допрлнительный выход АК соединен с дополнительным входом кодирующего устройства, а второй дополнительный выход АК с дополнительным входом блока выдачи измерений, дополнительный выход которого соединен с дополнительным входом АК, а входы АК подключены ко входсш системы В этой системе N входных сигналов к 11) поступают на N входов адаптивного коммутатора, в котором производится аппроксимация

непрерывных сигналов (t) (например, с помощью алгебраических полиномов). По каждому из N параметров вычисляются погрешности аппроксимации € , ...,Е„. АП определяет канал, для которого погрешности в данный момент имеют максимальное значение по сравнению с погрешностями других параметров . Блок выдачи измерений выбиfOрает параметр, отсчет которого подлежит передаче в кодирующее устройство. Далее кодируется,и ему приписывается гщрес. Выдача отсчетов важных параметров производится через

15 равные интервалы времени.

К недостаткги такой системы можно отнести необходимость передачи адресной информации, ограничениость быстродействия и сложность технической реализации.

Известны неадацтивные системы с разделением каналов по времени при различных видах модуляции канальных сигналов (АИМ, ФИМ, КИМ и др.).

25

Наиболее близкой к.изобретению является многоканальная система с временным разделением каналов, со- , держащая N каналов,а вкаждом канале - ключ, вход которого подсоединен к входу системы, выход каждого из N ключей соединен с соответствукицим входом сумматора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов и формирователь синхроимпульсов , выход которых подсоединен к дополнительному входу сумматора. Другие выходы распределителя импульсов подсоединены -к управляющим входам соответствующих ключей, выход сумматора через канал связи подсоединен ко входу селектора синхроимпульс ов и измерительным входам N ключе й . Выход каждого из ключей через демодулятор подсоединен к соответствующему выходу системы. Выход селектора синхроимпульсов соединен со входом генератора синхронизирующи импульсов, выходы которого подсоединены к управляющим входам соответствующих ключей f27.

Импульсы генератора тактовых импульсов подаются в распределитель, на выходах которого по очереди появляются импульсы, которые замыкают соответствующий ключ и подключают вход системы к сумматору. На входе сумматора формируется последовательность амплитудно-модулированных измерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс. В зависимости от линии связи АИМ сигнал может преобразовьшаться в сигналы КИМ и т.д. На приемной стороне групповой АИМ сигнал разделяется ключами на N канальных , которые в демодуляторах (блоках памяти) преобразуются в необходимые потребителю аналоговые сигналы. Синхронная работа ключей приемной и передающей частей системы обеспечивается селектором синхроимпульсов и генератором синхронизирующих импульсов.

Недостатком этой системы является низкая точность работы, так как для уменьшения погрешности аппроксимации необходимо выбирать частоту дискретизации в соответствии с экстремальной динамичностью параметров, что резко увеличивает расход пропускаемой способности канала связи.

Целью изобретения является повышение точности телеизмерения ансамбля независимых входных сигналов. Эта цель достигается тем, что в известную телеизмерительную систему содержащую на передающей стороне генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен через формирователь синхроимпульсов с первым входом сумматора и в каждом информационном канале - ключ, выход которого соединен с соответствующим вторым входом сумматора, выход которого подключен к каналу связи, наприемной стороне - селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импульсов соединен с входом аспределителя импульсов и в каждом нформационном канале - последоваельно соединенные ключ и блок паяти , первые входы ключей всех информационных ка налов объединены со входом селектора синхроимпульсов и подключены к каналу связи, вторые входы ключей соединены с соответствущими выходами распределителя импульсов, введены на передающей стороне блок прямого ортогонального преобразования по Уолшу и в каждый инфорт мационный канал - блок памяти и разности и сумматор, выход которого соединен со входом ключа, первый вход - с выходом блока памяти и разности. Вторые выходы распределитея импульсов соединены с первыми входами соответствующих блоков паяти и разности. Входы блока прямого ортогонального преобразования по Уолшу соединены со входами системы, выходы - с объединенными вторыми входами блока памяти и разности и сумматора соответствующего информационного канала. На приемной стороне введен блок обратного ортогонального преобразования по Уолшу, входы которого соединены с выходаи блоков памяти соответствующих ин- формационных каналов, выходы - с выходами системы.

Благодаря этому в канал связи передаются отсчеты преобразованных по Уолшу сигналов, просуммированные с частью погрешности аппроксимации на момент взятия отсчета. На-приемной стороне аппроксимированные с помощью нулевой экстраполяции сигналы вновь преобразуются в соответствии с матрицей Уолша, вследствие чего погрешности аппроксимации суммируются таким образом, что наименьшая суммарная погрешность аппроксимации появляется в наиболее динамичных каналах.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на чертеже.

Телеизмерительная система содержит на передающей стороне в каждом информационном канале 1 сумматор 2, блок 3 памяти и разности и ключ 4, а также сумматор 5, генератор 6 тактовых импульсов, распределитель 7 импульсов, формирователь 8 синхроимпульсов , блок 9 прямого ортогонального преобразования по Холшу, на приемной стороне - в каждом информационном канале 10 - ключ 11 и блок 12 памяти, а также блок 13 обратного ортогонального преобразования по Уолшу, генератор 14 тактовых импульсов, распределитель 15 импульсов, селектор 16 синхроимпульсов и канал 17 связи.

Блок 9 служит для непрерывного во времени линейного ортонормального преобразования по Уолшу ансамбля независимых меходу собой входных непрерывных сигналов X(t) преобразованный ансамбль ( (t) {t; , где W - матрица Уолша N-ro порядка. ОПУ1 может быть реал зован, например, на основе N-входо вых сумматоров по числу каналов. Коэффициент передачи по каждому входу сумматоров соответствует зна чению элемента матрицы Уолша (±1), деленному наУгГ. Блок 3 служит для запоминания с нала в точке отсчета и вычисления разности между запомненным зна чением сигнала и его текущим значе нием. Запоминание происходит по заднему фронту импульса.логического сигнала 1 на первом (управляю щем) входе блока (пример технической реализации БПРЗ приведен в сборнике статей 4Изв.ЛЭТИ, выпуск 133, Ленинград, 1973, с. 86). Ключи 4 и 11 предназначены для передачи входного измерительного сигнала на выход без искажений при наличии на управляющем входе логической единицы. Сумматоры 2 и 5 предназначены для сложения .входных сигналов и мо гут быть реализованы на основе опе рационных усилителей. Генераторы 6 и 14 служат для ге нерирования периодической последов тельности импульсов. Генератор 14 имеет вход для подстройки частоты фазы генерируемых колебаний. Распределители 7 и 15 по мере поступления входных импульсов формируют сигнал.1 поочередно на ка дом из своих выходов. Формирователь 8 служит для форм рования синхронизирующих импульсов Канал связи 7 служит для преобразования входного сигнала в сигнал удобный для передачи на расстояние по линии связи и выделения группового сигнала из линии связи. Селектор 6 служит для выделения синхроимпульсов из группового АИМ сигнала. Блоки памяти 12 служат для восстановления непрерывного сигнала и дискрет (выборок). При нулевой интерполяции, например, блок памяти 12 может быть просто аналоговым запоминающим элементом (в частности на основе конденсатора). Блок 13 служит для непрерывногоортонормального преобразования по Уолшу ансамбля сигналов C(t) в ансамбль y(t i (t) , где N число информационных каналов. Для матриц Уолша транспонированная матрица w полностью совпадает с W. Предлагаемая система работает следующим образом. Блок 9 непрерывно во времени производит линейное ортогональное преобразование ансамбля независимых входных сигналов 7(t) в ансамбль С (t) (t). В каждом канале блок и разности 3 непрерывно выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевой экстраполяции 6 (t) С (t) - С (t, ), где момент последнего отсчета. В момент очередного отсчета t,- погреш(t ) с весом -j суммируется ность €. с величиной С U,-). В результате с выхода блока 3 поступает отсчет у (t,-) с (tij + 1/2/ С () С (t )) . Благодаря этому погрешность аппроксимации на приемной стороне становится знакопеременной на интервале аппроксимации (ках при нулевой интерполяцииJ. Импульсы генератора 6 подаются в распределитель 7, на выходах которого по очереди появляются сигнёшы, которые управляют работой блока 3 и замыкают соответствукяций ключ 4, подключающий выход сумматора 2 к сумматору 5. На выходе сумматора 5 формируется последовательность амплитудно-модулированных измерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс, т.е. групповой АИМ сигнал, поступающий в канал связи 17. На приемной стороне восстановленный групповой АИМ разделяется ключами 11 на N канальных сигналов (дискретные последовательности), которые в блоках памяти 12 преобразуются в аналоговые сигналы С(t J на основе нулевой экстраполяции (без задержки во времени), но с погрешностью аппроксимации на интервале, близкой по характеру изменения к погрешности при симметричной нулевой интерполяции. Далее в блоке 13 ансамбль C(t) преобразуется в ансамбль X(t;. При этом оказывается, что погрешности аппроксимации наименьшие в тех сигналах (t), которые являются в данный момент наиболее динамичными в ансамбле телеметрируемых сигналов. Происходит это потому, что в предлагаемой системе непосредственно дискретизируется и аппроксимируются на основе нулевой экстраполяции со смещением не сигналы ). (t) , а полученные с помощью преобразования Уолша сигналы (t), вследствие чего погрешности аппроксимации сигналов с i-t) зависят от погрешностей аппроксимации сигналов с С) следующим образом x(t)x(ib«t; N W(t)-X(t) HNVrc(i)4rc(t)J-x(,(tj, т.е. погрешность аппроксимации всех сигналов С.;(ь) в соответствии со строкой матрищд w 4.(t),(ti)e.(t). i J+-I Исследования показывают, что для знакопеременных погрешностей аппроксимации (в том числе и для нулевой экстраполяции со смещением) v погрешности€,j (t/ из-за взаимной крррелированности суммируются таким Образомг что компенсируют друг друга в каналах с наиболее динамичными сигналами (:). Величина выигрыша по точности зависит от величины коэффициента загрузки К.относительного числа динамичных сигналов в ансамбле Х (t//, в частности при (только один из сигналов Х(t) поочередно не равен нулю и сравнительно большом N() выигрыш в дисперсии максимальной погрешности аппроксимации на интервале составляет я N раз. Для другого крайнегб значения коэффициента загрузки К 1 (все сигналы Х ( стационарные независимые случайные процессы) величина выигрыша по дисперсии составляет 4 раза. Таким образом, в предлагаемой системе при одинаковой с прототипом пропускной способности канала связи достигается -существенный выигрыш в точности телеизмерения без задерж ки в передаче информации. Формула изобретения Телеизмерительная система, содержащая на передающей стороне гене ратор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом распредел теля импульсов, первый выход которо го соединен через формирователь син хроимпу.9ьсов с первым входом сумматорд и в каждом информационном кана ле ключ,выход которого соединен с соответствующим вторым входом сумма тора, выход которого подключен к каналу связи, на приемной стороне селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импульсов соединен с входом распределителя импульсов и Bi каждом информационном канале - последовательно сое диненные ключ и блок памяти, первые входы ключей всех информационных каналов объединены со входом селектора синхроимпульсов и подключены к каналу связи, вторые входы ключей соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, отличающаяся тем, что, с целыа повышения точности телеизмерения, В систему введены на передающей стороне блок прямого ортогонального преобразования по Уолшу и в каждый информационный канал - блок памяти и разности и сумматор, выход которого соединен со входом ключа, первый вход - с выходом блока памяти и разности, вторые выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами соответствующих блоков памяти и разности, входы блока прямого ортогонального преобразования по Уолшу соединены со входами системы, выходы - с объединенными вторыми входами блока памяти и разности и сумматора соответствующего информационного канала, на приемной стороне введен блок обратного ортогонального преобразования по Уолщу, входы которого соединены с выходами блоков памяти соответствующих информационных каналов, выходы - с выходами системы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сафаров Р.Т. и др. Радиотелеметрия. 1973, ч. 1., с. 190, рис.6.12, 2.Босый Н.Д. и Игнатов В.А.Многоканальные системы передачи информации. М., Знание, 1974, с. 22-24, рис. б (прототип).