Многоканальное устройство для сжатия цифровых данных Советский патент 1982 года по МПК H04J6/00 H04J3/18 

Изобретение относится к технике электрической связи и может использоваться в системе передачи телеметрической информации с сокращением избыточности цифровых данных.

Известно устройство для сжатия цифровых данных, содержащее коммутатор каналов, блоки преобразования входных величин, т.е. собственно блоки сжатия, блоки управления, передатчики и приемники.

В таких устройствах сжатие входных данных осуществляется путем их преобразования с помощью вспомогательной системы базисных функций и последующего отбрасывания несущественных коэффициентов преобразования 11 .

Однако в таких устройствах в процессе цифровой обработки сохраняется высокая разрядность информационных слов, что требует регистров больших разрядов. Кроме того, алгоритмы/ заложенные в основу функционирования зтих устройств, обладают большой вычислительной и аппаратурной сложHOCTi lO.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многосаилльное устройство для сжатия

цифровых данных, содержащее последовательно соединенные коммутатор, логарифмический преобразователь, передатчик, переключатель, приемник и блок управления, первый вход которого подключен к управляющему входу логарифмического преобразователя.

В этом устройстве каждый источник входных данных содержит 16-и разряд10ный регистр, в котором в цифровой форме записана информация о физических параметрах, измеряемых системой. Информация в регистрах опрагиивается коммутатором и поступает в блок пре15образования входных данных, представляющий собой цифровой блок сжатия с логарифмической характеристикой , что позволяет получить на его выходе 9-и разрядный сигнал. Работа блока

20 сжатия синхронизирована с помощью блока управления, который выдает команды управления по сигналам с приемной части системы 2.

Исполняемое в таком устройстве

25 цифровое логарифмическое обладает большой точностью преобразования и имеет простую аппаратурную реализацию, но ограничено по.коэффициенту сжатия в силу характера измонп30ния логарифмической функции. Кроме того, поскольку многоканальная инфор мация поступает от одного объекта, и меряемые сигналы коррелированы между собой и при сжатии сохраняется иэбь точность, связанная с этим эффектом. Цель изобретения - повБпиение коэф фициента сжатия без снижениядостове ности данных при сохранении простоты аппаратурной реализации за счет использования дискретного преобразования и ликвидации взаимных корреляционных связей между измеряемыми сигналами. Поставленная цель достигается тем что в многоканальное устройство для сжатия цифровых данных, содержащее последовательно соединенные комму та:тор, логарифмический преобразователь передатчик, переключатель, приемник и блок управления, первый выход кото рого подключен к управляющему входу логарифмического преобразователя, ведены блок входных элементов пам;яти, блок формирования коэффициентов Хаара и блок формирования дискретных функции Хаара, выходы которого через последовательно соединенные блок входных элементов памяти и блок форм рования коэффициентов Хаара подключены к информационным входам коммутатора, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, третий и четвертый выход которого подключены к управляющим входам блока формирования дискретных функций Хаара. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно соединенные коммутатор 1, логарифмический преобразователь 2, передатчик 3, переключатель 4, приемник 5 и блок б управления, первый выход которого подключен к управляющему входу логарифмического преобра зователя 2, блок 7 входных элементов памяти, блок 8 формирования коэффици ентов Хаара, и блок 9 формирования дискретных функций Хаара, содержащий триггеры 10, входы которых являются управляющими входами блока.9, авыходы соединены с соответствующими входами перемножителей 11, выходы которых соединены с входами блока 7 Выходы блока 9 через последовательно соединенные блоки 7 входных элементов памяти и блок 8 формирования коэффициентов Хаара подключены к информационным входам коммутатора 1, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока б управлени третий и четвертый выходы которого подключены к управляющим входам блока 9, Блок 6 управления содержит генератор 12 тактовых импульсов, ра пределитель 13 импульсов, дешифратор 14 ,при этом выход генератора 1 подключен к управляющему входу раеределителя 13, выход которого являтся вторым выходом блока 6 управения, а информационный вход - первым выходом дешифратора 14.Второй выход дешифратора 14 является первым выходом блока б управления, третий и четвертый выходы которого являются соответственно третьим и четвертым выходами блока 6. Вход дешифратора 14 является входом блока 6 управления. Устройство работает следующим образом. Исходное многоканальное сообщение с цифровых датчиков, установленных на объекте, поступает в виде 16-и разрядных информационных слов на информационные входы блока 7, представляющего собой набор управляемых элементов памяти, содержащих 16-и разрядные регистры. Управляющие входы блока 7 подключены к выходам блока 9 формирования дискретных функций Хаара. Триггеры 10 формируют на выходах дискретные функции Хаара, а перемножители 11 образуют из них полную систему функции Хаара. Перемножители представляют собой переключатели с тремя положениями, так как эти функции кусочно-постоянны и принимают только три значения -1,0+1. В момент времени tjна выходах блока 9 образуется комбинация импульсов, соответствующая i-ой ортогональной дискретной функции Хаара. В соответствии с этой комбинацией осуществляется съем данных с входных элементов памяти блока 7 и поступление их на входы блока 8. В блоке 8 выполняется формирование коэффициентов Хаара, т.е.при суммировании данных с входов блока 8 в момент времени t образуется i-ый коэффициент Хаара. Время цикла опроса выходных шин блока 8 регламентируется, временем образования соответствующего коэффициента Хаара. в преобразователе 2 выполняется Цифровое логарифмическое сжатие-Ib-H разрядных информационных слов до 9-ти разрядов, далее они.поступают на передатчик 4 и передаются на приемную сторону телеметрической системы. Переключатель 4 служит для осуществления переключения режимов работы Передача-прием« По сигналам с приемника 5 происходит перестройка программы управления в блоке б при помощи дешифратора 14, осуществляющего селекцию сигналов, поступивших с приемника 5 и управляющего работой распределителя 13 импульсов, питающегося от генератора 12 импульсов. Блок 6 управления осуществляет также функции временной синхронизации, обнуления и запрещения передачи несущественных коэффициентов разложения в канал связи. ;

Предлагаемое устройство по сравнению с известным базовым объектом обеспечивают увеличение коэффициента сжатия за счет передачи и обработки, кроме самих цифровых данных, также и коэффициентов их ортогонального разложения по функциям Хаара,. так как здесь производится учет как взаимных корреляционных связей, так и автокорреляции, Предлагаемое устройство входит 6 состав системы машинной обработки экспериментальной информации. Например f при испытаниях суммарный объем выборки/ взятый по показаниям датчиков, используемых в эксперименте, составляет 800UO измерений (для одной реализации). За счет применения преобразования объем выборки уменьшается в 7-10 раз, а машинное время, затрачиваемое наобработку, снижается на 40-60% при условии . невозрастания допустимой ошибки восстановления данных.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для, сжатия цифровых данных, содержащее последовательно соединенные коммутатор, логарифмический преобразователь, передатчик, переключатель, приемник и блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу логарифкшческого преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повьаиения коэффициента сжатия без снижения достоверности данных, в него введены блок входных элементов памяти, блок формирования коэффициентов Хаара и блок

формирования дискретных функций Хаара, выходы которого через последователь- но соединенные блок входных элементов памяти и блок формирования коэффициентов Хаара подключены к информационным входам коммутатора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий и четвертый выходы которого подQ ключены к управляющим входам блока формирования дискретных функций Хаара.

Источники информации , принятые во внимание при экспертизе

1.Ольховский Ю.Б., Новоселов О.Н, 5 Мановцев А.П, Сжатие данных при телеизмерениях. М.,Сов.радио , 1971,

с. 209-213.

2.Патент США № 3875344, КЛ.179-15.55Т, опублик.1975 (прототип) .