Телеизмерительная система

 

Союз Советсиик

Социалистичесиик

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (>845168

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 02. 07. 79 (21) 2786250/18-24 (51)М. Кл З с присоединением заявки ¹. (23) Приоритет

G 08 С 19/28

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытий (53) УД3(621.398 (088.8) Опублмковано 070781 . Бюллетень Но 25

Дата опубликования описания 07.07.81 (72) Авторы изобретения

Л.Г. Журавин, B.Ì. Иванов и E.È. Семенов

) т

) ) + ).,:Ì

f )

° 1 "

Ленинградский ордена Ленина электротехничесмий-- .. институт имени В.И.Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Предлагаемое устройство относится к области телеиэмерений и может использоваться для передачи сообщений по проводным линиям, волновоцам, радиолиниям и т.п.

Известны адаптивные телеизмеригельные 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 коьвеутатор (АК), анализатор погрешностей (АП), блок выдачи измерений и кодирующее. устройство. Первый допфлнительный выход АК соединен с дополнительным входом кодирующего устройства, а второй дополнительный выход AKс дополнительным входом блока выдачи измерений, дополнительный выход которого соединен с дополнительным входом АК, а входы AK подключены ко входам системы (11. В этой системе и входных сигналов к.(с) поступают на Н входов адаптивного коммутатора, в котором производится аппроксимация непрерывных сигналов х; (с) (например, с помощью алгебраических полиномов).

По каждому из N параметров вычисляются погрешности аппроксимации Я:,, 6, AIl .определяет канал, для которого погрешности в данный момент имеют максимальное значение по сравнению с погрешностями других параметров. Блок выдачи измерений выбирает параметр, отсчет которого подлежит передаче в кодирующее устройство. далее оФсчет кодируется,и ему приписывается адрес. Выдача отсчетов важных параметров производится через

1 равные интервалы времени.

К недостаткам такой сиотемы можно отнести необходимость передачи адресной информации, 6граниченность быстродействия и сложность техни20 ческой реализации.

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

Наиболее близкой к.изобретению является многоканальная система с временным разделением каналов, содержащая N каналов,а в каждом канале — ключ, вход которого под30 соединен к входу системы, выход кажт

845168

О

55 бО

65 дого из N ключей соединен с соответствующим 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 синхроимпульсов и измерительным входам

N ключей . Выход каждого иэ ключей через демодулятор подсоединен к соответствующему выходу системы. Выход селектора синхроимпульсов соединен со входом генератора синхронизирующих импульсов, выходы которого подсоединены к управляющим входам соответствующих ключей 2 .

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 преобразовь ваться в сигналы КИМ и т.д.

На приемной стороне групповой AHM сигнал разделяется ключами на и канальных сигиалов, 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 телеиэмерительную 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, на приемной стороне — селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импульсов соединен с входом распределителя импульсов и в каждом информационном канале — последовательно соединенные 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, введены на передающей стороне блок прямого ортогонального преобразования по Уолшу и в каждый инфор-. мационный канал — блок памяти и разности и сумматор, выход которого соединен со входом ключа, первый вход — с выходом блока памяти и раз- ности. 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 Уолшу, входы которого соединены с выходами блоков памяти соответствующих информационных 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 Уолшу, 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 ан84.5168

50 самбля независимых ме><ду собоц входных непрерывных сигналов X(t) в преобразованный ансамбль P (с)

М « WX(t), где W — матрица уолша й-го порядка. ОПУ1 может быть реализован, например, на основе й-входовых сумматоров по числу каналов.

Коэффициент передачи по каждому входу сумматоров соответствует значению элемента матрицы .Уолша (11), деленному на Й.

Блок 3 служит для запоминания сигнала С в точке отсчета и вычисле1 ния разности между запомненным значением сигнала и его текущим значением. Запоминание происходит по заднему фронту импульса логического сигнала -1" на первом (управляющем) входе блока (пример технической реализации БПРЗ приведен в сборнике статей 4Изв.ЛЭТИ", выпуск

133, Ленинград, 1973, с. 86). 2С

Ключи 4 и 11 предназначены для передачи входного измерительного сигнала на выход без искажений при наличии на управляющем входе логической единицы. 25

Сумматоры 2 и 5 предназначены для сложения .входных сигналов и могут быть реализованы на основе операционных усилителей.

Генераторы 6 и 14 служат для генерирования периодической последовательности импульсов. Генератор 14 имеет вход для подстройки частоты и фазы генерируемых колебаний.

Распределители 7 и 15 по мере поступления входных импульсов формируют сигнал. "1" поочередно на каждом из своих выходов.

Формирователь 8 служит для формирования синхронизирующих импульсов.

Канал связи 7 служит для преоб- 40 разования входного сигнала в сигнал, удобный для передачи на расстояние по линии связи и выделения группового сигнала из линии связи.

Селектор 6 служит для выделения 45 синхроимпульсов из группового АИМ сигнала.

Блоки памяти 12 служат для восстановления непрерывного сигнала из дискрет (выборок). При нулевой интерполяции, например, блок памяти

12 может быть просто аналоговым эапОминающим элементом (в частности на основе конденсатора).

Блок 13 служит для непрерывного. ортонормального преобразования по

Уолшу ан(самбля сигналов С (t) в ансамбль Х (с = N ") WÓC*(t), где И число информационных каналов. Для матриц Уолша транспонированная матрица W полностью совпадает с W. 60

Предлагаемая система работает следующим образом.

Блок 9 непрерывно во времени производит линейное ортогональное преобразование ансамбля независимых входных сигналов Х (с) в ансамбль

С (t) N ) WY(t). В каждом канале блок памяти и разности 3 непрерывна выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевой экстраполяции S (t) - С (с1) - С (t;„ ), где момент последнего отсчета. В момент очередного отсчета t; погрешность Е (t ) с весом — суммируется

1 2 с величиной С (t„.). В результате с выхода блока 3 поступает отсчет у (t> ) С (t„ ) + 1/2/ С \t„)

С (с) „ )). Благодаря этому погрешность аппроксимации на приемной стороне становится энакопеременной на интервале аппроксимации (ках при нулевой интерполяции).

Импульсы генератора 6 подаются в распределитель 7, на выходах которого по очереди появляются сигналы, которые управляют работой блока 3 и замыкают соответствующий 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 и канальных сигналов (дискретные последовательности), которые в блоках памяти 12 преобразуются в аналоговые сигналы С"(t) на основе нулевой экстраполяции (без задержки во времени), но с погрешностью аппроксимации на интервале, близкой по характеру изменения к погрешности при симметричной нулевой интерполяции. ,цалее в блоке 13 ансамбль С (t) преобразуется в ансамбль )((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 У (t), а полученные с помощью преобразования Уолша .сигналы С (ф) вследствие чего

1 погрешности аппроксимации сигналов с (+) зависят от погрешностей аппроксимации сигналов с (с) следующим образом 6„()- X" (+)-Х()=N "e с (t)-Х®= м Ъ (с(+)+е,(а!)->(t>=N ж к,(с), т.е ° погрешность аппроксимации всех сигналов С„(ь) в соответствии со строкой матрицы W

- и

Е (t)=N Z (1)Е" (Ф).

1 j+1

845168

Исследования показывают, что для знакопеременных погрешностей ап проксимации (в том числе и для нулевой экстраполяции со смещением) . погрешностиЯ > (wj из-за взаимной

13 коррелированности суммируются таким

Образом, что компенсируют друг друга в каналах с йаиболее динамичными сигналами Х„"(). Величина выигрыша по точности зависит от величины коэффициента загрузки КЗ.— относительного числа динамичных сигналов в ансамбле Х (gf, в частности, 1 1 при К > =i и (только один из сигналов p (ц поочередно не равен нулю) и сравнительно большом М(М16) выигрыш в дисперсии максимальной погрешности аппроксимации на интервале составляет я и раз. Для другого крайнегд значения коэффициента загрузки К 1 (все сигналы XÄ (e) 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 задержки в передаче информации.

Формула изобретения

Телеиэмерительная система, содержащая 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, на приемной стороне селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импульсов соединен с входом распределителя импульсов и в каждом информационном канале — последовательно соединенные 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, о т л ич а ю. щ а я с я тем, что, с целью. повышения точности телеизмерения1 ,.в систему введены на передающей сто.роне блок прямого ортогонального

15 преобразования по уолшу и в каждый информационный канал — блок памяти и разности и сумматор, выход которого соединен со входом ключа, пер вый вход - с выходом блока памяти и

Щ 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 Уолшу, входы которого соединены с выходами блоков памяти соответствующих ин, формационных каналов, выходы — с выходами системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сафаров Р.T. и др. Радиотелеметрия.. 1973, ч.1., с. 190, рис.6.12.

4р 2. Босый Н.Д. и Игнатов В.А.Многоканальные системй передачи информации. М., "Знание", 1974, с. 22-24, рис. 6 (прототип).

845168

Составитель Н. Бочарова

Техред З,Фанта Корректор Г. Назарова

Редактор Л. Утехина

Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4169/4

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная,4