книги из ГПНТБ / Барсуков Ф.И. Элементы и устройства радиотелеметрических систем

Рис. 8-2. Структурная схема устройства памяти адресов.

дожить п слов, разрядность N которых равна:

где квадратные скобки означают целое число, округленное в боль­ шую сторону.

Обычно емкость памяти берется достаточно большой с тем, что­ бы обеспечить широкие возможности изменения программ опроса каналов. Например, в {Л. 28] рассмотрена система, у которой па­ мять рассчитана на 1 024 четырнадцатиразрядных слова. Память обычно выполняется на ферритовых кубах памяти или других эле­ ментах (подробно о запоминающих устройствах можно ознакомиться, например, в [Л. 9]).

Устройство памяти адресов работает следующим образом. Ре­ гистр адреса выдает номер ячейки памяти, к которой на данном такте осуществляется обращение. После считывания слово из дан­ ной ячейки через выходной регистр направляется в программируемый коммутатор и на формирователь сообщений. Одновременно к номеру, хранящемуся в регистре адреса, добавляется единица, после чего

цикл повторяется.

Таким образом, в программируемый коммутатор последователь­ но поступают адреса всех каналов кадра. После передачи адреса последнего канала в регистре адреса восстанавливается номер пер­ вой ячейки кадра и начинается новый цикл опроса каналов.

Проиллюстрируем работу устройства на конкретном примере.

Подставив в выражение (8-1) п=62, получим, что разрядность адресных слов должна быть

Нужное' число ячеек памяти можно определить, исходя из сле­ дующего. Для передачи 62 параметров с указанными выше часто-

240

частоты опроса Ео.мнн=50 гц, то получим нужное число ячеек па­ мяти для адресных частей слов, т. е.

И

т= ~р--------

ГО . U H F

Врассматриваемом примере потребуется 176 шестиразрядных ячеек памяти.

нем углу каждой ячейки). В центре каждой ячейки на рис. 8-3 ука­ зан номер канала коммутатора.

С развитием вычислительной техники появилась возможность вычисления программы опроса источников информации на передаю­ щей стороне. Для этого в составе передающей аппаратуры необхо­ димо иметь специализированную цифровую вычислительную машину. На рис- 8-4 приведена структурная схема передающей аппаратуры [Л. 31], в которой программа опроса источников информации D вы­ числяется с учетом изменения выходных напряжений измерительных преобразователей Дд (датчиков), их важности (приоритета) Р и пропускной способности канала связи Н, т. е. программа опроса источников информации

Рассмотрим работу схемы. Выходные напряжения измеритель­ ных преобразователей поступают на входы программируемых ком­ мутаторов Kpl—Крі- Специализированная цифровая вычислительная

Рис. 8-4. Структурная схема передающей аппаратуры адресной адаптивной РТС.

машина (СЦВМ) вычисляет программу опроса измерительных пре­ образователей D. Эта программа вводится в устройство памяти адресов через согласующее устройство и устройство управления, ко­ торое вырабатывает синхронизирующие сигналы, соответствующие пропускной способности канала связи Н. Информация с выходов коммутаторов через схему суммирования поступает в преобразо­ ватель аналог-код.- Затем эта информация поступает в преобра­ зователь кода, где осуществляется преобразование в более помехо­ устойчивый код, и далее на передатчик.

•Программа опроса каналов может быть передана и по обрат­ ному каналу связи с приемного пункта.

242

Как видно из выражения (8-2), программа опроса источников информации вычисляется с учетом амплитуды выборок телеметрируемых параметров и в зависимости с заложенным алгоритмом осу­ ществляется прогноз частоты опроса и потребной полосы пропу­ скания канала связи. В данном случае имеет место адаптация ча­ стоты опроса параметров в зависимости от их важности в данной текущей ситуации на борту контролируемого объекта.

8-3. А Д А П Т И В Н Ы Й К О М М У Т А Т О Р

Адаптивный коммутатор представляет собой устройство, осу­ ществляющее неравномерную (адаптивную) дискретизацию непре­ рывных сигналов.

Адаптивная дискретизация непрерывного сигнала может быть выполнена по схеме, приведенной на рис. 8-5. Непрерывный сигнал UR(t) .подается на вход ана­

ного сигнала.

Возможны различные способы адаптивной дискретизации. Рас­ смотрим один из возможных способов, введенный Ф. Е. Темнико­ вым і[Л. 16] и известный под названием квантового критерия отсче­ тов. На рис. 8-6 приведен пример адаптивной дискретизации непре­ рывного сигнала на основе квантового критерия отсчетов. Весь диа­ пазон изменения сигнала квантуется с шагом квантования ДУо.

В момент равенства напряжения сигнала соответствующему уровню квантования производится отсчет.

На рис. 8-7 приведена схема дискретизатора, построенного на основе квантового критерия отсчетов. В качестве фиксированного порога сравнения Ііт текущего значения сигнала с предыдущим отсчетом берется шаг квантования AUC- В момент включения схемы напряжение в схеме памяти предыдущего отсчета равно нулю. Если

то на выходе порогового устройства появится сигнал, который г.: кроет ключ, и произойдет первый отсчет. Значение ампли-

Рис. 8-7. Структурная схема дискретизатора, реализующего кванто­ вый критерий отсчетов.

туды сигнала С7Д(0 в момент отсчета запоминается схемой памяти предыдущего отсчета. Затем напряжение £/д(/) непрерывно сравни­ вается с напряжением, заложенным в памяти, а ключ открывается лишь тогда, когда

|і/д(0-*М'0І=Аш

т. е. произойдет отсчет І7Д(А-+1).

На приемной стороне по полученным отсчетам можно восста­ новить переданный сигнал путем аппроксимации отрезками прямых (полиномов нулевой степени), проходящие через точки отсчетов.

или на группу каналов, по которым измеряются параметры с оди­ наковой или близкой активностью (ААі— ААп)\

ключи (Кі— Кп)',

диспетчер, выполняющий роль распределителя очередности, от­ крытия ключей.

Анализаторы активности формируют требования на опрос кана­ лов в зависимости от скоростей изменения измеряемых параметров. Диспетчер должен обеспечить открытие ключей в каком-то заранее заданном порядке, но* с наименьшей задержкой от момента появ­ ления требования на опрос данного канала до открытия ключа (выполнение требования). Естественно в период высокой активно­ сти части или тем более всех параметров появится очередь. В этом случае диспетчер обязан наиболее важные или активные параметры обслуживать в первую очередь, а затем все остальные.

На рис. 8-9 приведена структурная схема адаптивного комму­ татора с обслуживанием каналов в порядке очередности появления

244

Рис. 8-8. Упрощенная структурная схема адаптивного коммутатора.

требований на их опрос [Л. 32]. Адаптивный коммутатор построен на основе использования уже известных элементов: программируемо­ го коммутатора и устройства памяти адресов (УПК). Диспетчер адаптивного коммутатора (АК) состоит из схемы памяти моментов появления требований на опрос каналов (СПМ), детектора макси­

анализируются анализаторами активности и в соответствующие мо­ менты времени в зависимости от выбранного алгоритма, погрешно­ сти восстановления и поведения измеряемых параметров выраба­ тывают требования (импульсы) на опрос соответствующих каналов.

Рис. 8-9. Структурная схема адаптивного коммутатора.

245

С выхода анализаторов сигналы поступают на входы схемы памяти моментов появления требований на опрос каналов, которая состоит из п (по числу АА) генераторов пилообразного напряжения ('ГПН). Импульсы, поступившие с выхода анализаторов, запускают соот­ ветствующие генераторы пилообразного напряжения, которыезапо­ минают моменты появления требовании на опрос соответствующих каналов. Сброс ГПН осуществляется в тот момент, когда откроет­ ся ключ программируемого коммутатора и напряжение й/д; пройдет на выход. Одновременно со сбросом ГПН анализатор активности также возвращается в исходное состояние. Все ГПН имеют одина­ ковый наклон линейно изменяющего напряжения. Напряжения с вы­ ходов ГПН поступают на детектор максимального сигнала.

ДМС представляет собой схему сравнения на п входов. В мо­ мент сравнения, который соответствует началу слова в телеметриче­ ском кадре, с устройства управления и синхронизации УУС пере­ дающей аппаратуры поступает импульс. В этот момент появляется сигнал на том выходе ДМС, который соответствует наибольшему входному сигналу из всех п входных напряжений. Наибольшее на­

пряжение поступает с выхода того ГПН, запуск которого про­ изошел раньше других.

Описанная работа ДМС относится к случаю, когда сум­ марный поток требований -ор­ динарен. Если требования по­ ступают группами '(по два, по три и т д. одновременно), то на входе ДМС будут действо­ вать два и более одинаковых напряжения. В момент сравне­ ния в этом случае на выходе ДМС появится столько выход­ ных сигналов, сколько равных по амплитуде их было на вхо­ де. Из рассмотрения работы ДМС видно, что он организует обслуживание (в терминах тео­ рии массового обслуживания) требований на опрос каналов по дисциплине «пришел пер­ вым — первым обслужен».

С выходов ДМС сигналы поступают на входы логической схемы выбора каналов, которая предназначена для того, чтобы

в случае группового поступления требований организовать дисци­ плину обслуживания в порядке нумерации каналов. Она состоит из

п шин (рис. 8-10), по числу каналов. В каждой шине, кроме первой, включен лопический элемент Запрет. На запирающие входы этих эле­

ментов (кроме первой) подключены сигналы с предыдущих шин.

В случае, если с выхода ДМС напряжение поступило только на один вход логической схемы выбора каналов, то схема пропу­ скает это напряжение на выход, не оказывая на него никакого воздействия. Если же в момент сравнения напряжение появилось сразу на нескольких выходах ДМС, то на выход ЛСВД пройдет

246

напряжение с того входа, Который соответствует наименьшему Но­ меру канала.'

Напряжение с одного из п выходов ЛСВК поступает на устрой­ ство памяти адресов и считывает адрес соответствующего канала. Адрес номера канала в параллельном коде записывается в регистр ■ программируемого коммутатора и производится опрос соответствую­ щего канала.

В данном коммутаторе легко выполнить опрос каналов с прио­ ритетом. Для приоритетного канала необходимо выбрать угол накло­ на пилообразного напряжения в ГПН больше, чем у всех других, а в логическую схему выбора каналов следует подавать сигналы

шения избыточности сообщений |[Л. 28, 29, 31], разработаны алго­ ритмы для определения существенных отсчетов по заранее опреде­ ленным допускам на ошибки. Наибольшее распространение получил полиномиальный метод уменьшения избыточности. Самым простей­ шим из указанных методов является полиномиальная экстраполяция нулевого порядка.

В общем случае блок уменьшения избыточности состоит из двух основных частей: устройства сравнения и запоминающего устрой­ ства (ЗУ) контрольных величин (рис. 8-11).

На вход устройства сравнения от преобразователя аналог-код РТС поступают отсчеты с постоянной частотой следования. Устрой:

определяющим последовательность выполнения операций, синхрони­ зацию и т. п.

Исключение избыточных отсчетов сообщений в устройстве умень­ шения избыточности еще не приводит к сокращению требуемой ши­ рины полосы пропускания системы (сжатию данных). Для реализа­ ции возникающих возможностей используется буферное запоминаю­ щее устройство (БЗУ), однако, в некоторых случаях (для провод-

247

шения избыточности с экстраполяцией нулевого порядка. Принцип работы этого устройства показам на рис. 8-13. Уменьшение избыточ­ ности основано на сравнении текущего значения измеряемого пара­ метра в двоичном коде Л,- с последним переданным значением Л,-_і (существенным отсчетом) данного параметра для того, чтобы опре­ делить, является ли данный отсчет Л, существенным или избыточ­ ным. Для этого определяют, лежит ли разность |Л,-—Л,-_і| в пре­ делах полосы допусков с граничными значениями ошибок е,-. Если обнаруживается, что Лі < Л ;_ і—е,- или Л <>Л ; _ 1 + е(, то значение А і

в ЗУ для использования в качестве контрольного при следующем сравнении. Если разность Л; и Л ,_ і не выходит за пределы полосы

зывается хранящийся там существенный предыдущий отсчет Л<_і данного канала и записывается в регистр А і- і . По командам с УУС числа А і, А і- 1 и величина допуска для данного канала из ЗУ кон­ трольных величин поступают в схему сравнения.

Величина предельных значений допусков е; хранится в ЗУ кон­ трольных величин в двоичном коде. Их величина может изменяться по командам с приемного пункта или автоматически, например, при опасности переполнения или недозаполнения БЗУ.

248

между текущим и контрольным существенным отсчетами плюс или минус величина предельного допуска. Если текущее значение А і окажется существенным, то устройство сравнения вырабатывает сиг­

В телеметрических системах со сжатием данных существен­ ные отсчеты появляются в случайные моменты времени. Для реали­ зации выигрыша, который получается в результате уменьшения избы­ точности сообщений, необходимо произвести упорядочение получае­ мых существенных отсчетов, т. е. равномерное их расположение по оси времени в случае непосредственной передачи или равномерное заполнение ячеек памяти или подвижного носителя при передаче с предварительным накоплением (запоминанием). Для получения равномерного потока отсчетов или для равномерного заполнения носителя используются буферные запоминающие устройства.

В качестве БЗУ обычно применяют один из типов оперативных запоминающих устройств, нашедших широкое использование в вы­ числительной технике. Из всех типов оперативных ЗУ наиболее падежными, экономичными, обладающими достаточно высоким бы­ стродействием, имеющими малые габариты и массу при достаточной

249