Дешифратори імпульсних ознак.

Полярний демодулятор

Дешифратор кодових комбінацій.

Пускопочинаючі вузли.

Канали систем телемеханіки.

По любой линии связи может быть организовано определенное число каналов для независимой передачи сообщений. При передаче сигналов телемеханики такой канал принято называть телемеханическим.

Телемеханические каналы являются средством объединения в систему источника и получателя сообщений.

Источники информации разнообразны, рассредоточены в пространстве, могут иметь детерминированное и неопределенное число состояний. Соответственно и организация устройств телемеханики различна для сосредоточенных и рассредоточенных объектов, для отражения их дискретного или непрерывного множества состояний. Любое изменение внутреннего состояния объектов контроля принято считать событием. О каждом событии контролирующий пункт должен получить сообщение. Сообщение, порожденное событием на передающем конце, должно быть, определенным образом доставлено получателю. Передача сообщений в системах телемеханики происходит по каналам связи, где в роли переносчика сообщений выступает переменный или постоянный ток. Поэтому переносчик с нанесенным на него сообщением уже представляет собой сигнал. Разумеется, что каждое сообщение образует свой собственный сигнал, отличный от других. Это необходимо для различения сообщений на прием­ном конце по виду сигналов.

При непрерывном изменении параметров во времени сигналы

могут быть аналоговыми или после дополнительных преобразований (квантование) — дискретными (рис. 2.9).

31

Сигналы как функции времени у = х(t) графически удобно пред­ставлять совокупностью точек опре­деленной кривой в двухмерном про­странстве прямоугольных коорди­нат х и t (см. рис.2.8). Однако не во всех случаях такое представление сигналов оказывается достаточным и наглядным, в особенности для изучения свойств совокупности сложных сигналов. В этих случаях используют сложные пространства сигналов, в которых каждый сигнал изображается точкой в этом многомерном пространстве. Для сравнительной оценки сигналов одного множества по каким-либо свойствам каждой паре элементов множества ставится в соответствие действительное положительное число, называемое расстоянием между элементами.

Интервал времени, в течение которого признак переносчика не меняется, называют импульсом сложного сигнала, а используемые характеристики переносчика — импульсными признаками.

Диспечерське керування на залізничному транспорті.

Диспетчерская централизация (ДЦ) — это комплекс устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, предназна­ченный для централизованного диспетчерского управления стрел­ками, сигналами и другими объектами станций диспетчерского участка (круга).

Станционная кодовая централизация (СКЦ) — это телемеханическая система управления удаленными на расстояние 8—25 км стрелками и сигналами станций, оборудованных электрической централизацией. Она позволяет сократить расход кабеля на станциях, со­храняя управление всеми передвижениями в пределах станции в ве­дении дежурного поста электрической централизации (ЭЦ).

Устройства ДЦ должны обеспечивать: управление из одного пункта стрелками и сигналами ряда раздельных пунктов; конт­роль на аппарате управления положения и занятости стрелок, за­нятости перегонов, путей на станциях и прилегающих к ним блок-участков, а также повторение показаний входных, маршрутных и выходных светофоров; возможность передачи станций на ре­зервное управление стрелками и сигналами по приему и отправ­лению поездов, маневровой работе или передаче стрелок на местное управление для маневров; автоматическую запись графика исполненного движения поездов; выполнение требований, предъявляемых к ЭЦ и автоблокировке. Диспетчер управляет устройствами ЭЦ и принимает решения по организации движения поездов, в том числе и в случаях возникновения конфликт-

ных поездных ситуаций. Это способствует наилучшему исполь­зованию пропускной способности участка при полном обеспече­нии безопасности движения поездов.

Диспетчерскую централизацию применяют на одно- и много-путных линиях дорог, включая пригородные участки с интенсив­ным движением поездов. Наиболее эффективна ДЦ на однопут­ных линиях, особенно если перегоны имеют двухпутные встав­ки, а раздельные пункты построены по продольной схеме, по­зволяющей выполнять безостановочные скрещения поездов. В этом случае при ДЦ участковая скорость движения поездов по­вышается на 15—25 %, а пропускная способность — на 35—40 %. Численность эксплуатационного персонала при этом на 100 км железнодорожных линий сокращается на 60 человек. Срок окупаемости капиталовложений, затраченных на оборудование однопутного участка устройствами ДЦ, не превышает 3 лет.

Види систем диспетчерської централізації.

Виды телемеханических передач

Циклическая передача - сообщения передаются периодически в заданной последовательности, т.е. циклами. В первом цикле может передаваться сообщение №2, во втором - ничего не передается в третьем цикле - сообщение №3 и т.д. Преимущества: 1) постоянная готовность к работе; простота получения непрерывной сигнализации о состоянии управляемых объектов; постоянный контроль за состоянием линии связи, ее работоспособностью. Спорадическая телепередача - сообщение передается только с появлением события на передающем пункте лишь в течение определенных интервалов времени, которые иногда бывают заранее заданы или возникают по мере накопление информации. Устройства работают только при приеме и передаче информации, в остальное время они выключены, Это не позволяет контролировать работоспособность системы. Такая передача целесообразна, если сообщения возникают относительно редко или допустима некоторая задержка в их передаче. Сообщения накаливаются и передаются сразу. Многоканальная телепередача - в одном цикле или одной полосе частот сообщения передаются от многих источников (передача ТИ и ТС). Может быть циклической или спорадической с любым способом разделения сигналов. Адресная телепередача - многоканальная, в основе, заложены кодово - адресное разделение сигналов, может быть циклической и спорадической. Способы выбора объектов Выбор объекта происходит в современных системах телемеханики с временным кодовым разделением сигналов в зависимости от количества управляемых объектов (исполнительных цепей), после того, как на контролируемом пункте принята команда, посланная с пункта управления. Непосредственный или одноступенчатый способ.Сигнал на приемной стороне после расшифровки поступает на исполнительное устройство, с помощью которого происходит включение объекта.

Об'єкти диспетчерського керування. Станційна кодова централізація.

Яка економічна ефективність впровадження систем диспетчерського керування?

при ДЦ участковая скорость движения поездов по­вышается на 15—25 %, а пропускная способность — на 35—40 %. Численность эксплуатационного персонала при этом на 100 км железнодорожных линий сокращается на 60 человек. Срок окупаемости капиталовложений, затраченных на оборудование однопутного участка устройствами ДЦ, не превышает 3 лет.

Системи ДВК, ПЧДЦ, ЧДЦ. Їх переваги та недоліки.

Циклическая передача - сообщения передаются периодически в заданной последовательности, т.е. циклами.

В первом цикле может передаваться сообщение №2, во втором - ничего не передается в третьем цикле - сообщение №3 и т.д.

Преимущества:

1) постоянная готовность к работе;

1. простота получения непрерывной сигнализации о состоянии управляемых объектов;

2. постоянный контроль за состоянием линии связи, ее работоспособностью.

Спорадическая телепередача - сообщение передается только с появлением события на передающем пункте лишь в течение определенных интервалов времени, которые иногда бывают заранее заданы или возникают по мере накопление информации.

Устройства работают только при приеме и передаче информации, в остальное время они выключены, Это не позволяет контролировать работоспособность системы.

Такая передача целесообразна, если сообщения возникают относительно редко или допустима некоторая задержка в их передаче. Сообщения накаливаются и передаются сразу.

Система диспетчерського керування «Нева». Переваги та недоліки.

Система диспетчерського керування «Луч». Переваги та недоліки.

Переваги та недоліки систем спорадичного типу.

Спорадическая телепередача - сообщение передается только с появлением события на передающем пункте лишь в течение определенных интервалов времени, которые иногда бывают заранее заданы или возникают по мере накопление информации.

Устройства работают только при приеме и передаче информации, в остальное время они выключены, Это не позволяет контролировать работоспособность системы.

Такая передача целесообразна, если сообщения возникают относительно редко или допустима некоторая задержка в их передаче. Сообщения накаливаются и передаются сразу.

Переваги та недоліки систем циклічного типу.

Циклическая передача - сообщения передаются периодически в заданной последовательности, т.е. циклами.

В первом цикле может передаваться сообщение №2, во втором - ничего не передается в третьем цикле - сообщение №3 и т.д.

Преимущества:

1) постоянная готовность к работе;

1. простота получения непрерывной сигнализации о состоянии управляемых объектов;

2. постоянный контроль за состоянием линии связи, ее работоспособностью.

(((А)))Технічна система диспетчерського керування. Переваги танедоліки.

Технические системы (рис. 1.1, а) создаются для выполнения определенной целевой функции. Они способны работать при изменении внешних условий в определенных пределах. Процесс формирования целесообразного (эффективного в смысле выполнения функции) поведения системы называется управлением. Поведение технической системы определяется программами, заложенными в нее при создании.

На одну и ту же ситуацию на входе система всегда вырабатывает одну и ту же программу управления, т.е. поведение системы однозначно. Суть управления в технической системе сводится к отнесению входной ситуации по определенному критерию к одной из известных, при которой реализуется определенная программа воздействия на объект управления. Обычно в технических системах критерий один и число программ невелико.

(((Б)))Кібернетична система диспетчерського керування. Переваги та недоліки.

Более сложным поведением обладают кибернетические системы (рис. 1.1, б), в которые технические системы входят как подсистемы (элементы). В отличие от технической системы для оценки входной ситуации используются многие критерии и соответственно для определенного набора входных данных могут быть выбраны разные программы управления. Кибернетическая система имеет возможность перекомбинации программ управления под воздействием внешнего или внутреннего управления. В одной и той же ситуации однотипные кибернетические системы могут вести себя, с одной стороны, по-разному, а с другой — одинаково в различных ситуациях, т.е. для кибернетических систем характерно формирование поведения исходя из оценки внешней ситуации по определенному критерию в соответствии с внутренней целью.

Структурні схеми взаємозв’язків в системі ДЦ. Які з структур застосовуються найчастіше і чому.

Кроме внутреннего управления (самоуправления), система может подвергаться внешнему управлению, если она входит как элемент (подсистема) в более сложную целенаправленную систему в качестве управляемой или сотрудничающей. Взаимоотношения с другими системами могут быть организованы по разным структурам: цепочечной (рис. 1.2, а), централизованной радиальной (рис. 1.2, б), кольцевой (рис. 1.2, в), многосвязевой (рис. 1.2, г).

Рис. 2. Структурные схемы взаимосвязи систем

Под структурой системы принято понимать множество возможных отношений между подсистемами и элементами внутри системы. Структуры реализуются при помощи связей, осуществляющих взаимодействие между подсистемами (элементами). По характеру взаимодействия различают прямые и обратные связи. Этим выражается направленность передачи управляющей и контрольной информации между подсистемами. Часто структура выражает только соотношение между подсистемами по управлению (подчиненность).

Ієрархічна структура. Область застосування, переваги та недоліки.

В диспетчерском управлении железнодорожным транспортом получили распространение иерархические централизованные структуры (рис. 1.2, д). В этом случае каждый более высокий уровень управления имеет радиальные связи с однотипными управляемыми системами. Число систем на каждом уровне зависит от сложности целевых функций и управляемых систем.

Главной причиной появления любой иерархии является несоответствие между сложностью объекта управления и способностью управляющего органа охватить и переработать информацию об объекте с требуемой точностью в заданное время. Действительно, любой сложный производственный процесс требует своевременного формирования согласованных с другими процессами правильных решений, ведущих к цели.

Всем иерархическим системам управления присущи следующие основные особенности:

последовательная вертикальная соподчиненность;

правом вмешательства в действие любой системы обладает только система вышестоящего уровня;

действия любой системы фактически зависят от исполнения своих функций управляемыми подсистемами;

более высокие уровни управления имеют дело с более крупными подсистемами и более широкими аспектами поведения всей системы в целом, т.е. чем выше уровень, тем больше общность отображения объекта управления;

более высокий уровень управления имеет больший период выработки управляющего решения из-за необходимости сбора и обработки большего количества разнородной информации;

чем выше уровень управления, тем больше неопределенностей в выработке математически точной программы управления объектом.

Основным видом управления в иерархических системах является программное (командное) управление. Для эффективного функционирования систем при таком управлении необходима хорошо отлаженная технология информационного обмена между уровнями, позволяющая достаточно оперативно и полно отражать управляемый объект. Однако практически в сложной иерархической системе это сделать трудно и поэтому все недостатки в информационном обмене оборачиваются потерей эффективности управления.

Основні прийоми диспетчерського регулювання руху потягів.

- Регулировочные мероприятия, проводимые в условиях устойчивой эксплуатационной работы

- Введение в график опаздывающих пассажирских поездов.

- Скоростной пропуск поездов по всему направлению

- Увеличение безостановочного пробега поездов.

- Повышение транзитности вагонопотоков.

- Ускорение перевозки грузов за счет увеличения веса и длины поездов

- Оперативная корректировка плана формирования.

- Улучшение использования локомотивов и локомотивных бригад

 

Схеми інформаційних моделей системи керування станцією.

Действительно, чтобы принять решение об установке того или иного маршрута, предварительно необходимо оценить ситуацию на станции по многим составляющим технологического процесса. Поскольку конечной целью перевозочного процесса является целенаправленное перемещение подвижных единиц (поездов, вагонов, локомотивов), для организации любого перемещения исходным является точное знание места, назначения и состояния каждой единицы, технологического состояния систем и подразделений, т.е. полное информационное описание объектов управления (моделирование).

Рис.1.3. Схема информационных моделей системы управления станцией.

Таким образом, при диспетчерском управлении движением на станции или участке в системе должны быть следующие информационные модели (рис. 1.3): поездная, вагонная, локомотивная, технологического состояния станции и состояния путевых объектов (стрелок, светофоров и т.д.). На основе оценки ситуации по этим моделям может быть выбрано управляющее решение, конечно же, более эффективное, чем при использовании информации только о состоянии путевых объектов.

Який вид керування диспетчерською централізацією є більш перспективним: комп’ютерне керування, чи керування оператора.

Таким образом, для автоматизации управления движением необходимы технические средства, отражающие состояние станции или участка по всем технологическим составляющим. Исходя из этого, можно решать вопрос и о том, какая система диспетчерского управления лучше — автоматическая или автоматизированная?

Принципиальным различием между ними следует считать способ принятия управляющего решения в системе. В автоматической системе решение выбирает техническое устройство (ЭВМ и т.п.), а в автоматизированной эти функции выполняет человек. Разумеется, в автоматизированной системе и некоторые другие функции могут выполняться человеком, т.е. распределение обязанностей между человеком и техническими средствами может быть различным, но главное — как принимаются решения?

Нетрудно заметить, если на входе решающего устройства состояние объекта управления представлено точно и эта ситуация стандартная (предусмотренная), то в подобных условиях решения техническим устройством будут приниматься оперативнее. В тех же случаях, когда формализованное информационное описание состояния объекта управления в системе не является полным и для снятия неопределенности в ситуации требуется привлечение дополнительных данных из других источников, то управляющие решения, принимаемые человеком, оказываются лучше.

В системах диспетчерского управления наиболее перспективно комбинированное управление, т.е. сочетание управляющей ЭВМ с диспетчером-оператором. В этом случае ЭВМ должна оперативно выполнять наиболее трудоемкую работу по оценке входной информации и выдавать оператору рекомендации (советы) по управлению, которые могут быть приняты или отвергнуты им с учетом известной ему дополнительной неформализованной информации.

В стандартных ситуациях из режима совета ЭВМ легко может быть переведена в режим автоматического управления. Однако предпочтительнее все же сохранять за оператором функции окончательного выбора управляющего решения, так как для обратного перехода от автоматического управления потребуется значительное время на восприятие оператором сложившейся ситуации в системе.

Таким образом, введение средств автоматизации диспетчерского управления объективно ведет к расширению зоны управления из одного пункта.

При ДЦ имеется возможность управления объектами ЭЦ: диспетчером с центрального пульта; с местного пульта ЭЦ (резервное); с маневровых колонок (местное). Работа с резервного пульта или местное управление возможны только с разрешения диспетчера.

Типи керування станцією.

Що таке ТУ, ТС, ТІ. Чим вони. відрізняються?

В зависимости от назначения передаваемой информации принято различать телемеханические системы телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ) 

Структурна схема системи керування. Призначення кожного блоку.

Структурна схема системи місцевого керування. Її переваги та недоліки.

При местном способе информационные преобразования осуществля­ются только в пункте управления и в результате выработанных команд

24

Рис. 2.2. Структурная схема местного управления

на объекты управления по индивидуальным линейным проводам подается вся энергия, необходимая исполнительным механизмам (рис. 2.2).

Контроль состояния исполнительных механизмов выполняется по отдельным проводам и используется энергоресурс пункта управления. Такой способ взаимодействия с объектом является основным в системах электрической централизации с центральными зависи­мостями и центральным питанием.

Основные недостатки, ограничивающие область использования рассмотренного способа: небольшая дальность управления (единицы километров) и большой расход кабеля с различным поперечным сечением проводов (в зависимости от передаваемой мощнос­ти) для индивидуальных цепей.

Структурна схема системи дистанційного керування. Її переваги та недоліки.

Отмеченные недостатки менее ощутимы при использовании так называемого дистанционного способа управления объектами (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Структурная схема дистанционного управления

25

При этом способе пункт управления (ПУ) взаимодействует с ус­тройствами контролируемого пункта (КП) только на уровне инфор­мационного обмена по индивидуальным для каждого сообщения линейным проводам.

Исполнительные механизмы получают необходимую энергию от местного источника в соответствии с командами пункта управле­ния. Сравнительно небольшие мощности передаваемых информа­ционных сигналов позволяют существенно увеличить дальность управления и сократить расход кабеля на организацию взаимодей­ствия в системе. Дистанционный способ получил широкое распро­странение в системах электрической централизации с местным пи­танием и в устройствах перегонной автоматики

Структурна схема системи телемеханічного керування. Її переваги та недоліки.Сувеличением зоны управления, т.е. с ростом числа групп объек­тов и расстояний между ними, в системе управления используют те­лемеханические способы взаимодействия (рис. 2.4). Такой способ обмена информацией в системах управления обеспечивает передачу всей совокупности сообщений между пунктами по общей линии (каналу) связи при энергетической независимости каждого пункта при энергетической независимости каждого пункта.

Рис. 2.4. Структурная схема телемеханического управления

Таким образом, основу телемеханики составляют устройства, позво­ляющие различными способами независимо передавать многие диск­ретные сообщения по общим линиям связи любой протяженности.

(((Б)))Структурна схема системи телесигналізації . Призначення кожного блоку.

(((В)))Структурна схема системи телевимірювання . Призначення кожного блоку.

(((А)))Структурна схема системи телекерування . Призначення кожного блоку.

Організація телемеханічних сигналів.

Источники информации разнообразны, рассредоточены в пространстве, могут иметь детерминированное и неопределенное число состояний. Соответственно и организация устройств телемеханики различна для сосредоточенных и рассредоточенных объектов, для отражения их дискретного или непрерывного множества состояний. Любое изменение внутреннего состояния объектов контроля принято считать событием. О каждом событии контролирующий пункт должен получить сообщение. Сообщение, порожденное событием на передающем конце, должно быть, определенным образом доставлено получателю. Передача сообщений в системах телемеханики происходит по каналам связи, где в роли переносчика сообщений выступает переменный или постоянный ток. Поэтому переносчик с нанесенным на него сообщением уже представляет собой сигнал. Разумеется, что каждое сообщение образует свой собственный сигнал, отличный от других. Это необходимо для различения сообщений на приемном конце по виду сигналов.

Структурні схеми телемеханічних мереж.

Сигнали, імпульси, імпульсні ознаки. Визначення та призначення в телемеханічних системах.

Передача сообщений в системах телемеханики происходит по каналам связи, где в роли переносчика сообщений выступает переменный или постоянный ток. Поэтому переносчик с нанесенным на него сообщением уже представляет собой сигнал. Разумеется, что каждое сообщение образует свой собственный сигнал, отличный от других. Это необходимо для различения сообщений на прием­ном конце по виду сигналов.

Интервал времени, в течение которого признак переносчика не меняется, называют импульсом сложного сигнала, а используемые характеристики переносчика — импульсными признаками.

Любой сложный сигнал на приемном конце может быть правиль­но понят, если будет выделен каждый импульс сигнала и произой­дет запоминание его качества (т.е. импульсного признака) на вре­мя, достаточное для определения известных приемнику свойств всей совокупности импульсов сложного сигнала.

Що таке кодування та декодування. Для чого потрібні інформаційні перетворювачі.

Процесс об­разования сложного сигнала, соответствующего определенному сообщению, называют кодированием, а обратные преобразования на приемном конце — декодированием.

Первичные преобразователи, реагирующие на изменение физического параметра (механического, электрического, оптического, теплового, химического и т.п.) источника сообщений, принято на­зывать датчиками, а все последующие — информационными преобразователями.

В любом преобразователе происходит отображение множества входных сигналов в эквивалентное множество выходных с изменением формы представления сигналов. Это позволяет любую систему телемеханики рассматривать как определенную последовательность информационных преобразователей, видоизменяющих сиг­налы. Например, сигналы х2 , с выходов датчиков (рис. 2.7) в кодирующем устройстве преобразуются в форму х3, удобную для согласования с возможностями канала, после чего модулятор преобразует кодированную запись сообщения х1, в линейный сигнал х₄, т.е. выполняет модуляцию переносчика в соответствии с передаваемым сообщением. На приемном конце проводятся обратные преобразо­вания сигналов для представления информации в наиболее удобной форме.

Рис. 2.7. Схема информационных преобразований в системах

Таким образом, для каждого преобразователя нужно уметь за­давать взаимосвязь между входами и выходами в соответствующей математической форме, а также описывать сигнал любого вида.

Схема інформаційних перетворень в системах телемеханіки. Призначення кожного блоку.

В любом преобразователе происходит отображение множества входных сигналов в эквивалентное множество выходных с изменением формы представления сигналов. Это позволяет любую систему телемеханики рассматривать как определенную последовательность информационных преобразователей, видоизменяющих сиг­налы. Например, сигналы х2 , с выходов датчиков (рис. 2.7) в кодирующем устройстве преобразуются в форму х3, удобную для согласования с возможностями канала, после чего модулятор преобразует кодированную запись сообщения х1, в линейный сигнал х₄, т.е. выполняет модуляцию переносчика в соответствии с передаваемым сообщением. На приемном конце проводятся обратные преобразо­вания сигналов для представления информации в наиболее удобной форме.

Рис. 2.7. Схема информационных преобразований в системах

Таким образом, для каждого преобразователя нужно уметь за­давать взаимосвязь между входами и выходами в соответствующей математической форме, а также описывать сигнал любого вида.

Що таке систематичні коди.

Самый большой класс разделимых кодов составляют систематические коды, у которых значения проверочных символов определяются в результате проведения линейных операций над определенными информационными символами.

Для случая двоичных кодов каждый проверочный символ выбирается таким образом, чтобы его сумма с определенными информационными символами равнялась нулю.

Число проверочных равенств (т.е. количество проверочных символов) и номера конкретных информационных разрядов, входящих в каждое равенство, определяется тем, какие и сколько ошибок должен исправлять и обнаруживать данный код. Проверочные символы могут располагаться в любом месте кодовой комбинации (К.К.).

При декодировании определяется справедливость проверочных равенств. В случае двоичных кодов это сводится к проверке на четность единиц среди символов, входящих в каждое из равенств (включая и проверочные символы). Совокупность проверок дает информацию о том – имеется ли ошибка, а в случае необходимости о том – на каких позициях символы искажены. Любой двоичных систематический код является групповым кодом, т.к. его К.К. образуют "группу".

Що таке коректуючи коди.

Корректирующие коды помехоустойчивые коды, коды обнаружения и исправления ошибки, Коды, позволяющие по имеющейся в кодовой комбинации избыточности обнаруживать и исправлять определённые ошибки, появление которых приводит к образованию ошибочных или запрещенных комбинаций. Применяются при передаче и обработке информации в вычислительной технике, телеграфии, телемеханике и технике связи, где возможны искажения сигнала в результате действия различного рода помех. Кодовые слова К. к. содержат информационные и проверочные разряды (символы). В процессе кодирования  при передаче информации из информационных разрядов в соответствии с определёнными для каждого К. к. правилами формируются дополнительные символы — проверочные разряды. При декодировании из принятых кодовых слов по тем же правилам вновь формируют проверочные разряды и сравнивают их с принятыми; если они не совпадают, значит при передаче произошла ошибка. Существуют коды, обнаруживающие факт искажения сообщения, и коды, исправляющие ошибки, т. е. такие, с помощью которых можно восстановить первичную информацию.

Що таке лінійні коди.

В области математики и теории информации линейный код — это важный тип блокового кода, использующийся в схемах определения и коррекции ошибок. Линейные коды, по сравнению с другими кодами, позволяют реализовывать более эффективные алгоритмы кодирования и декодирования информации. Линейный код длины n и ранга k является линейным подпространством C размерности k векторного пространства , где  — конечное поле из q элементов. Такой код с параметром q называется q-арным кодом (напр. если q = 5 — то это 5-арный код). Если q = 2 или q = 3, то код представляет собой двоичный код, илитернарный соответственно.

Линейный (блоковый) код — такой код, что множество его кодовых слов образует -мерное линейное подпространство (назовем его ) в -мерном линейном пространстве, изоморфное пространству -битныхвекторов.

Это значит, что операция кодирования соответствует умножению исходного -битного вектора на невырожденнуюматрицу , называемую порождающей матрицей.

Структурні схеми кодуючи пристроїв для лінійних кодів. Принцип роботи.

Що таке циклічні коди.

Циклический код — линейный код, обладающий свойством цикличности, то есть каждая циклическая перестановка кодового слова также является кодовым словом. Используется для преобразования информации для защиты её от ошибок 

Як будуються коди з постійною вагою.

 Этот  код содержит постоянное число единиц и нулей. Число кодовых комбинаций составит 

Пример 5.2.  Коды с двумя единицами из пяти и тремя единицами из семи.

11000 10010 00101	0000111 1001001 1010100

    Этот код позволяет обнаруживать любые одиночные ошибки и часть многократных ошибок. Не обнаруживаются этим кодом только ошибки смещения, когда одновременно одна единица переходит в ноль и один ноль переходит в единицу, два ноля и две единицы меняются на обратные символы и т.д.

 Рассмотрим код с тремя единицами из семи. Для этого кода возможны смещения трех типов.

Вероятность появления не обнаруживаемых ошибок смещения

, где                        

При p<<1      , тогда   

Вероятность появления всевозможных ошибок как обнаруживаемых, так и не обнаруживаемых будет составлять 

Вероятность обнаруживаемых ошибок      . Тогда коэффициент обнаружения будет равен                   

Например,  код     при          коэффициент обнаружения составит       ,  избыточность      L=27%. 

Що таке кореляційні коди.

Под корреляционными подразумевают коды, обладающие хорошими корреляционными свойствами, важными при передаче сигналов вхождения в связь, для повышения защищенности от некоторых видов помех, извлечения сигналов из интенсивных шумов, обеспечения многостанционного доступа, построения асинхронно-адресных систем связи. Корреляционные коды включают в себя пары противоположных сигналов с хорошей функцией автокорреляции (метод внутриимпульсной модуляции), импульсно-интервальные коды, имеющие на фиксированном интервале времени постоянное для всех слов кода число импульсов с неперекрывающимися (при любом взаимном сдвиге слов во времени) значениями интервалов между импульсами, ансамбли сигналов с хорошими взаимокорреляционными свойствами.

Характеристики каналу і сигналу. Як вони взаємопов’язані.

Физические характеристики канала и сигнала. Обычно телемеханические сигналы передаются посылками электрического тока по проводным линиям связи, но иногда используется и радиоканал. В обоих случаях перенос электромагнитной энергии сигналов непос­редственно зависит от свойств канала. Из множества этих свойств три параметра, произведение которых составляет объем (емкость) канала, характеризуют его количественные возможности:

где: Т_к - время, на которое канал предоставлен отправителю сообщения; F_к - полоса частот пропускания канала; Н_к - допус­тимая электрическая мощность сигнала, передаваемого по каналу.

Аналогично может быть представлен и объем передаваемого сигнала, т.е.

где: Т_с - длительность импульса сигнала; F_с - ширина спектра частот сигнала; H_с=logP_с/P_n – превышение уровня сигнала р_с над уровнем помех р_п

Нормальная передача сигналов возможна только при правиль­ном согласовании V_с и V_к. Это означает, что всегда должно выполняться не только условие V_с ≤ V_к, но и Т_с ≤ Т_к, F_с ≤ F_к, Н_с ≤ H_к.

Таким образом, согласование сигнала с каналом сводится к уменьшению одного параметра (Т, F, Н) и пропорциональному уве­личению другого с сохранением общего объема V_с ≤ V_к. Подобные преобразования проводятся при выборе способа передачи сигна­лов по данному каналу. Однако кодирование может изменять ис­ходный объем сигналов, подлежащих передаче. Вместе с этим из­меняются эффективность и помехоустойчивость передачи.

Следует подчеркнуть, что V_к характеризует максимальное ко­личество информации, которое можно передать по каналу за время Т_к, при заданных ограничениях мощности передаваемого сигнала. По определению К.Э. Шеннона, максимальная скорость передачи информации при р_с ” р_п

Использование канала для передачи максимального объема ин­формации с требуемой достоверностью –

основная задача при создании любой системы телемеханики. Имеются различные подхо­ды для достижения максимального использования возможностей канала по F_к и Т_к при постоянном H_к.

Часове й частотне розділення сигналів. Переваги кожного методу.

Частотное разделение сигналов. Для каждого из n - сигналов выдается своя полоса в частотном диапазоне. На приемном пункте (КП) каждый из посланных сигналов выделяется сначала полосовым фильтром, затем подается на демодулятор, затем на исполнительные реле. Можно передавать сигналы последовательно или одновременно, т.е. параллельно.

Временное разделение (ВР). Каждому из n - сигналов линия предоставляется поочередно: сначала за промежуток времени t₁передается сигнал 1, за t₂ - сигнал 2 и т.д. При этом каждый сигнал занимает свой временной интервал. Время, которое отводится для передачи всех сигналов, называется циклом. Полоса частот для передачи сигналов определяется самым коротким импульсом в кодовой комбинации. Между информационными временными интервалами необходимы защитные временные интервалы во избежание взаимного влияния канала на канал т.е. проходных искажений.

Для осуществления временного разделения используют распределители, один из которых устанавливают на пункте управления, а другой - на исполнительном пункте.

Що таке модуляція та маніпуляція. Чим вони відрізняються. Глибина модуляції.

Импульсные признаки. Модуляция. Каждый телемеханический канал связи рассчитан на передачу импульсов постоянного или временного тока. Но для того чтобы передаваемые импульсы являлись сигналами, т.е. несли полезную информацию о событиях передающем конце, они должны быть различимы. Различение импульсов может осуществляться по определенным признакам, которые называют импульсными. В качестве таких признаков могут выступать любые параметры постоянного или переменного тока (переносчика), изменяемые по определенным правилам. Процесс изменения параметров переносчика информации принято на­зывать модуляцией. Если в системе телемеханики используются только два дискретных значения параметра переносчика, соответствующих логическим 0 и 1 , такой процесс называют манипуляцией. Глубиной модуляции является степень изменения модулируемого параметра.

Принципы модуляции зависят от вида тока переносчика (сину­соидальный или постоянный).

Переменный ток в любой момент времени характеризуется амп­литудой, частотой и фазой:

где: I_m - максимальная амплитуда тока; =2- частота;  - начальный фазовый угол.

Поэтому импульсные признаки и принципы модуляции могут быть амплитудными, частотными, фазовыми и производными от них.

Що таке амплітудна модуляція. Переваги та недоліки. Де використовується.

Амплитудная модуляция (АМ) характеризуется изменением амплитуд переносчика в соответствии с законом изменения состояния источника сообщений (рис. 2.23, а). Принципиально важным для АМ является выбор несущей частоты. Она должна быть значительно больше частоты изменения модулирующего сигнала. При передаче непрерывных сигналов (например, телеизмерения) число градаций амплитуд бесконечно, а при передаче дискретных сигналов выбираются два значения с максимально возможными различиями для уменьшения вероятности ошибок. Однако амплитудные импульсные признаки по сравнению с другими обладают малой помехоустойчивостью.

Рис. 2.23. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции

Що таке частотна модуляція. Переваги та недоліки. Де використовується.

Частотная модуляция (ЧМ) представляет собой изменение несущей частоты в соответствии с передаваемым сообщением (рис. 2.23, б). Если модулирующая функция f(t) непрерывна, то

где: ₀ — исходная частота несущей; Δ — предельное измене­ние (девиация) частоты модуляции.

Що таке фазова модуляція. Переваги та недоліки. Де використовується.

Фазовая модуляция (ФМ) представляет собой изменение фазы несущего колебания во времени в соответствии с модулирующим сигналом φ = φ₀ + ∆ φf(t) (рис. 2.23, в), т.е. при ФМ

Частотная и фазовая модуляции связаны с изменением угла не­сущей частоты, поскольку нет изменения частоты без изменения фазы и наоборот, т.е.

Разница между этими видами модуляции лишь в характере из­менения угла. Так, при ФМ мгновенная частота изменяется прямо пропорционально производной модулирующей функции, а при ЧМ - пропорционально самой модулирующей функцииf(t) или, что то же самое, при ФМ фаза меняется линейно с моду­лирующей функцией, а при ЧМ - линейно с интегралом модулирующей функции f(t).

Если в качестве переносчика информации использовать по­стоянный ток, то модулировать его можно по амплитуде, направлению тока (полярность импульсов (рис.2.24).

Помимо рассмотренных основных параметров переменного и постоянного тока, используемых в качестве импульсных признаков, возможно еще модулирование по относительным признакам им­пульсов, следующих друг за другом. Такая модуляция может осу­ществляться импульсами постоянного и переменного тока.

Що таке відносна фазова модуляція. Переваги та недоліки. Де використовується.

в устройствах телемеханики широко используют спо­соб так называемой относительной фазовой модуляции (ОФМ). Суть этого способа сводится к следующему. Для передачи двоичных сим­волов служат три значения фазы: φ₁ , φ₂ и φ₃ , но сигнальное значе­ние имеют только переходы от одной фазы к другой. Например, для передачи 1 используют переходы φ₁→ φ₂→ φ₃→ φ₁ а для пере­дачи 0 - обратные переходы φ₁→ φ₃→ φ₂→ φ₁. Поскольку значе­ние принятого сигнала определяется по текущему значению фазы колебания относительно фазы в предыдущем такте работы устройства, метод получил название ОФМ.

Другими примерами относительных модуляций являются способы время-импульсной модуляции и ее разновидностей: фазоимпульсной и частотно-импульсной модуляций.

Що таке часова імпульсна модуляція (ВІМ). Її переваги над часовою модуляцією.

Времяимпульсная модуляция (ВИМ) предполагает, что времен­ной интервал между опорным (тактовым) и сигнальным импульса-

ми изменяется пропорционально модулирующей функции (рис. 2.25, а). При фазоимпульсной модуляции (ФИМ) сигнальные импульсы занимают определенную позицию (фазу) по отношению к опорным тактовым импульсам. Внешне ФИМ сходна с ВИМ, раз­ница заключается лишь в глубине модуляции при изменениях модулирующей функции.

Рис. 2.25. Времяимпульсная и частотно-импульсная модуляции

Що таке частотно імпульсна модуляція (ЧІМ). Її переваги над часовою модуляцією.

Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ) характеризуется изме­нением частоты следования импульсов в соответствии с изменени­ем модулирующей функции (рис. 2.25, б). При ЧИМ возможно из­менение как частоты при постоянной скважности (ЧИМ-2), так и скважности при постоянной длительности импульсов (ЧИМ-1).

Рассмотренные способы модуляции в некоторых системах ис­пользуются в комбинациях, т.е. для повышения помехоустойчивос­ти передачи или более эффективного использования канала приме­няют двойную или тройную модуляцию переносчика (АМ—ЧМ. ФИМ—ЧМ—АМ и т.п.). Устойчивость приема модулированных сигналов существенно зависит от того, сколько значений (града­ций) имеют сигналы. Если модулирующая функция непрерывная, то и модулируемый параметр переносчика в некотором диапазоне может принимать любое значение. Разумеется, в этом случае при приеме сигналов труднее обнаружить искажения. Передача диск­ретных сигналов обладает целым рядом преимуществ перед пере­дачей непрерывных сигналов, особенно по помехоустойчивости и простоте реализации.

Що таке ІКМ. Принцип роботи системи при використанні.

Дискретные сигналы по отсчётам непрерывных функций обыч­но образуются методами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

Суть ИКМ (или КИМ — кодово-импульсной модуляции) сводится к тому, что каждому квантованному уровню параметра противопоставляется определенная кодовая комбинация, пере­даваемая в канал связи. Вид кода может быть различным. Длительность наиболее короткого импульса определяет необходимую полосу частот.

Дискретизація та квантування. Шляхи підвищення правильності передачі інформації.

Дискретизация и квантование.Для передачи дискретных сигналов, отражающих изменения какой-либо непрерывной функции во времени, необходимо провести дискретизацию этой функции по времени и квантование по уровню (рис. 2.26).

Дискретизация по времени дает возможность передавать значе­ния функции только через опре­деленные промежутки времени Δt. Дискретизация функции по передаваемому параметру (кван­тование) обеспечивает возмож­ность передачи определенных фиксированных уровней, в пре­делах которых происходит изме­нение функции. Один уровень от другого отличается на определенную величину Δq.

Значения Δt и Δq определяют точность передачи функции, поэтому для их выбора существуют определенные правила. Обычно при квантовании уровня измеряемого параметра по оси ординат откладывают отрезки Δq (шаг квантования) и через эти точки проводят линии, параллельные оси времени. По оси времени откладывают отрезки Δt (шаг дискретизации) и по концам этих отрезков проводят линии, параллельные оси ординат. Таким образом, дискретизируемая непрерывная функция оказывается покрытой сеткой с ячейками Δt х Δq.

Те ячейки, через которые проходит функция, подлежат рассмотрению для организации передачи дискретных сигналов, отражающих значения этой функции с определенным приближением.

Для передачи в выбранные моменты времени должны принимать­ся значения функции, ближайшие к ее дискретным значениям. По­скольку непрерывная функция в результате дискретизации заменя­ется ступенчатой ломаной линией, то, естественно, возникают ошиб­ки в ее отображении, зависящие от шага квантования по уровню Δq и дискретизации по времени Δt.

Если рассматривать отклонения в определении значения функции по каждому направлению дискретизации, нетрудно заметить, что максимальная ошибка будет наблюдаться при нахождении функции в центре шага, т.е. Δy=±Δq/2, Δx=±Δt/2

Суммарная ошибка дискретизации функции Δ =√Δx²+Δy².

Выбор шага дискретизации (квантования) функции существен­но зависит от допустимых искажений в передаче ее исходных зна­чений. Естественно, чем меньше шаг, тем меньше ошибка, но больше число передач. В связи с этим большое значение имеют методы оптимального выбора шага дискретизации непрерывных функций времени.

Що з себе представляє адаптивна дискретизація та дельта модуляція.

Известны способы так называемой адаптивной дискретизации. когда используется переменный шаг дискретизации, зависящий от скорости изменения функции, т.е. Δt=/(q(t)). Наибольший интерес для систем телемеханики представляет способ дискретизации непре­рывных функций с ограниченным спектром колебаний параметра по методу Котельникова (теорема отсчётов). В соответствии с этой теоремой колебание, не содержащее частот выше Р_тлх, определяет­ся своими мгновенными значениями, отсчитанными через интерва­лы времени Δt =π/ω_mах = 1/(2F_mах).

И без теоретического доказательства этого положения понятно, что если функция меняется не очень быстро (спектр ограничен), то за время между отсчётами ее значение не может существенно изме­ниться.

Практически метод Котельникова сводится к cледующему:

отсчитываются мгновенные значения непрерывной функции в моменты времени t_k= 1/(2F_mах), где k : =1,2, 3,..;

передаются в канал дискретные сигналы, соответствующие зна­чениям отсчетов;

на приемном конце восстанавливаются значения исходных от­счётов в виде импульсов с соответствующей амплитудой;

суммируются значения полученных отсчетов для восстановле­ния с определенной точностью исходной непрерывной функции времени.

дельта-модуляция (ДМ). При ДМ через каждый шаг Δt (рис. 2.27) в линию передается импульс со знаком приращения непрерывного сигнала в эти моменты.

Если использовать, на­пример, двухполярные импульсы, функция будет передаваться последовательностью двоичных импульсов. Для получения исходной функции достаточно проинтегрировать на приемной сто­роне значения двоичных импульсов.

Разновидностью ДМ можно считать разностно-дискретную модуляцию (РДМ), при которой, если нет изменений функции, сигнал в линии отсутствует, а если изменения есть, то на каждом шаге квантования, как и при ДМ, передается импульс со знаком приращения функции.

Методы ДМ и РДМ по сравнению с ИКМ более просты по технической реализации, требуют меньшей полосы частот канала, но обладают возможностью накопления ошибок, что является наиболее существенным недостатком этих способов. Кроме рассмотренных существуют и другие методы модуляции, же их комбинации в системах с многократной модуляцией.

В современных компьютерных системах ДЦ для передачи информации по стандартным телефонным каналам используют модемы (модулятор-демодулятор) с многопозиционной фазоразностной амплитудной модуляцией (квадратурная модуляция).

Многопозиционная модуля­ция позволяет повышать ско­рость передачи информации без расширения полосы пропуска­ния канала.

Информационное значение имеет разность фаз либо фаза сигнала в точках отсчета по от­ношению к фазе немодулиро­ванного несущего колебания.

Например, удвоение скорости передачи происходит при квад­ратурной амплитудной

модуляции несущей частоты (ортогональная модуляция) из-за использования четырех значений фазы после сложения двух ортогональных (сдвинутых на 90°) колебаний несущей частоты (рис. 2.28)