Система ТИ с адаптивной дискретизацией.

Принцип действия систем с адаптивной дискретизацией заключается в исключении несущественных координат, что может быть реализовано с помощью специальных устройств – адаптивных временных дискретизаторов (АВД). Структурная схема АТИС с цифровым АВД показана на рис. 1.40. Устройство работает следующим образом. Входные сигналы от датчиков поочередно через коммутатор поступают на АЦП, где происходит преобразование аналогового сигнала в код.

Параллельный код входного сигнала сравнивается в цифровой схеме сравнения (СС) с кодом предыдущего отсчета, поступающего от многоканального запоминающего устройства (ЗУ), которое переключается вместе с коммутатором блоком управления (БУ).

Если значение входного сигнала отличается от значения предыдущего отсчета на величину, превышающую порог срабатывания, который устанавливается в зависимости от заданной допустимой погрешности , то СС выдает сигнал на схему запуска (СЗ) коммутатора и коммутатор останавливается на данной точке, одновременно открывается ключ (К) и цифровой эквивалент с АЦП подается в устройство защиты от ошибок (УЗО) и записывается новое значение в ЗУ. В УЗО кодовая комбинация кодируется в корректирующем коде и подается в блок считывания (БС). БС передает в линию связи синхрокод, ад-рес датчика с существенным отсчетом и цифровой эквивалент телеметрируе-мого параметра. После окончания передачи БС открывает СЗ и коммутатор опрашивает следующий датчик. Если же значение отсчета входного сигнала не отличается от значения предыдущего отсчета, т.е. отсчет является избыточным, то СС не срабатывает, коммутатор не останавливается и через определенное время коммутатор подключает ко входу АЦП очередной датчик. При этом БС может передавать в линию связи специальный сигнал (маркер), свидетельствующий о том, что на данной позиции погрешность не достигла максимального значения. Подобным образом происходит опрос всех датчиков.

Рис. 1.40. Структурная схема КП телеметрической системы c адаптивной дискретизацией

При фиксированном значении допустимой погрешности аппроксимации, т.е. при фиксированном значении уставки, в устройстве возможно появление больших погрешностей аппроксимации, значительно превышающих допустимые, при появлении очереди из нескольких заявок.

Для исключения случаев появления аномальных погрешностей используется обратная связь по погрешности. Для осуществления обратной связи в устройстве предусмотрены: счетчик, ключ 2, дешифратор и формирователь уставки. Счетчик подсчитывает число неизбыточных отсчетов, а опрос его производится на n+ 2 такте БУ посредством открытия ключа 2. И если число, зафиксированное счетчиком, укажет на возможность появления аномальных погрешностей, дешифратор с выхода 1 выдаст сигнал на формирователь уставки, который устанавливает новый порог срабатывания схемы сравнения. Таким образом, в следующем цикле будут опрошены датчики, у которых погрешность будет наибольшей.

Так как параметры входных сигналов передаются вместе с их адресами, то при высокой активности входных сигналов (много неизбыточных отсчетов) адаптивная адресная передача может оказаться невыгодной. Например, передача всех параметров в одном цикле опроса вместе с адресами является, безусловно, менее рациональной, чем передача тех же параметров в определенном порядке без адресов. Для учета аналогичных ситуаций используется ранее рассмотренный счетчик с другим допустимым числом неизбыточных отсчетов, которое фиксируется дешифратором (выход 2).

В каждом цикле опроса коммутатора подсчитывается число неизбыточных отсчетов счетчиком и сравнивается с допустимым числом этих отсчетов (это условие выполняет дешифратор), рассчитанным из условия равенства объема сигнала при сжатии и при безадресной передаче без сжатия по заранее известной последовательности:

, (1.80)

где N – число измерительных каналов (источников сообщений);

M – число уровней квантования сигнала;

K_c – коэффициент сжатия по отсчетам за цикл опроса.

Из (1.80) можно получить значение коэффициента сжатия, при котором адаптивная и неадаптивная системы будут иметь одинаковую эффективность (граничный случай):

.. (1.81)

При эффективной будет адаптивная система с адресами, а при большую эффективность будет иметь неадаптивная безадресная система.

В том случае, когда в каком-либо цикле опроса количество неизбыточных отсчетов достигает заданного, сигнал с выхода 2 дешифратора отключает разряды адреса в БС, открывается на постоянно (на один цикл) схема запуска, осуществляется преобразование параллельного кода параметра в последовательный и передача его в канал связи. Таким образом происходит безадресная неадаптивная передача информации.

Одновременно с неадаптивной передачей в СС происходит сравнение от АЦП и ЗУ и в счетчике подсчитывается число неизбыточных отсчетов за цикл опроса, если число таких отсчетов оказывается меньше допустимого, то устройство переходит в следующем цикле на режим адаптивной работы с адресацией отсчетов. При этом возможен переход в режим с повышенным значением уставки.

Для правильной расшифровки информации на приемной стороне системы кроме кода адреса и параметра необходимо передавать информацию в виде определенной кодовой комбинации о том, какая будет передача – адресная или безадресная.

Учитывая, что длина цикла в зависимости от активности входных сообщений может меняться, то возможен вариант передачи кода конца цикла.

Для согласования характеристик входного потока сообщений с характеристиками канала связи возможна постановка буферного запоминающего устройства в БС. Известно, что погрешность телеметрической системы, ее быстродействие и полоса частот канала связи связаны следующей зависимостью:

, (1.82)

 

где Т – период дискретизации;

– полоса частот канала связи;

– мощности соответственно сигнала и шума в канале;

Это выражение показывает, что при сохранении заданной погрешности уменьшение полосы частот канала связи приводит к увеличению периода дискретизации сигнала во времени, т.е. к уменьшению быстродействия. Это обстоятельство позволяет предложить самый простой способ сжатия по полосе частот канала связи, заключающейся в записи всей информации в буферное запоминающее устройство (БЗУ) со скоростью, соответствующей максимальной частоте дискретизации сигналов во времени. Считывание информации осуществляется при этом с меньшей скоростью в соответствии с полосой пропускания частот канала связи.