Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Содержание

Введение

Глава 1. РТМС с адаптивной дискретизацией

1.1 РТМС со сжатием данных по полосе

1.2 РТМС с адаптивной дискретизацией в каждом канале с буферной памятью

1.3 РТМС с исключением избыточных данных

1.4 РТМС с адаптивной дискретизацией в каждом канале без буферной памяти

1.5 Комбинированные РТМС

Глава 2. РТМС с адаптивной коммутацией каналов

2.1 Обобщенная структурная схема

2.2 РТМС с адаптивной коммутацией каналов при параллельном анализе погрешности

Глава 3. РТМС с автоматическим регулированием частоты опроса датчиков

Заключение

Список литературы

Введение

Введение адаптации в РТМС может привести к ряду преимуществ. Например, возможно уменьшить объем памяти и число регистрирующих устройств на земле, а при уменьшении частоты коммутации использовать менее быстродействующие коммутационные элементы. Для решения задачи измерения и передачи ряда параметров можно использовать различные адаптивные РТМС. Сравнение этих РТМС обычно осуществляют по следующим критериям:

-конструктивному;

-метрологическому;

-экономическому.

Конструктивный критерий рассматривает техническую осуществимость данной системы с точки зрения реализации следующих характеристик РТМС:

1.  Числа параметров при заданной пропускной способности канала связи.

2.  Необходимой скорости передачи информации при заданной допустимой задержке.

3.  Используемого способа сжатия.

4.  Возможности восстановления предаваемой информации на принимаемой стороне.

Метрологический критерий рассматривает предельное значение:

1.  Показателя вероятности.

2.  Вероятности появления заданной погрешности представляемой информации устройств сжатия данных.

3.  Значения погрешности, появившейся от введения устройств сжатия данных.

4.  Помехоустойчивости системы.

Экономический критерий рассматривает целесообразность введения адаптации в РТМС, т.е. определяет экономический выигрыш от сжатия информации. При введении адаптации в РТМС уменьшаются требуемая полоса частот КС, объем памяти системы, объем регистрируемых данных, масса бортовой аппаратуры, но сама система усложняется, поэтому возрастает ее стоимость.

Сравнение различных адаптивных РТМС необходимо производить при заданных статистических моделях параметров и заданных условиях функционирования всей системы. Обычно экономический эффект от внедрения системы сжатия данных составляет около 10% от стоимости всей системы, например, для системы “Аполлон” стоимостью 20 млд. $ экономический эффект от внедрения системы сжатия данных составил 240 млн. $.

Глава 1. РТМС с адаптивной дискретизацией

Назначением данных РТМС является согласованием характеристик входного потока сообщений с характеристиками канала передачи. Обычно большой объем измерительных сообщений необходимо предавать по КС с ограниченной полосой пропускания. Известно, что погрешность представления информации, быстродействие РТМС и полоса частот КС связаны соотношением:

, ( 1)

где  - число уровней квантования измеряемой величины,  - период дискретизации, определяющий быстродействие системы,  - полоса частот КС,  - мощность сигнала и шума в КС.

Выражение показывает, что при сохранении заданной погрешности уменьшение полосы частот канала передачи требует увеличения периода дискретных сигналов и наоборот.

Это обстоятельство позволяет предложить простой способ сжатия данных по полосе частот КС в случае, когда полоса частот КС  меньше требуемой полосы частот.

( 2)

схема адаптивный дискретизация коммутация датчик

1.1 РТМС со сжатием данных по полосе

Структурная схема РТМС со сжатием данных по полосе имеет следующий вид (рисунок 1):

Рисунок 1

Схема состоит из источников сообщений в виде датчиков , коммутатора , буферного запоминающего устройства  и блока управления. Вся информация с АЦП записывается в  со скоростью, соответствующей максимальной частоте дискретизации сигнала. Память  должна обеспечить запись всей информации. Считывание информации из  в канал передачи осуществляется с меньшей скоростью, чем при записи в соответствии с полосой пропускания частот канала передачи.

Достоинство этой схемы: простота и отсутствие служебной информации о номере передаваемого канала, т.к. в этом случае производится циклическая передача и нумерация каналов не нарушается.

Недостатком схемы является невозможность получить высокий коэффициент сжатия по полосе и больший объём . Для получения более высоких коэффициентов сжатия необходимо предварительное сокращение избыточной информации до её записи в . Это уменьшит объём памяти  и время задержки информации.

Возможны два варианта построения адаптивных РТМС с предварительным сокращением избыточной информации:

1.  Устройство сокращения данных имеется в каждом измерительном канале.

2.  Устройство сокращения данных находится после коммутатора или после АЦП.

Рассмотрим первый вариант.

1.2 РТМС с адаптивной дискретизацией в каждом канале с буферной

памятью

В данной РТМС частота выдачи отсчета по каждому контролируемому параметру является функцией характера его изменения и определяется допустимой погрешностью измерения

.  ( 3)

Рассмотрим иллюстрацию работы РТМС с адаптивной дискретизацией при использовании ступенчатого метода восстановления параметра, т.е. при использовании экстраполяции нулевого порядка (рисунок 2).

Рисунок 2

На выходе временного адаптивного дискретизатора поток отсчетов будет неравномерным, но всегда выполняется условие, что

 , где ( 4)

Нумерация каналов в этом случае также случайная.

Рассмотрим первый вариант построения РТМС с адаптивной дискретизацией (рисунок 3).

Рисунок 3

Сигналы с датчиков поступают в адаптивные временные дискретизаторы (), состоящие из преобразователя погрешности аппроксиматора () и сравнивающего устройства ().функционирует в соответствии с одним из полиноминальных методов сжатия данных.

На  подаётся пороговое напряжение , соответствующее допустимой погрешности аппроксимации. При равенстве сигнала с ППА и ,  выдает сигнал на схему «», на которую поступают также сигналы от распределителя импульсов ().  осуществляет расстановку отсчетов каждого параметра на временной оси. Сигнал со схемы «» поступает на ключ , пропускающий измерительную информацию в кодирующее устройство - и далее в буферную память (). Одновременно в  вводится номер канала – адрес кода . Отсчеты во всех каналах расположены через различные промежутки времени. выдает отсчеты в РПУ через одинаковые интервалы времени.

Достоинства РТМС с адаптивной дискретизацией:

1.  возможность получения высоких коэффициентов сжатия при уменьшении объёма буферной памяти;

2.  возможность приоритета обслуживания отдельного канала путем регулировки порога  отдельных каналов.

Недостатки:

1.  измерительная информация передаётся в ненатуральном масштабе времени;

2.  полное нарушение закономерной выдачи отсчетов, что приводит к усложнению аппаратуры;

3.  применение аналоговых ;

4.  необходимость использования дискретизатора для каждого канала;

5.  высокие требования к быстродействию и , особенно при большом числе каналов, когда возрастает вероятность совпадения отсчетов на его входе и возможность переполнения ;

6.   появление дополнительной погрешности из-за возможного запаздывания опроса канала, в котором , но импульс с  приходит в другой канал.

Рассмотрим второй вариант построения РТМС с адаптивной дискретизацией. Обычно их называют РТМС с исключением избыточных данных.