Xreferat.com » Рефераты по информатике и программированию » Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

А сколько
стоит написать твою работу?

цену

Вместе с оценкой стоимости вы получите бесплатно
БОНУС: спец доступ к платной базе работ!

и получить бонус

Спасибо, вам отправлено письмо. Проверьте почту.

Если в течение 5 минут не придет письмо, возможно, допущена ошибка в адресе.

В таком случае, пожалуйста, повторите заявку.

Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Размещено на /

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:

Числа параметров при заданной пропускной способности канала связи.

Необходимой скорости передачи информации при заданной допустимой задержке.

Используемого способа сжатия.

Возможности восстановления предаваемой информации на принимаемой стороне.

Метрологический критерий рассматривает предельное значение:

Показателя вероятности.

Вероятности появления заданной погрешности представляемой информации устройств сжатия данных.

Значения погрешности, появившейся от введения устройств сжатия данных.

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:


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, ( 1)


где Структурная схема адаптивной системы сжатия данных - число уровней квантования измеряемой величины, Структурная схема адаптивной системы сжатия данных - период дискретизации, определяющий быстродействие системы, Структурная схема адаптивной системы сжатия данных - полоса частот КС, Структурная схема адаптивной системы сжатия данных - 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 Структурная схема адаптивной системы сжатия данных меньше требуемой полосы частот.


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных ( 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):


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 1


Схема состоит из источников сообщений в виде датчиков Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, коммутатора Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, буферного запоминающего устройства Структурная схема адаптивной системы сжатия данных и блока управления. Вся информация с АЦП записывается в Структурная схема адаптивной системы сжатия данных со скоростью, соответствующей максимальной частоте дискретизации сигнала. Память Структурная схема адаптивной системы сжатия данных должна обеспечить запись всей информации. Считывание информации из Структурная схема адаптивной системы сжатия данных 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 Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. Для получения более высоких коэффициентов сжатия необходимо предварительное сокращение избыточной информации до её записи в Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. Это уменьшит объём памяти Структурная схема адаптивной системы сжатия данных и время задержки информации.

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

Устройство сокращения данных имеется в каждом измерительном канале.

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


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. ( 3)


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


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 2


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

Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, где Структурная схема адаптивной системы сжатия данных ( 4)


Нумерация каналов в этом случае также случайная.

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


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 3


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

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

Достоинства РТМС с адаптивной дискретизацией:

возможность получения высоких коэффициентов сжатия при уменьшении объёма буферной памяти;

возможность приоритета обслуживания отдельного канала путем регулировки порога Структурная схема адаптивной системы сжатия данных отдельных каналов.

Недостатки:

измерительная информация передаётся в ненатуральном масштабе времени;

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

применение аналоговых Структурная схема адаптивной системы сжатия данных;

необходимость использования дискретизатора для каждого канала;

высокие требования к быстродействию Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхи Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, особенно при большом числе каналов, когда возрастает вероятность совпадения отсчетов на его входе и возможность переполнения Структурная схема адаптивной системы сжатия данных;

появление дополнительной погрешности из-за возможного запаздывания опроса канала, в котором Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, но импульс с Структурная схема адаптивной системы сжатия данных приходит в другой канал.

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


1.3 РТМС с исключением избыточных данных


В таких РТМС применяются цифровые Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. В начале с помощью коммутатора производится аналогично системе с временным разделением каналов циклический опрос датчиков (рисунок 4), где УУ – управляющее устройство.


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 4


Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхпреобразуют каждый отсчет в кодовую форму. Выделение отсчетов соответствующих каналов для обработки в Структурная схема адаптивной системы сжатия данных осуществляется в схеме «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных». Сигналы с выхода Структурная схема адаптивной системы сжатия данных и Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхоткрывают ключи Структурная схема адаптивной системы сжатия данных и Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, полученные существенные отсчеты и соответствующие им адреса кодовых комбинаций с выходов ключей Структурная схема адаптивной системы сжатия данных и Структурная схема адаптивной системы сжатия данных записываются в Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. С помощью Структурная схема адаптивной системы сжатия данных производится равномерное считывание отсчетов из Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. Отсчеты запоминаются в Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхи относительно последнего существенного отсчета устанавливается зона допуска Структурная схема адаптивной системы сжатия данных.

Достоинства РТМС с исключением избыточных данных:

Выдача существенных отсчетов осуществляется в

соответствии с нумерацией каналов в цикле, что упрощает построение приемной и передающей аппаратуры.

При высокой частоте опроса параметров эффективность данной РТМС приближается к эффективности РТМС с адаптивной дискретизацией. При этом рассматриваемая система оказывается более простой.

Применение цифровыхСтруктурная схема адаптивной системы сжатия данных.

Недостатки РТМС с исключением избыточных данных:

Применение быстродействующих Структурная схема адаптивной системы сжатия данных.

Необходимость обеспечение устойчивой синхронизации.

Необходимость обеспечения высокой помехоустойчивости передаваемых данных.

Возможность переполнения Структурная схема адаптивной системы сжатия данных.

При переполнении Структурная схема адаптивной системы сжатия данных происходит потеря отсчетов. С другой стороны, при полном опустошении Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхв канал связи будет передаваться нулевая информация, так называемые «пустые слова», что нежелательно. Для устранения этого недостатка разработаны схемы РТМС с адаптивной дискретизацией в каждом канале без буферной памяти.


1.4 РТМС с адаптивной дискретизацией в каждом канале без буферной

памяти


Рассмотрим структурную схему данной РТМС (рисунок 5).


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 5

Достоинством данной схемы является отсутствие буферной памяти, что позволяет производить передачу информации в реальном масштабе времени. Иногда данную систему называют асинхронно - циклической.

Схема работает следующим образом. С помощью Структурная схема адаптивной системы сжатия данных в каждом канале, работающем в соответствии с одним из полиноминальных методов сжатия, осуществляется адаптивная дискретизация. Если погрешность аппроксимации в каждом канале:


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных , ( 5)


то на выходе Структурная схема адаптивной системы сжатия данных появляется единица.

В тоже время импульсы от Структурная схема адаптивной системы сжатия данных через открытую схему запуска (Структурная схема адаптивной системы сжатия данных) с помощью Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхпоочередно поступают на схему совпадения «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных». На выходе схемы «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных» k – го канала формируется единица, которая открывает ключ (Структурная схема адаптивной системы сжатия данных) и соответствующий датчик подключается к Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. При этом через собирательную схему «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных» подается сигнал запрета (З) на схему запуска, запрещающий прохождение импульсов с Структурная схема адаптивной системы сжатия данных до окончания выдачи кода в линию связи. Распределитель импульсов Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхостанавливается и выдает номер (адрес) выбранного канала в блок считывания Структурная схема адаптивной системы сжатия данных. В Структурная схема адаптивной системы сжатия данных код адреса и код параметра преобразуются из параллельного кода в последовательный и передаются в линию связи (Структурная схема адаптивной системы сжатия данных). По окончания считывания Структурная схема адаптивной системы сжатия данных выдает сигнал на разрешение дальнейшего прохождения импульсов через схему запуска на распределитель, а также на один из входов схемы совпадения «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных». Схема «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных» служит для формирования сигнала сброса Структурная схема адаптивной системы сжатия данных в момент отсчета. Т.к. на второй вход схемы «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных» поступает сигнал от схемы «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных» своего канала, то сброс Структурная схема адаптивной системы сжатия данных производится только в выбранном канале. После этого распределители продолжают опрос схем «Структурная схема адаптивной системы сжатия данных». В асинхронно - циклических системах можно не передавать код адреса, а вместо него через канал связи передаются на приемник импульсы переключения распределителя РИ от схемы запуска СЗ. Для предотвращения передачи нулевой информации может быть использована обратная связь от блока считывания к Структурная схема адаптивной системы сжатия данных, где осуществляется регулировка допустимой погрешности аппроксимации.

Недостатком такой системы является сложность аппаратуры.


1.5 Комбинированные РТМС


В случае, если возможно управление с помощью программного устройства режимами работы РТМС с исключением избыточности данных, то такая система относится к комбинированным РТМС. (рисунок 6), где ПК – программируемый коммутатор, УСИ – устройство сжатия информации.


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 6


Отличительными особенностями этой системы являются:

Управление работой по программе или командам, передаваемым по обратному каналу.

Изменение частоты опроса коммутатора и связанное с этим сокращение объема вычислений.

Изменение структуры кода.

Возможность изменения программ измерений и алгоритмов сжатия данных при передаче.

Контроль переполнения БЗУ и изменение скорости считывания данных.



Глава 2. РТМС с адаптивной коммутацией каналов


2.1 Обобщенная структурная схема


Адаптивная коммутация представляет собой способ изменения частоты опроса источников информации в соответствии со скоростью изменения входного сигнала. Основной проблемой системы сжатия информации является объединение потоков отсчетов, идущих с различной частотой в единый поток, следующий с постоянной частотой, определяемой пропускной способностью КС.

Очередность передачи информации от различных источников обычно производится в соответствии с такими характеристиками:

наибольшая текущая погрешность аппроксимации;

экстремальные значения входных сигналов или их производных;

отклонение параметров от нормы.

Системы адаптивной коммутации позволяют учитывать приоритет отдельных сообщений по отношению к другим источникам. В системах адаптивной коммутации информация передается в КС в натуральном масштабе времени, т.е. без задержки, что является основным преимуществом таких систем.

В данных системах производится предварительный опрос всех каналов, выявляется канал с наибольшей погрешностью аппроксимации, и информация этого канала поступает в линию связи.

Рассмотрим обобщенную структурную схему системы (рисунок 7):


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 7


В каждом измерительном канале имеется преобразователь погрешности аппроксимации (ППА), работающий в соответствии с одним из алгоритмов полиномиального метода сжатия. Анализатор погрешности аппроксимации (АП) путем последовательного опроса ППА выявляет канал с наибольшей погрешностью аппроксимации и открывает ключ (К) данного канала. Далее сигнал кодируется в АЦП и в параллельном коде поступает в блок считывания (БС), куда также поступает и адрес канала. В БС производится преобразование параллельного кода в последовательный, а также помехоустойчивое кодирование. Выдача отсчетов в линию связи производится через равные интервалы времени. После выдачи отсчета в линию из БС в АП поступает сигнал “конец” и сбрасывает АП. Далее операция повторяется.

Достоинства РТМС с адаптивной коммутацией каналов:

Возможность получения существенного сжатия за счет реализации эффективных методов аппроксимации, при этом коэффициент сжатия АК меньше коэффициента сжатия АД.

Равномерность следования отсчетов на выходе РТМС, что позволяет обойтись без буферной памяти.

Недостатки РТМС с адаптивной коммутацией каналов:

Некоторая сложность блока анализатора погрешности аппроксимации.

Возможность равенства погрешности аппроксимации в нескольких каналах, увеличивающая погрешность телеизмерений.

При ошибках аппроксимации Структурная схема адаптивной системы сжатия данныхбудут передаваться избыточные отсчеты, а при Структурная схема адаптивной системы сжатия данных будут возникать потери важных отсчетов.

Рассмотрим более подробно пути построения блока АП. Возможны три способа анализа погрешности аппроксимации:

параллельный;

последовательный;

параллельно-последовательный.

Наибольшим быстродействием и простотой обладает АП в случае параллельного анализа погрешности аппроксимации.


2.2 РТМС с адаптивной коммутацией каналов при параллельном

анализе погрешности


Рассмотрим один из вариантов построения структурной схемы системы (рисунок 8), где ВМС – выявитель максимального сигнала.

Сигнал с датчиков поступает на вход ППА и мультиплексора (МК). Мультиплексор находится в закрытом состоянии и открывается с поступлением тактовых импульсов с ГТИ.

Мультиплексор – это устройство, предназначенное для передачи сигналов с любого из входов на одну общую выходную шину.


Структурная схема адаптивной системы сжатия данных

Рисунок 8


Вход, с которого сигнал передается на выход, выбирается в зависимости от вида параллельного двоичного кода, подаваемого на управляющие входы. Сигнал с выхода ППА анализируется в блоке выявителя максимального сигнала (ВМС), который представляет собой схему сравнения на N входов. На выходе ВМС формируется параллельный двоичный код, соответствующий номеру канала с