Устройство для адаптивного сжатия информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и позволяет осуществлять кусочно-квадратичную аппроксимацию входного сигнала при сжатии данных. Цель изобретения - повышение точности устройства путем аппроксимации входного сигнала по результатам его предварительного сжатия. Для этого в устройство введены комбинационный сумматор 7, блок 9 ключей и блок 2 управления. Использование кусочно-полиноминальной аппроксимации второго порядка дает возможность организовать более точное воспроизведение входного сигнала, сохранить высокую скорость генерирования функций. Устройство содержит также аналого-цифровой преобразователь 1, регистр 3, арифметический блок 4, накапливающие сумматоры 5 и 6, блок 8 сравнения и счетчик 10. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) (54)

ТИЯ (57) мати позв ратич нала

Уа

У1ю 2i (21) (22) (46) (71) инсти (72) (53) (56),В 132

45518/24-24 .02.89

° 11.90, Бюл. У 43 занский радиотехнический ут

Н.Карпов и А.Г.Шевяков

1.398(088,8) торское свидетельство СССР

27 ° кл, G 08 С 19/28, 1985.

СТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО СЖАФОРМАЦИИ зобретение относится к автои вычислительной технике и яет осуществлять кусочно-квадую аппроксимацию входного сигри сжатии данных. Цель изоб1608728 A 1 ретения — повышение точности устройства путем аппроксимации входного сиг нала по результатам его предварительного сжатия. Для этого в устройство введены комбинационный сумма, тор 7, блок 9 ключей и блок 2 управ-ления. Использование кусочно-полиноминальной аппроксимации второго порядка дает возможность организовать более точное воспроизведение входного сигнала,.сохранить высокую скорость генерирования функций. Устройство содержит также аналого-цифровой преобразователь 1, регистр 3, арифметический блок 4, накапливающие сумматоры 5 и 6 блок 8 сравнения и счетчик 10. 1 з.п, д ф-лы, 6 ил.

Ю

МФ

1608728 щ 01

n(n-1) и

+ — — —,— Q . (1)

2, 3o >

Изобретение относится к технике обработки и передачй информации и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и телеметрии для сжатия данных.

Цель изобретения — повышение точности устройства путем аппроксимации входного сигнала полиномом второго порядка. !О

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее счетчик, аналого-цифровой преобразователь, арифметический блок, два накапливающих сумматора, регистр, блок сравнения, введены блок управления, блок ключей, комбинационный сумматор.

На фиг.1 представлена схема устройства для адаптивного сжатия информации; на фиг.2 " схема арифметического блока; на фиг.3 - схема блока управления; на фиг.4 — блок-схема алгоритма работы устройства на фиг.5 — диаграммы, поясняющие работу устройства сжатия; на фиг.6 — схема 25 блока ключей.

Устройство для адаптивного сжатия информации содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 управления, регистр 3, ариФметический.3О .блок 4, накапливающие сумматоры 5 и 6, :комбинационный сумматор 7, блок 8 сравнения, блок 9 ключей и счетчик

10.

Арифметический блок (фиг.2) содер- 35 жит первый 11, второй 12 и третий 13 регистры сдвига, первый 14 и второй

15 умножители на (-1), элемент И 16, .первый 17, второй 18 и третий 19. сум- .маторы. 40

Блок управления (фиг.3) содержит генератор 20 стабильных импульсов,, делитель 21 частоты, элементы 22-25 задержки, триггеры 26-28, первый 29, второй 30 и третий 31 формирователи . 45 импульсов, элемент ИЛИ 32.

Блок ключей (фиг.6) содержит фор. мирователь 33 импульсов и элементы

И 34-37.

Предлагаемое устройство осуществляет адаптивное сжатие входного сигнала Z путем выполнения с заданii ной точностью 3 » Z „;"Y„; кусочно-по-линоминальной аппроксимации сигнала функцией второго порядка, которая на каждом i-м интервале аппроксимации имеет вид количество обработанных внутри i-го интервала точек, и-е значение аппроксимирующей функции; начальное значение функции; где и

Yni

Yoj Ио

=у. - у

0> — начальное значение первой конечной разности, 2 Цо

Чii Чоi — начальное значение второй конечной разности

Представление ординаты Уь, через конечные разности даат возможность вычислить для каждого n-ro шага значение У> по известным на предыдущем (n-1)-м интервале конечным разнос« тям, используя итерации 1 (и- ч . 3 (n- с (2)

Ьц„; = A 9(hhii);+ Aetio; °

Приведенные выражения (2) и параллельная организация их вычислений на . накапливающих сумматорах по известным

2. с последующим сравненйем У„ и Z n положены в основу .е работы устройства.

На каждом i-м интервале в начальный момент аппроксимации устройство запоминает информацию о первых трех отсчетах входного сигнала

Yo „=ЕО,, Y. Е„ ;, У; =Е, .

По полученным даннь1м вычисляются конечные разности h go u A-> первого

%.

Чо и второго порядка, которые дают возможность вычислить (экстраполировать) следующее значение У входного сигна3 ла. Таким образом, величина входного сигнала Z > аппроксимируется некоторым вычисленным значением У, осуществляется сравнение Е и У> в соответствии с принятым критерием верности. Если разница не превышает значение заранее заданного порога E то устройство считает данный отсчет несущественным и переходит к обработке следующего значения входного сигнала Z4 и так далее до тех пор, пока разность Е,„; и Yo, не превысит допустимое значение g . В этот момент времени координата входного сигнала считается информационной и передается на выход устройства сжатия.

Для определения очередного опорного отсчета Z; интервал аппроксимации последовательно шаг за шагом увеличивается до тех пор, пока ошибка аппрок5 16087 не превысит допустимую велиаким образом, за счет выделеественных отсчетов входного осуществляется сжатие инфор5 симац чину. ния с сигна мации.

Ус ройство работает следующим образом.

Вх дной аналоговый сигнал поступаинформационный вход А11П 1. В со-10 твии с частотой дискретизации я задается блоком 2 управления, ы сигнала с выхода АЦП 1 пот на вход арифметического блоЧастота импульсов блока 2 управ- 5 определяется временем задержки ивающих сумматоров 5 и 6 и блоравнения (компаратора), ет на ответ котор отсче ступа ка 4. л ения накал ка 8 к 2 управления по сигналу Р (с 20

"Пуск" ) формирует последователь.импульсОв ч )» 0О» Q y» Q4 ° Qg» е определяют алгоритм работы ства., риходом первого импульса Я» от 25

2 управления значение входного. а Зо переписывается в регистр

r.2) . Умножитель 14 осуществляожение на (-1)- отсчета сигнала писанного в регистре 11. Сум- 3О

17 выполняет суммирование инин с умножителя 14 и с выхода ра 12. Так как содержимое осрегистров (12.и 13) равно то на выходе сумматора 17 полу35 ачение -7.о. С выхода .сумматорезультат суммирования поступатретий сумматор 19. На его вылучаем значение -Zо, так как ое сумматора 18 равно нулю. 4р браэом, на выходе арифметиблока имеем значение -Еп. По му фронту сигнала 0 это энаередается в регистр накапливаумматора 5, а по заднему фрон- 45 регистр накадливающего суммато по заднему" фронту — в регистр вающего сумматора 6. Второй

Qi запишет значение входноала Z.< в регистр 11, à Z пе. — 5p, в регистр 1 2. На выходе арифкого блока 4 при этом будет е первой конечной разности

-Zf» которое по приходу втоульса Q< пОследовательнО не 55 я в регистр накапливающего а 5, В результате этого сонакапливающего сумматора 5 к вно

Бл входа ности котор устро

С блока сигна

11 (ф . ет ум

Zî ° матор форма регис таль нь няно» чим з ра 17 ет на ходе и содер

Таким ческог передн чение ющего ту-в ра 5, накапл импуль го сиг репише метиче значен Чь рого и репише суммат держим будет

8 6 о Ч о (< 2о) Е1 (3)

Импульс Q > произведет обнуление регистра накапливающего сумматора 6, ПО заднему фронту второго импульса

Ц значение -7,< с выхода накапливающего сумматора 5 запишется в накапливающий сумматор 6. Импульс О с блока управления обнуляет регистр накапливающего сумматора 5, а следующий, третий» импульс запишет выходное значение арифметического блока 4 -ЬЧ е в регистр накапливающего сумматора 5 °

Далее с приходом третьего импульса значение входного сигнала 7,о запишется в регистр 13, значение 7. — в регистр 12, значение Z — в регистр

11. Сигнал 0> разрешает прохождение ординаты У. через схему И 16. На выходе арифметического блока 4 при этом будет значение второй конечной

1 разности - „ . С приходом импульса

Чо это значение перепишется в накапливающий сумматор 5, содержимое которого станет равным

-Ь -Ь =-Ь -(Ь - )=- ;

Зо Чо Jo

По заднему фронту 0 это значение прибавится к содержимому накапливаю- . щего сумматора 6 и его содержимое станет равным

-Y =-Y ч, i=

Сигнал.Q поступает также в блок 9 ключей, разрешая прохождение Ординат Ео» 7 » Z< на выход устройства . сжатия.

Далее устройство формирует значе-: ния ординат -Y,-У »...»-Yh по сигналам управления 0 ; используя формулу (2) . При этом для п=3 реализуются соотношения

У =Уд+Ид, + y » где n=4

У -УЪ ЬЪ1

Ь =Ь + А „и т.д., где Ь > — начальное значение второй конечной разности, поступающей на ап- . формационный вход первого накапливающего сумматора 5.

Таким образом, величина входного сигнала апнроксимируется вычисленными значениями Y»Y<».. ° Y в суммаи торе 7. Для каждого значения i опреде-! ляется разница Z Y„, которая сравни- вается в блоке 8 сравнения со значе7 . 16087 кием заранее заданного порога 3 . Если выполняется условие 7.„-Y à (, то данный отсчет считается Йесущественным и происходит обработка следующего значения входного сигнала 7. „+< и так

5 делее до тех пор, пока л — °

При выполнении этого условия в блоке 8 сравнения вырабатывается сигнал сравнения. На выход устройства сжатия передается информация об интервале времени между двумя участками

BIIIIpoII cHMBIIHH ь и текущая Ордината входного сигнала считается существенной. Схема блока 2 управления при этом приводится в исходное состояние и работа устройства сжатия повторяется по описанному алгоритму.

Серии импульсов Я,...,Q вырабатываются в блоке 2 управления.

Выходы блока 9 ключей одновременно являются выходами устройства сжа-, тия. Из четырех выходов три служат для передачи информации о первьгх трех отсчетах Y, Y,, Y<, каждого интервала аппроксимации, а один — для передачи информации о текущем интервале времени между двумя последовательными интервалами аппроксимации а л

Количество элементов И блока ключей будет зависеть от разрядности входной информации (в данном случае поступает восьмиразрядный код) .

Счетчик 10 (фиг.1) представляет собой обычный суммирующий счетчик, который служит для выдачи информации об интервале времени между двумя последовательными участками аппроксимаIIHH 2 .

Формула изобретения

По сигналу Р (" Пуск" ) схема блока

2 управления приводится в исходное 25 состояние. Последовательность импульсов 0 с выхода генератора 20 служит для записи информации в регистры

11-13, Эти же импульсы 0„ являются исхОдными для ПОлучения серии Q< которая управляет записью в регистры накапливающих сумматоров 5 и 6. Серия О снимается с выхода элемен° 2 та Kln 32. Выходные сигналы с делителя 21 частоты поступают на элементы

23-25 задержки импульсов, причем на

35 элементы 22 и 23 поступает серия Q„ поделенная на два, а на элемент 24— серия 1, поделенная на три. Импульсы с элементов 23-25 задержки поступают на установочные входы триггеров

26-28, изменяя их состояние на противоположное. С выхода третьего триггера 28 получаем потенциальный сигнал который служит для стробирова- 45 нйя элемента И 16. С выхода первого и второго триггеров 26 и 27 потенциалы поступают на формирователи импульсов

29 и 30, с выхода которых имеем послеДОВательнОсти импульсою Q и 04> сле

>О дующие для сброса регистров накапли вающих сумматоров 5 и 6. Сброс триггеров 26-28 в исходное состояние про-., 1 исходит по сигналу с выхода блока 8 сравнения который завершает аппрокЭ

55 симацию очередного участка. На новом участке аппроксимации работа блока управления повторяется в соответствии с алгоритмом (фиг.4), 1. Устройство для адаптивного сжатия информации, содержащее аналого. цифровой преобразователь, первый вход которого является информационным

4 входом устройства, выход соединен с первым входом арифметического блока, первый выход которого соединен с первым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом второго накапливающе- го сумматора, регистр, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, и счетчик, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены комбинационный сумматор, блок ключей и блок управления, первый вход которого является входом "Пуск" устройства, первый выход блока управления соединен с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя и арифметического блока и входом счетчика, выход которого соединен с первым входом блока ключей, второй и третий выходы блока управления соединены-соответственно с вторыми входами первого и второго накапливающих сумматоров и с третьим входом второго накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом комбинационного сумматора, второй вход которого подключен к информационному входу устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с вторыми входами блока ключей и блока управления, четвер16Ц

Тыи ны пер тре мет

por бло ся ч а лен сов эле иер еди лит зад

ИЛИ пер нен и пятый выходы которого соединеоответственно с третьим входом ого накапливающего сумматора и ьими входами блока ключей .и ариф ческого блока, вторые выходы кото соединены с четвертыми входами а ключей, выходы которого являютыходами устройства.

Устройство по и-. 1, о т л и— ю щ е е с я тем, что блок управя содержит формирователи импультриггеры, делитель частоты, ент ИЛИ, элементы задержки и гетор импульсов, выход которого соен непосредственно с входом деля частоты, через первый элемент ржки — с первым входом элемента и является первым выходом блока, ый выход делителя частоты соедисоответственно через второй эле8726 10 мент задержки с S-входом первого триггера- и через третий элемент задержки — с S-входом второго триггера, вы5 ходы первого и второго триггеров соединены соответственно с входом первого формирователя импульсов и входами второго и третьего формирователей

-импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока, второй выход делителя частоты соединен через четвертый элемент, задержки с

S-входам третьего триггера, выход которого и выходы первого и второго формирователей импульсов являются соответственно пятым, третьим и четвертым выходами блока, вход генератора

20 импульсов и R-входы триггеров являются соответственно первым и вторым входами блока.

1608728

l608728

Запись инРФ модий 8регистри 71, 12,13

Фиг. б

Реда тор С . Пекарь

3621 Ти раж 44 2 Подписное

Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Зака

ВНИИП

Произ одственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

,Запись иншпрмо ч ии 8 нокопли8. сум мат. С@ос регистра, нокапп. суммот. Сброс регистра, нокопл. суниоп .

Ртрешенце на ,, СКЕму И rS

Составитель Н.Бочарова

Техред Л.Олийнык Корректор . M.Ñàìáîðñêàÿ