Спосіб прийому-передачі інформації телеуправління-телесигналізації в системах промислової автоматики

Спосіб прийому-передачі інформації телеуправління-телесигналізацм в системах промислової автоматики, згідно з яким всі види інформації, а саме командну - у випадку телеуправління, сповіщальну - у випадку телесигналізації, адресну Винахід відноситься до галузі радіотехніки та автоматики, зокрема до автоматичних систем управління Відомий спосіб прийнання - передачі інформації телеуправління - телесигналізації в системах промислової автоматики, при якому всі види інформації, а саме командну у випадку телеуправління, сповіщальну у випадку телесигналізації, адресну у випадках телеуправління та телесигналізації, кодовий синхроблок на початку циклу для реалізації циклової синхронізації, адресні кодові слова для організації багатоканальності передають інформаційними посилками, що по своїй структурі різні для різних видів передачі інформації Командну у випадку телеуправління, сповіщальну у випадку телесигналізації інформації передають "релейними" сигналами поодинокими імпульсами("включить" -"виключить" та т п , "вище норми" - "нижче норми" та т п ) а для покращення перешкодостійкості команду або сповіщення повторюють два рази підряд Для реалізації циклової синхронізації на початку циклу передають кодовий синхроблок- кодове слово, що складається з "одиниць" та "нулів" місця яких в кодовому слові визначені по домовленості Адресну інформацію у випадках телеуправління та телесигналізації а також адреси для організації багатоканальності передають двоїчннмн кодами, що відображають номер Причому, для покращення перешкодостій - у випадках телеуправління і телесигналізації, кодовий синхроблок на початку циклу для реалізації циклової синхронізації, адресні кодові слова для організації багатоканальності передають інформаційними посилками, який відрізняється тим, що інформаційні посилки для всіх видів інформації по своїй структурі однакові і є шумоподібними кодованими сигналами, і для приймання таких інформаційних посилок використовують квазюптимальний приймач, на виході якого одержують знакову кореляційну функцію шумоподібних кодованих сигналів кості використовують перешкодостшке кодування, тобто в інформаційні посилки вводять надлишковість А самі інформаційні посилки складаються з адресної та інформаційної частин [Гутевич В А Телемеханика Учеб, пособие для студентов вузов спец «Автоматика й телемеханика» - М Высш шк , 1985, стр 387, 388, рис 16 3] Проте, такий спосіб приймання - передачі інформації телеуправління - телесигналізації має недолік, змістом якого є те, що правила формування інформаційних посилок для передачі команд та сповіщень, для реалізації циклової синхронізації та реалізації багатоканальності різні, і тому правила побудови приймально - передавальних трактів для різних видів інформаційних посилок різні Тому міроприємства, котрі направлені на покращення характеристик приймально - передавальних трактів для одних інформаційних посилок не забезпечують покращення характеристик приймально - передавальних трактів для других інформаційних посилок, тобто комплексне покращення характеристик неможливе Задачею винаходу є створення способу приймання - передачі інформації телеуправління телесигналізації в системах промислової автоматики, в якому використовувались би такі сигнали, які забезпечили б можливість побудови інформаційних посилок з однаковою структурою для передачі всіх видів інформації, що сприяла б створен 00 ю 51198 ню однакових правил побудови трактів приймання - передачі, що забезпечило б можливість комплексного покращення параметрів та характеристик трактів приймання - передачі інформації телеуправління - телесигналізації систем промислової автоматики і за рахунок цього зменшити апаратурні витрати Це досягається тим, що спосіб приймання передачі інформації телеуправління - телесигнашзацм в системах промислової автоматики згідно з яким всі види інформації, а саме командну у випадку телеуправління, сповіщальну у випадку телесигналізації, адресну у випадках телеуправління та телесигналізації, кодовий синхроблок на початку циклу для реалізації циклової синхронізації, адресні кодові слова для організації багатоканальності передають інформаційними посилками, інформаційні посилки для всіх видів інформації по своїй структурі однакові і є шумоподібннми кодованими сигналами і для приймання таких інформаційних посилок використовують квазюптинальний приймач, на виході якого одержують знакову кореляційну функцію шумоподібннх кодованихсигналів На відміну від прототипу інформаційні посилки для всіх видів інформації по своїй структурі однакові, якщо для формування таких інформаційних посилок використовують шумоподібні кодовані сигнали(ШКС), а для приймання ШКС використовують пристрій, на виході якого одержують знакову автокореляційну функцію ШКС Особливою рисою ШКС є вигляд її автокореляційної функцм(АКФ), котра подібна АКФ шуму Тобто, має один вузький, порівняно з загальною довжиною сигналу, центральний пік та значно менші по амплітуді бокові піки Причому, амплітуда центрального піка прямопропорційна загальній довжині сигналу, а ширина центрального піка зворотнопропорційна ширині смуги частот сигнала Взаємокореляційна функція(ВКФ) таких сигналів немає великих за амплітудою ПІКІВ, а має малі піки, що розпорошені по всій довжині ВКФ Для формування ШКС в якості модулюючих функцій використовуються квазівипадкові двоїнні ПОСЛІДОВНОСТІ(КВП) Такі ПОСЛІДОВНОСТІ називають послідовностями, що еквівалентні імпульсу, тому, що АКФ таких послідовностей має один вузький порівняно з загальною довжиною ПОСЛІДОВНОСТІ та великий по амплітуді центральний пік, значно більший, чим амплітуда бокових ПІКІВ Для приймання ШКС використовується пристрій, структура якого узгоджена зі структурою ШКС - квазюптимальннй приймач На виході такого приймача одержують знакову кореляційну функцію ШКС На фіг 1 зображені ШКС, сформовані по закону квазівипадкової ПОСЛІДОВНОСТІ Н,(Х) Є 1011000, їх спектри та АКФ По закону кодового слова Н,(х) сформовано амплітудно - маніпульований(АМн) радіосигнал Si(t), при цьому видно, що символу " 1 " кода відповідає присутність радюімпульса з частотою fo, а символу "0" кода відповідає його відсутність, сформовано амплітудно - маніпульований(АМн) - видеосигнал S2(t), при цьому видно, що символу " 1 " кода відповідає присутність відеоімпульсу а символу "0" кода відповідає його відсут ність Si(f) - спектр радюсигнала S2(f) - спектр відеосигнала Bi(t) - АКФ радіосигнале, ВгО) - АКФ відеосигнала ВгО) знакова автокореляційна функція Довжина сигналів ШКС Т = тхо, де хо - довжина елементарного кодового знаку, m - КІЛЬКІСТЬ елементарних кодових знаків в кодовому слові Суть перспектив покращення характеристик трактів приймання - передачі телеуправління телесигналізації пояснюють часові діаграми, що зображені на фіг 2 S-i(t) - поодинокий імпульс '"релейний" сигнал Bi(t) - АКФ сигнала S-i(t) S2(t)ШКС, принцип його формування дещо відрізняється від принципу формування сигналу, зображеного на фіг1, для того, щоб показати, що енергія сигнала S2(t) в m раз більше енергії сигнала S-i(t) (для цього випадку довжина імпульса S-i(t) t, дорівнює довжині елементарного кодового знаку то, тобто t, = то) ВгО) - АФК сигналу S2(t) Видно, що центральний пік АКФ ВгО) в m раз більший, чим пік АКФ B-i(t) Значить, якщо замість "релейних" сигналів S-i(t) використовувать ШКС S2(t), енергія яких в m раз більше, то є можливість одержати в m раз більшу амплітуду сигналу на виході корелятора пристрою, що реалізує прийом таких сигналів В m раз більша амплітуда відгуку забезпечить в стільки ж разів збільшення перешкодостійкості S3(t) - ШКС для випадку, коли довжина ШКС Т' = t, де t, - довжина релейного сигналу, а то = t|/m - довжина елементарного кодового знаку ВзО) - АКФ сигнала S3(t) Видно, що довжина центрального піка в m раз менше довжини АКФ Видно, що заміна "релейного" сигналу довжиною t,, шумоподібним кодованим такої ж довжини забезпечує збільшення в m разів дозволяючої здібності за часом Введення внутрішньої в імпульсі модуляції в m разів збільшує смугу спектра сигналу Центральний пік АКФ стає в m разів ужчим, тому, що його довжина зворотнопропорційна ширині спектру сигнала А це означає, що при допомозі такого піка є можливість в m разів точніше відкарбувати точку на ВІСІ часу, або відстані між двома точками на ВІСІ часу Тобто, в m разів можна покращити роботу пристрою синхронізації, призначенням якого є точне вимірювання часових розбіжностей роботи двох пристроїв At та зведення цих розбіжностей до нуля, At—>0 Порівняння часових діаграм Si(t), Bi(t), S O та 2O ВгО) пояснює принцип збільшення перешкодостійкості прийомопередачі Порівняння S-i(t) та Bi(t), S3O:) та ВзО) пояснює принцип збільшення дозволяючої здібності за часом У випадку передавання адресної інформації при використанні ШКС замість інформативних двоічннх кодів збільшується перешкодостійкість приймання - передачі Тому, що у випадку передавання адреси інформативними двоїчними кодами помилка в прийманні тільки одного елемента кода приводить до повного руйнування роботоспроміжності тракту Замість тієї адреси, що передана, приймається зовсім інша, А в випадку використання ШКС поодинока помилка призводить до незначного зменшення центрального піка АКФ При цьому роботоспроміжність тракту не руйнується Зникає необхідність використання перешкодостійкого кодування з метою збільшення перешкодостійкості Спрощується апаратурне виконання трак 51198 ТУ ШКС дозволяють також реалізувати нову різновидність принципу організації багатоканальності, нову різновидність кодового ущільнення - розподілу по структурі ШКС Це положення можна аргументувати наступним чином Основною властивістю сигналів при ущільненні - розщепленні є їх ортогональність Тобто, осередненнй добуток двох сигналів S-i(t) та S2(t) повинен дорівнювати нулю, S 1 (t)S 2 (t) = O Еквівалентом ортогональності двох кодових сигналів Ні(х) та Нг(х) є те, що їх ВКФ не має великих за амплітудою ПІКІВ, а має малі ПІКІ, що розпорошені по всій довжині ВКФ, тобто ВВКФ=Н 1 (Х)Н 2 СХ) = О Саме таку ВВКФ мають ШКС На фіг 3 зображена структура інформаційної посилки телеуправління - телесигналізації в системах промислової автоматики, що діють насьогодні Інформаційна посилка складається з адресної та інформаційної частин Для підвищення переШКОДОСТІЙКОСТІ використовується перешкодостійке кодування Суть перешкодостійкого кодування можна пояснити таким чином До безнадлишкового кодового слова з КІЛЬКІСТЮ розрядів по добавляють К контрольних символів, які забезпечують пошук помилки при прийманні та можливість виправити и В ЛІНІЮ зв'язку подають п-розрядне кодове слово, причому п = По + К Інформаційна надлишковість в цьому випадку к ндв = - < 1 У випадку використання ШКС інформаційна надлишковість К нШКС m m тому, що реалізують приймання "в цілому" ШКС сформовані по закону послідовностей, еквівалентних імпульсу На виході приймача присутня АКФ ШКС Здійснюється часова компресія всього кодового слова - ШКС до одного імпульса - центрального піка АКФ Важливо зафіксувати факт присутності імпульсу - результата кореляційного обробітку, а яка структура кодового слова, яке забезпечило наявність цього імпульсу на виході приймача, не має значення Відпадає необхідність введення перешкодостійкого кодування ШКС самі є структурами з максимально можливою надлишковістю Відсутність пристроїв перешкодостійкого кодування спрощує апаратуру ШКС дозволяють спростити структуру інформаційної посилки за рахунок об'єднання адресної та інформаційної частин(фіг 3) ШКС завдяки своїм кореляційним властивостям дає таку можливість А саме, центральний пік АКФ може бути командою, або сповіщенням - еквівалент "релейного" сигналу А сукупні значення АКФ та ВКФ - того самого ШКС можуть слугувати адресою для виконання команди або адресою, ЗВІДКІЛЯ прийшло сповіщення телесигналізації Таке об'єднання адресної та інформаційної частин дає можливість зменшити апаратурні витрати, та уніфікувати склад апаратури ШКС дозволяють також використовувати додаткову прикмету сигналів - полярність Це ілюстровано малюнками на фіг 4 Знакова АКФ прямого та інверсного ШКС мають різнополярні центральні піки Це забезпечує можливість простого впровадження трьохпозиційного регулювання(наприклад "включить", "виключить", "оставити в тому ж положенні" - відсутність центрального піку) Структурна схема тракту приймання - передачі з використанням ШКС зображена на фіг 5 На виході модулятора - амплітудно - маніпульований радіосигнал На виході пристрою відновлення переданого коду, структури ШКС - амплітудно - маніпульований відеосигнал Це S2(t) на фіг 2 На виході знакового цифрового корелягора - знакова АКФ ШКС Це B2(t) на фіг 1 Основними апаратурними частинами приймально - передавального тракту, які дозволяють реалізувати переваги ШКС, являється генератор квазівипадкових послідовностей(КВП) та цифровий корелягор Генератор КВП визначає структуру ШКС, а цифровий корелятор здійснює узгоджене за структурою сигнала приймання Таким чином, побудова приймально - передавального тракту для передачі інформації телеуправління - телесигналізації шумоподібними кодовими сигналами в системах промислової автоматики у ВІДПОВІДНОСТІ ЗІ способом, що заявляється, дає можливість забезпечить уніфікацію апаратури, зменшення її об'ємів, збільшення її функціональних можливостей, комплексно покращити параметри та характеристики трактів приймання - передачі інформації телеуправління телесигналізації, а саме, покращувати перешкодоСТІЙКІСТЬ, покращувати роботу пристроїв циклової синхронізації, використати новий принцип кодового ущільнення - розподілу при реалізації багатоканальності - за структурою ШКС Тому використання висунутого на розгляд способу приймання передачі інформації телеуправління - телесигналізації в системах промислової автоматики доцільне Використання такого способу забезпечить суттєве покращення характеристик приймально передавальних трактів телеуправління - телесигналізації 51198 ІГ.1 ч 1 г**-. 51198 10