Спосіб стиснення аналогового сигналу

Спосіб стиснення аналогового сигналу, що включає визначення і кодування суттєвих відліків сигналу, при цьому суттєві відліки сигналу кодують повнорозрядним кодом Ti Xi  , де Ti  1 - біт озна лянках поточної вибірки сигналу, на яких діапазони ки суттєвості відліку, Xi  - k-бітовий двійковий код рно визначають амплітудно-часові параметри від i -го суттєвого відліку, i  1 2, 3,... - номер поточно, го відліку сигналу, який відрізняється тим, що стиск відліків сигналу здійснюють послідовними вибірками, де на поточній p -ій вибірці сигналу, ліку XF 1 , який призначають суттєвим, вибирають i k np i  2  k np i 1 , якщо сигналу, Np CB - максимальна кількість суттєвих відліків p -ої вибірки сигналу, а інші суттєві відліки p -ої вибірки кодують різницевим кодом, при цьому для визначення амплітудно-часових параметрів поточного суттєвого відліку здійснюють усереднення сусідніх відліків на основі їх ковзкого згладжування та визначають амплітудно-часові параметри i -го відліку сигналу XF , поточну крутизну i сигналу XF , де XF  XF  XF 1 , та відповідний i i i i їй коефіцієнт прорідження k np i  вхідної вибірки даних, після чого визначають амплітудно-часові параметри відліку X F 1 , значення крутизни сигнаi лу XF 1 та діапазон величини XF 1 згідно з i i даними таблиці і якщо діапазони величин XF та i XF 1 однакові, то вибирають коефіцієнт проріi дження k np i  2  k np i 1  k np i , при цьому на ді k np i 1  k np i відповідно до даних таблиці, повто XF 1  XF i i і діапазон бирають більшу величину k np i 1  k np i у відповідності до даних таблиці, повторно визначають амплітудно-часові параметри відліку X F 1 , який i призначають суттєвим, а також вибирають k np i  2  k np i 1 , після чого шляхом адаптивного вибору коефіцієнта прорідження вхідної вибірки даних здійснюють визначення амплітудно-часових параметрів j -х суттєвих відліків поточної вибірки сигналу та їх компактне кодування на основі кодування загальної службової інформації, службової інформації параметрів адаптації поточної вибірки даних та компактних даних суттєвих відліків поточної вибірки даних, при цьому загальну службову інформацію утворюють: t -бітовий код реального часу, який містить дані про рік, місяць, день, годину, хвилину і секунду процесу введення і компактного кодування даних, f -бітовий код для кодування максимальної частоти дискретизації сигналу, q -бітовий код для кодування максимальної кількості біт повнорозрядних суттєвих відліків, b бітовий код кількості l біт для кодування першої або другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, m -бітовий код кількості n біт для кодування першої або другої різниці амплі (13) в порівнянні з діапазоном величини XF , то виi U величини XF 1 змінився згідно з даними таблиці i 60968 де j  1 Np - номер суттєвого відліку p -ої вибірки , CB величини XF , то вибирають меншу величину i (11)     згідно з даними таблиці в порівнянні з діапазоном UA   повнорозрядним кодом Tpj Xpj  Tp1 Xp1  1 Xp1 , XF 1  XF і діапазон величини XF 1 змінився i i i (19) p  1, v , v - максимальна кількість вибірок сигналу, перший відлік призначають суттєвим та кодують величин X F та XF 1 , згідно з даними таблиці, є i i однаковими, з періодом допустимого інтервалу визначають амплітудно-часові параметри відліків, які призначають суттєвими, при цьому, якщо 3 60968 4 тудних значень сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, k -бітовий код кількості r біт для кодування інформації про вибраний вид компактного кодування даних, службову інформацію параметрів адаптації поточної вибірки даних утворюють c -бітовий код номеру поточної вибірки даних, r -бітовий код виду компактного кодування даних поточної вибірки, d -бітовий код для кодування попередньо визначеної кількості суттєвих відліків p -ої вибірки даних, l -бітовий код першої або другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, n -бітовий код першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, при цьому вибір коду виду кодування при різницевому кодуванні сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки сигналу задають попередньо або визначають в процесі послідовної реалізації кожного із режимів різницевого кодування амплітудно-часових параметрів суттєвих відліків, а d -бітовий код кількості суттєвих відліків поточної вибірки даних визначають шляхом підрахунку кількості суттєвих відліків на попередньо заданому інтервалі поточної вибірки даних, при цьому службову інформацію параметрів адаптації поточної вибірки даних кодують двома способами, включаючи повним і скороченим кодом, де при кодуванні першої вибірки даних код службової інформації параметрів адаптації є повним i складається із r -бітового коду виду компактного кодування даних поточної вибірки, d бітового коду для кодування кількості суттєвих відліків першої вибірки даних, l -бітового коду першої або другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків першої вибірки даних, n -бітового коду першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків першої вибірки даних, а при кодуванні службової інформації параметрів адаптації наступних вибірок даних, починаючи з другої, службовий код є скорочений і при відсутності змін параметрів адаптації та виду кодування службовий код є нульовим бітом, а при наявності змін в r -, d -, l -, n -кодах параметрів адаптації для s -ої вибірки даних в порівнянні з кодами параметрів адаптації для s  1 -oї вибірки формують перший одиничний службовий біт поля службової інформації параметрів адаптації, який є ознакою того, що скорочений код службової інформації параметрів адаптації для s -ої вибірки передбачає зміни, при цьому для повідомлення зміни відповідного коду адаптації поля службової інформації параметрів адаптації перед ним додатково формують одиничний біт, після якого слідує значення відповідного коду адаптації, а у випадку відсутності змін відповідних кодів адаптації замість них формують нульовий біт, при цьому поле компактних даних суттєвих відліків поточної вибірки утворюють послідовності компактних двійкових кодів суттєвих відліків, де після першого повнорозрядного суттєвого відліку поточної вибірки даних формують компактні послідовності службових та інформаційних різницевих бітів сусідніх суттєвих відліків p -ої вибірки даних, після чого для j  1 -го суттєвого відліку p -ої вибірки даних на основі аналізу результатів обчислень різницевих кодів амплітудних та часових параметрів сусідніх суттєвих відліків на заданій довжині поточної вибірки даних визначають максимальні абсолютні значення різницевих кодів і на основі отриманих даних формують l - і n -бітові коди j  1 -го суттєвого відліку поточної вибірки, при цьому при використанні першої різниці між сусідніми суттєвими відліками компактний інформативний різницевий код формують у вигляді послідовності l -бітового коду першої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, знакового біту z a для кодування знаку першої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних та n -бітового коду першої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, а при використанні другої різниці між сусідніми суттєвими відліками компактний інформативний різницевий код формують у вигляді послідовності бітів знакового біту z t для кодування знаку другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, l -бітового коду другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, знакового біту z a для кодування знаку другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних та n -бітового коду другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних. Корисна модель належить до галузі обробки інформації і застосовується для компактного кодування відліків аналогових сигналів та відеосигналів в системах накопичення і передачі інформації в пристроях моніторингу сигналів. Корисна модель може застосовуватись в промислових сенсорних мережах, в мережах відеомоніторингу, в бортових системах. Відомий спосіб фільтрації і стиску даних у бортових системах обробки вимірювальної інформації (Кубинський Т.Б., Лукенюк А.А., Яцимірський М.М. Стиск даних у бортових системах обробки вимірювальної інформації // Відбір і обробка інформації. 2000. - Вип. 14(90). - С. 142-145), згідно з яким, фільтрація і стиск сигналів здійснюється шляхом реалізації вейвлет-перетворення та зрізання несуттєвих коефіцієнтів перетворення для отримання стислого масиву даних. Недоліком відомого способу є неконтрольовані спотворення в ключових точках (екстремумах і точках перегину) ділянок обвідної сигналу. Відомий спосіб стиску сигналів (SU, 1649529 А1, G 06F 3/05, опубл. 15.05.91 р., Бюл. № 18), згідно з яким зменшення збитковості вихідних даних досягається зменшенням службових даних про часову прив'язку суттєвих відліків і уникненням 5 кадрів канальної прив'язки суттєвих відліків. При цьому на виході пристрою формується біторієнтований код у вигляді наступної послідовності бітів GiTi {хi}, де Gi - біт поточної ознаки коду Галуа, який приймає значення 0 або 1 залежно від кодового ключа генератора кодів поля Галуа; Ti біт прив'язки суттєвості відліку, при цьому при Т=1 відлік є суттєвим, а при Т=0 - несуттєвим; {Хi}-k бітовий двійковий код суттєвого відліку (k - кількість біт послідовного коду). Недоліком відомого способу є те, що в процесі стиску відліків сигналу формуються та кодуються збиткові дані у вигляді бітів ознак коду Галуа та послідовності нульових бітів несуттєвих відліків. Відомий спосіб стиску сигналів (SU, 1709368 А1, G 08 С 19/28, опубл. 30.01.92 р., Бюл. № 4), згідно з яким збільшення коефіцієнта стиску сигналу забезпечується зменшенням службових даних про часову прив'язку суттєвих відліків. При цьому після стиску сигналу формується біторієнтований код у вигляді послідовності бітів GiTi{xi}, де Gi - біт поточної ознаки коду Галуа, Ti біт прив'язки суттєвості відліку, де при Т=1 відлік є суттєвим, а при Т=0 - несуттєвим; {Xi}-k - бітовий двійковий код суттєвого відліку, k - кількість біт послідовного коду. Підвищення коефіцієнта стиску сигналу досягається за рахунок використання двох службових бітів для часової прив'язки суттєвих і несуттєвих відліків. Цей спосіб стиску сигналу вибраний нами як прототип. Недоліком відомого способу є те, що в процесі стиску відліків сигналу формуються та кодуються збиткові службові дані та відсутня інформація, яка дозволяє організувати адаптивне кодування/декодування компактних даних з метою підвищення коефіцієнта стиску інформації при заданій точності відновлення обвідної сигналу. В основу запропонованого способу поставлена задача створення способу стиснення аналогового сигналу, в якому шляхом адаптивного підбору оптимального коефіцієнта прорідження відліків сигналу досягається оперативне визначення амплітудно-часових параметрів суттєвих відліків, які компактно кодуються різницевим кодом. За рахунок цих дій відбувається максимальне стиснення вхідного потоку даних при досягненні максимальної швидкодії кодування та збереженні високої точності визначення параметрів суттєвих відліків. Поставлена задача вирішується тим, що стиск відліків сигналу здійснюють послідовними вибірками, де на поточній вибірці сигналу перший відлік призначають суттєвим та кодують повнорозрядним кодом, а інші суттєві відліки поточної вибірки кодують різницевим кодом, при цьому для визначення амплітудно-часових параметрів поточного суттєвого відліку здійснюють усереднення сусідніх відліків на основі їх ковзкого згладжування та визначають амплітудно-часові параметри поточного відліку сигналу, поточну крутизну сигналу та відповідний їй коефіцієнт прорідження вхідної вибірки даних, після чого визначають амплітудно-часові параметри відліку наступного відфільтрованого відліку, значення наступної крутизни сигналу та її діапазон згідно з даними таблиці і якщо діапазони сусідніх величин крутизни відфільтрованого сигна 60968 6 лу однакові, то вибирають наступні коефіцієнти прорідження, які рівні попередньо вибраному, при цьому на ділянках поточної вибірки сигналу, на яких діапазони сусідніх величин крутизни відфільтрованого відліку, згідно з даними таблиці, є однаковими, з періодом допустимого інтервалу визначають амплітудно-часові параметри відліків, які призначають суттєвими, якщо наступна крутизна відфільтрованого сигналу є більшою за попередню і діапазон величини наступної крутизни сигналу змінився згідно з даними таблиці в порівнянні з діапазоном попередньої крутизни сигналу, то вибирають меншу величину коефіцієнта прорідження у відповідності до даних таблиці, повторно визначають амплітудно-часові параметри наступного відфільтрованого відліку сигналу, який призначають суттєвим, вибирають наступну величину коефіцієнта прорідження, яка дорівнює попередній величині, а якщо наступна крутизна відфільтрованого сигналу є меншою за попередню і діапазон величини наступної крутизни сигналу змінився згідно з даними таблиці в порівнянні з діапазоном попередньої крутизни сигналу, то вибирають більшу величину коефіцієнта прорідження відповідно до даних таблиці, повторно визначають амплітудно-часові параметри наступного відфільтрованого відліку сигналу, який призначають суттєвим, а також вибирають наступну величину коефіцієнта прорідження, яка дорівнює попередній величині, після чого шляхом адаптивного вибору коефіцієнта прорідження вхідної вибірки даних здійснюють визначення амплітудно-часових параметрів поточних суттєвих відліків поточної вибірки сигналу та їх компактне кодування на основі кодування загальної службової інформації, службової інформації параметрів адаптації поточної вибірки даних та компактних даних суттєвих відліків поточної вибірки даних, при цьому загальну службову інформацію утворюють: код реального часу, який містить дані про рік, місяць, день, годину, хвилину і секунду процесу введення і компактного кодування даних, код для кодування максимальної частоти дискретизації сигналу, код для кодування максимальної кількості бітів повнорозрядних суттєвих відліків, код кількості бітів для кодування першої або другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, код кількості бітів для кодування першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, код кількості бітів для кодування інформації про вибраний вид компактного кодування даних, службову інформацію параметрів адаптації поточної вибірки даних утворюють код номера поточної вибірки даних, код виду компактного кодування даних поточної вибірки, код для кодування попередньо визначеної кількості суттєвих відліків поточної вибірки даних, код першої або другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, код першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, при цьому вибір коду виду різницевого кодування сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки сигналу задають попередньо або визначають в процесі послідовної реалізації кожного із режимів різницевого кодуван 7 ня амплітудно-часових параметрів суттєвих відліків, а код кількості суттєвих відліків поточної вибірки даних визначають шляхом підрахунку кількості суттєвих відліків на попередньо заданому інтервалі поточної вибірки даних, при цьому службову інформацію параметрів адаптації поточної вибірки даних кодують двома способами, включаючи повним і скороченим кодом, де при кодуванні першої вибірки даних код є повним і складається із коду виду компактного кодування даних поточної вибірки, коду для кодування кількості суттєвих відліків першої вибірки даних, коду першої або другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків першої вибірки даних, коду першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків першої вибірки даних, а при кодуванні службової інформації параметрів адаптації наступних вибірок даних, починаючи з другої, службовий код є скороченим і при відсутності змін параметрів адаптації та виду кодування скорочений код є нульовим бітом, а при наявності змін в кодах параметрів адаптації для другої та більших по кількості вибірок сигналу в порівнянні з кодами параметрів адаптації для попередньої вибірки формують перший одиничний службовий біт поля коду службової інформації параметрів адаптації наступної вибірки даних, який є ознакою того, що скорочений код службової інформації параметрів адаптації для наступної вибірки передбачає зміни, при цьому для повідомлення зміни відповідного коду адаптації поля службової інформації параметрів адаптації перед ним додатково формують одиничний біт, після якого слідує значення відповідного коду адаптації, а у випадку відсутності змін відповідних кодів адаптації замість них формують нульовий біт, при цьому поле компактних даних суттєвих відліків поточної вибірки утворюють послідовності компактних двійкових кодів суттєвих відліків, де після першого повнорозрядного суттєвого відліку поточної вибірки даних формують компактні послідовності службових та інформаційних різницевих бітів сусідніх суттєвих відліків поточної вибірки даних, після чого для наступного суттєвого відліку поточної вибірки даних на основі аналізу результатів обчислень різницевих кодів амплітудних та часових параметрів сусідніх суттєвих відліків на заданій довжині поточної вибірки даних визначають максимальні абсолютні значення різницевих кодів і на основі отриманих даних формують різницеві коди наступного суттєвого відліку поточної вибірки, при цьому при використанні першої різниці між сусідніми суттєвими відліками компактний інформативний різницевий код формують у вигляді послідовності коду першої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, знакового біту для кодування знаку першої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних та коду першої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, а при використанні другої різниці між сусідніми суттєвими відліками компактний інформативний різницевий код формують у вигляді послідовності бітів знакового біту для кодування знаку другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, коду другої різниці номерів сусідніх суттєвих відліків вибірки даних, знакового 60968 8 біту для кодування знаку другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних та коду другої різниці амплітудних значень сусідніх суттєвих відліків вибірки даних. Суть запропонованого способу стиснення аналогового сигналу полягає в наступному. Природа більшості процесів, що підлягають контролю та дослідженню, є неперервною часовою функцією, а чутливі елементи сенсорів (датчиків) та відеосенсорів забезпечують формування вихідних аналогових сигналів і цифрових потоків даних. Найбільш інформативними (суттєвими) відліками сигналів та відеосигналів є екстремуми та точки зміни опуклості обвідної сигналів, які, окрім амплітудно-часових значень, характеризуються такими додатковими параметрами, як поточне співвідношення сигнал/шум в околиці інформативних відліків, параметри поточної динаміки обвідної та її зміни. Ефективне стиснення сигналу ґрунтується на реалізації адаптивної обробки вхідних відліків сигналу з урахуванням оперативно визначених показників динаміки та рівня шумів поточних ділянок сигналу при виконанні мінімальної кількості обчислювальних операцій. Стиснення сигналу здійснюють послідовними вибірками, де на першому етапі обробки вхідних відліків з шумами X N , і=1,2,3,...- номер поточного відліку, здійсi нюють ковзке згладжування вхідних відліків. Для простоти обробки в процесі фільтрації (ковзкого згладжування) вікно усереднення lу вибирають мінімальним lуmin=3-5 відліків сигналу. Для реалізації фільтрації і стиску відліків сигналу в темпі введення даних обробку і кодування даних здійснюють вибірками, об'єм кожної з яких залежить від ємності оперативного запам'ятовуючого пристрою відповідного мікроконтролера або сигнального процесора, а також від вимог до часових затримок, які пропорційні тривалості накопичення відповідного об'єму даних. В залежності від галузі застосування систем збору, обробки і передачі інформації величини вибірок можуть досягати сотні байт, одиниці-десятки кілобайт. Для достовірного введення сигналу частоту його дискретизації fд вибирають значно підвищеною з урахуванням виразу fд=k·fдК=2kfmax, де k≥8...10 - коефіцієнт підвищення частоти дискретизації з урахуванням параметрів вхідного фільтра нижніх частот та вимог до достовірності молодших біт аналого-цифрового перетворювача, fдК - частота дискретизації сигналу по Котельникову, fmax - найвища інформативна частота спектра сигналу. З метою мінімізації виконання обчислювальних операцій на відфільтрованій кривій необхідно оперативно визначати поточну крутизну сигналу і на пологих ділянках сигналу доцільно відповідним чином зменшувати частоту опиту (дискретизації) сигналу. Для компактного кодування потоку даних (бітових даних) доцільно на відфільтрованій кривій виявляти найбільш інформативні відліки - суттєві відліки (СВ), до яких належать екстремуми (СВ-Е) та точки перегину (СВ-ТП). Місцезнаходження таких інформативних відліків сигналу знаходяться на границях зміни поточної динаміки сигналу, тобто на переходах від різних за величиною дискретних 9 60968 значень поточної крутизни сигналу. Тому на елементарних відрізках сигналу між сусідніми СВ вхідну вибірку даних доцільно аналізувати з певним коефіцієнтом прорідження Кпр, значення якого залежить від поточної крутизни сигналу. Опосередковано поточну крутизну сигналу визначають шляхом обчислення поточного приросту відфільтро 10 відфільтрованого сигналу X F  X F  X F 1 , де X F i i i i - значення і-го відфільтрованого сигналу. Для прикладу в таблиці наведені варіанти вибору величини Кпр в залежності від поточної величини X F . i Таблиця Значення варіант 1 Кпр (Кпр(і+1)) варіант 2 F F XF i max / 2  Xi  Xmax 1 2 10 F F XF i max / 4  Xi  Xi max / 2 2 4 3 01 XF i max 4 8 4 00 8 16 № п/п Код вибору Кпр 1 11 2 Значення /8  XF i XF i  XF i max /4 XF  XF i i max / 8 Таким чином в процесі обробки і кодування відліків поточної вибірки сигналу визначають амплітудно-часові параметри відфільтрованих і-х відлі яка залежить від попередньо заданої величини . Kc min , t д  1/ fд  1 2  k  fmax ків сигналу X F , поточну крутизну сигналу X F та i i відповідний їй коефіцієнт прорідження Кпр(і+1) вхідної вибірки даних для визначення наступного від Якщо X F 1  XF і діапазон величини XF 1 i i i фільтрованого відліку XF 1 . З метою забезпечення i максимально компактного кодування даних та точного відновлення огинаючої сигналу при її різких динамічних і хаотичних змінах доцільно адаптивно змінювати коефіцієнт прорідження Кпр вхідної вибірки даних. Для цього після визначення поточної крутизни сигналу X F , вибору відповідної величиi ни Кпр(і+1), наприклад, згідно з даними таблиці, і визначення амплітудно-часових характеристик відліку XF 1 . Визначають наступну поточну крутизi F F F ну сигналу Xi 1  Xi 1  Xi . Далі перевіряють, чи змінився діапазон величини XF 1 , відносно діапаi зону величини X F , наприклад, згідно з таблиi цею. Якщо діапазон величини X F 1 не змінився, то i вибирають величину kпp(i+2)=kпр(і+1). При цьому на тривалих ділянках сигналу, динаміка якого є практично незмінною, необхідно з певним інтервалом часу формувати суттєві відліки сигналу. Даний інтервал часу визначає максимально допустиму відстань між СВ і цей інтервал залежить від мінімально необхідної величини коефіцієнта стиснення даних Ксmіn=Vвх/Vвих, де Vвх - об'єм вихідного потоку даних, Vвих - об'єм вихідного потоку даних після реалізації адаптивного стиснення відліків сигналу. Тому після визначення kпр(і+1)=kпр(і) здійснюють перевірку відстані між попереднім СВ та поточним часовим інтервалом аналізу даних, і якщо ця величина перевищує допустимий інтервал Тд=N(Kcmin)·tд, то формується наступний СВ, де N(Кcmin) - кількість тактів опиту (дискретизації) tд, змінився згідно з даними таблиці, що відповідає ситуації, коли після менш динамічної ділянки сигналу слідує більш динамічна ділянка сигналу, то відлік X F призначають суттєвим. Вибирають i більш меншу величину knp(i+1), відповідно до даних таблиці (для визначеного діапазону величини X F 1 . Величина X F доп задається дослідником з i урахування допустимої норми спотворення амплітудно-часових параметрів СВ. Якщо X F 1  X F і діапазон величини X F 1 i i i змінився згідно з даними таблиці, що відповідає ситуації, коли після більш динамічної ділянки сигналу слідує динамічна ділянка сигналу, то відлік X F призначають суттєвим i визначають його ампi літудно-часові характеристики. Вибирають більшу величину kпр(і+1), відповідно до даних таблиці. Компактне кодування даних здійснюють з урахуванням кодування: - загальної службової інформації CI з  ; - службової інформації параметрів адаптації   р поточної вибірки даних CI ПА , , де p  1 v , v - максимальна кількість вибірок даних, - компактних даних суттєвих відліків поточної   вибірки даних КД р . СВ Потік компактних масивів даних (потік бітових послідовностей), що включає дані CI з  , CIПА  і КДСВ  має такий вигляд: CI з СІ1 КД11 КД12 ...КД1N СВ СВ  СВ  ПА       1 CB ...   рN p   р ... CIПА КД р1 КД р2 ...КД СВCB ...  СВ СВ     11    60968  vN v   v v1 v2 ... CIПА КД СВ КД СВ ...КД СВCB  .      Загальна службова інформація CI з  складається із таких кодів: t-бітового коду реального часу, який містить дані про рік, місяць, день, годину, хвилину і секунду процесу введення і компактного кодування даних; c-бітового коду номеру почтової вибірки даних; f-бітового коду для кодування максимальної частоти дискретизації сигналу; q-бітового коду для кодування максимальної кількості біт повнорозрядних суттєвих відліків; N - бітовий код для кодування попередньо визначеної кількості   суттєвих відліків p-ої вибірки даних; Np CB b-бітового коду кількості l біт для кодування першої або другої різниці номерів відліків сусідніх СВ; m-бітового коду кількості n біт для кодування першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх СВ; k-бітового коду кількості r біт для кодування інформації про вибраний вид компактного кодування даних. Службову інформацію параметрів адаптації послідовностей вибірок даних кодують двома способами: повним кодом і скороченим кодом. Доцільність кодування даних CIПА  двома способами пояснюється тим, що при кодуванні   першої вибірки даних (р=1) код CI1 повинен ПА бути повним, а при кодуванні наступних вибірок даних p  S, S  2, v  код CI  s ПА кодують більш скорочено і об'єм цього коду залежить від динамічних характеристик поточної вибірки даних. Повний код службової інформації параметрів адаптації CIПА  складається із таких кодів: - r-бітового коду виду {ВК} компактного кодування даних поточної вибірки;   - N-бітовий код кількості Np суттєвих відліCB ків поточної вибірки даних; - d-бітового коду першої або другої різниці номерів відліків сусідніх СВ вибірки даних; - n-бітового коду першої або другої різниці амплітудних значень сусідніх СВ вибірки даних. Код виду кодування {ВК} приймає такі значення: "00" - використання першої різниці для кодування часових і амплітудних значень сусідніх СВ; "01" - використання першої різниці для кодування часових значень сусідніх СВ і другої різниці для кодування амплітудних значень сусідніх СВ; "10" – використання другої різниці для кодування часових значень сусідніх СВ і першої різниці для кодування амплітудних значень сусідніх СВ; "11" - використання другої різниці для кодування часових і амплітудних значень сусідніх СВ. Вибір коду {ВК} задають попередньо дослідником або визначають в процесі послідовної реалізації кожного із режимів компактного кодування даних поточної вибірки даних. 12   N-бітовий код кількості Np CB суттєвих відліків поточної вибірки даних визначається шляхом прорахунку кількості СВ на попередньо заданому часовому інтервалі поточної вибірки даних. CI   CI  v ПА Повний код 1 ПА формують для першої вибірки даних (v=1) у вигляді послідовності бітів: CI   r N d n  Де r, N, d, n - відповідні 1 ПА 1 1 1 1 коди службових даних, які визначають по результатах обробки і аналізу поточної (першої) вибірки даних.   v Скорочений код CI ПА , s  2, v , кодується двома способами: 1) при відсутності змін в адаптації параметрів та виду кодування формують єдиний службовий   v нульовий біт, тобто CIПА  0 ; 2) при наявності зміни в полі службової інформації параметрів адаптації s-ої вибірки даних, s  2, v в порівнянні з кодами параметрів адаптації (s-1)-ої вибірки даних (кодами r N d n ) формують перший службоs1 s1 s1 s1 вий одиночний біт, який є ознакою того, що скорочений код службової інформації параметрів адаптації передбачає зміни. Для індикації зміни відповідного коду (одного з чотирьох (r)(N)(d)(n)) перед ним додатково формують одиничний біт, а у випадку відсутності зміни відповідного коду-перед ним формують нульовий біт. Таким чином, при наявності зміни кодів (r)(N)(d)(n) в полі службової інформації параметрів адаптації скорочений код гляд: CI  де буде мати виs ПА CI  11 r 1 N1 d1 n . s ПА r N d n При відсутності змін у відповідних кодах параметрів адаптації, наприклад, при незмінному виду компактного кодування даних та незмінній кількос   s CICB ті суттєвих відліків поточних вибірок даних і при наявності змін в кодах (d) і (n) скорочений код CI  буде мати вигляд: CI  10 0 1 d1 n. s ПА s ПА r N d n Відповідно в залежності від динамічних характеристик сигналу, наявного часу для обробки вхідних потоків даних скорочений код параметрів адаптації для s-ої вибірки даних змінюється: від CI   0 ; CI   1............ ; до CI   11...1...1...1... . мінімального s ПА проміжного s ПА s ПА максимального  Компактний двійковий код КД Р СВ  поточного суттєвого відліку сигналу кодується у вигляді різницевих кодів сусідніх СВ (d- і n-бітові коди з ура 13 60968 хування знакових бітів). Для заданої (вибраної) довжини поточної вибірки даних, що підлягають аналізу та кодування, по результатах обчислень визначають максимальні абсолютні значення різницевих кодів і на основі отриманих даних аналізу визначають d- і n-бітові коди, величини яких   кодують в кодах CIПА  СД Р . СВ Слід зазначити, що перший суттєвий відлік поточної вибірки даних кодують повнорозрядним колом Ti{Хi}=Т1{Х1), де T1=1 - біт ознаки суттєвості відліку X1, {X1} - k-бітовий двійковий код першого суттєвого відліку. Кодування різницевих компактних даних СВ  поточної вибірки даних КД р СВ d z n , де d  - d-бітовий код для кодування першої p t a p a p t різниці номерів відліків сусідніх СВ; z a  - знаковий біт для кодування знаку першої різниці амплі   тудних значень сусідніх СВ; np - n-бітовий код a для кодування абсолютного значення першої різниці амплітудних значень сусідніх СВ р-ої вибірки даних. Компактне кодування даних поточної вибірки  сусідніми СВ р-ої вибірки даних ({BK)="11") здійснюють в такій послідовності бітових даних: z d z n , t  даних КД р СВ при використанні другої різниці між Комп’ютерна верстка Л. Купенко p t a p a де z t  - знаковий біт для кодування знаку другої різниці номерів відліків сусідніх СВ. При наявності часу для обробки і кодування даних можливе використання режимів {ВК}="01" і {ВК}="10". При {ВК}="01" компактне кодування даних здійснюють в такому вигляді: d z n . p t p a a При {ВК}="10" кодують відповідно:  при використанні першої різниці між сусідніми СВ р-ої вибірки ({ВК}="00") даних здійснюють в такій послідовності бітових даних: 14 z d z n . t p t a p a Промислове використання способу стиснення сигналу ґрунтується на використання його для розробки програм роботи мікроконтролерів та сигнальних процесорів з аналого-кодовими перетворювачами провідних мікроелектронних фірм світу. Реалізація способу стиснення аналогового сигналу дозволить побудувати високоiнформативні та інтелектуальні пристрої і модулі сенсорних мереж промислового призначення, мереж екомоніторингу об'єктів навколишнього середовища. За рахунок адаптивного визначення та кодування суттєвих відліків сигналів досягається значне скорочення масивів моніторингових даних, що підлягають накопиченню та передаванню по каналам зв'язку сенсорних мереж. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601