способ коммутации каналов телеметрических систем с временным разделением каналов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ коммутации каналов телеметрической системы с временным разделением каналов, основанный на поочередном опросе циклами по n каналам сигналов от n источников информации и поочередной передаче сигналов в соответствии с порядком опроса и тем же периодом отличающийся тем, что опрос каналов производят попарно с заданным периодом t_здн, формируют сигнал источника информации четного канала пары в виде пачки из m импульсов с заданным периодом между импульсами t_здн, передачу сигналов источника информации по нечетному каналу каждой пары производят во всех циклах, кроме циклов _i= gi и следующих за ними циклов в количестве m-1, где g - коэффициент деления частоты опроса, целое число >2; m - число импульсов в пачке, целое число g/2; i= 1, 2. . . и т. д. , а передачу сигналов источника информации по четному каналу пары производят в интервалах времени, соответствующих циклам k_i= gi и следующих за ними циклам в количестве m-1.

2. Устройство коммутации каналов телеметрической системы с временным разделением каналов, содержащее формирователь импульсов управления опросом, n ключей, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего источника информации, а выход соединен с выходной шиной, отличающееся тем, что в него введен формирователь импульсов управления выходным сигналом, а также n ячеек И и j ячеек НЕ, где j = n/2, причем, соответствующие выходы формирователя импульсов управления опросом соединены с первыми входами каждой из двух ячеек И, образующих j пар, а один из выходов формирователя импульсов управления опросом соединен также со входом формирователя импульсов управления выходным сигналом, выход которого соединен со вторыми входами четных ячеек И и входами ячеек НЕ, выходы которых соединены со вторыми входами нечетных ячеек И, причем, выходы обеих ячеек И каждой пары соединены с соответствующими управляющими входами ключей, также образующих пару.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области информационно-измерительных систем, используемых, например, в ракетно-космической технике, в частности в телеметрических системах с временным разделением каналов.

Известен способ коммутации каналов телеметрических систем с временным разделением каналов, нашедших широкое применение из-за простоты их структурного построения, высокой надежности и удобства в эксплуатации, основанный на поочередном опросе циклами с определенным для системы периодом t_сис по n каналам сигналов от n источников информации и поочередной передаче сигналов в соответствии с порядком их опроса и с тем же периодом t_сис [1].

Известно устройство, содержащее формирователь импульсов управления опросом, n ключей, в каждом из которых вход соединен с выходом соответствующего источника информации, выход подключен к выходной шине, а управляющий вход соединен с формирователем импульсов управления опросом, обеспечивающим режим поочередного опроса всех каналов циклами с определенным для системы периодом t_сис и поочередной передаче сигналов в соответствии с порядком их опроса и с тем же периодом t_сис [1].

Недостатком способа и устройства является следующее: выходной канал передачи информации используется неэффективно из-за того, что все каналы телеметрической системы имеют одинаковый период опроса t_сис, тогда как различные источники информации контролируемого объекта имеют достаточно большой разброс спектра передаваемых сигналов.

Наиболее близким техническим решением - прототипом для способа - является способ коммутации каналов, основанный на поочередном опросе циклами с определенным периодом t_прт по n-n_s каналам сигналов от n-n_s источников информации и поочередной передаче сигналов в соответствии с порядком их опроса и с тем же периодом t_прт, а по каждому из n_s каналов - на поочередном опросе циклами с периодом t_s=t_пртn_s (n_s-число каналов субкоммутатора) и поочередной передаче сигналов в соответствии с порядком их опроса и с тем же периодом t_s [2].

Наиболее близким техническим решением - прототипом для устройства - является устройство, содержащее формирователь импульсов управления опросом, n ключей, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего источника информации, выход соединен с выходной шиной, а управляющий вход соединен с формирователем импульсов управления опросом, обеспечивающим опрос каналов циклами с периодом t_прт [2].

Для уплотнения канала передачи выходы субкоммутаторов подключают на входы n_s каналов (вместо выходных цепей источников информации), производят поочередно опрос I_s источников информации (n_s-количество каналов субкоммутатора) циклами с периодом t_s=t_пртn_s, и поочередно передают сигналы по каналам n_s в соответствии с порядком их опроса и с тем же периодом t_s.

Недостатком такой коммутации является низкая эффективность использования выходного канала передачи информации телеметрической системы из-за уменьшения числа входных цепей каналов телеметрической системы с основной частотой опроса.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования выходного канала передачи информации путем повышения степени уплотнения канала передачи информации.

Поставленная задача решается тем, что в способе коммутации каналов телеметрической системы с временным разделением каналов, основанном на поочередном опросе циклами по n каналам сигналов от n источников информации и поочередной передаче сигналов в соответствии с порядком опроса и тем же периодом, в отличие от известного способа опрос каналов производят попарно с заданным периодом t_здн, формируют сигнал источника информации четного канала пары в виде пачки из m импульсов с заданным периодом между импульсами t_здн, передачу сигналов источника информации по нечетному каналу каждой пары производят во всех циклах, кроме циклов _i=gi и следующих за ними циклах в количестве m-1, (g - коэффициент деления частоты опроса, целое число >2; m - число импульсов в пачке, целое число g/2; i=1, 2... и т.д.), а передачу сигналов источника информации по четному каналу пары производят в интервалах времени, соответствующим циклам k_i=gi и следующих за ними циклам в количестве m-1.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее формирователь импульсов управления опросом, n ключей, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего источника информации, а выход соединен с выходной шиной, в отличие от известного устройства введены формирователь импульсов управления выходным сигналом, а также n ячеек "И" и j ячеек "HE" (j= n/2), причем соответствующие выходы формирователя импульсов управления опросом соединены с первыми входами каждой из двух ячеек "И", образующие j пар, а один из выходов формирователя импульсов управления опросом соединен также со входом формирователя импульсов управления выходным сигналом, выход которого соединен со вторыми входами четных ячеек "И" и входами ячеек "HE", выходы которых соединены со вторыми входами нечетных ячеек "И", причем, выходы обеих ячеек "И" каждой пары соединены с соответствующими управляющими входами ключей, также образующих пару.

Возможность применения предлагаемого изобретения основана на том, что в практическом применении телеметрических систем для каждого канала всегда имеется достаточно высокая избыточность опроса (в два и более раз выше минимально необходимой, определяемой теоремой Котельникова). Исключение, например, одной точки опроса из последовательности опросов канала является приемлемым, так как при этом несколько увеличивают погрешность измерения па данном участке контроля, что не влияет на общую оценку контролируемого процесса [3].

Разделение каналов системы на пары и попарный опрос каналов повышает степень уплотнения канала передачи информации телеметрической системы по сравнению с прототипом за счет того, что нечетные каналы каждой пары имеют период опроса в q раз меньше (q2 - целое число), чем в прототипе с одинаковыми характеристиками канала передачи информации.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства.

На фиг. 2 представлена функциональная схема формирователя импульсов управления выходным сигналом.

На фиг.3 представлены графики сигналов устройства (при коэффициенте деления частоты опроса g=4, m=1 для каналов 1-ой пары; при g=6, m=1 для каналов j-той пары).

При описании работы устройства па фиг.3 приведены графики для 1-й пары каналов по сечениям устройства; для j-той пары приведены только входные и выходные сигналы, так как сигналы промежуточных сечений аналогичны сигналам 1-й пары.

Устройство содержит 1₁...1_n - ключи; 2₁...2_n - ячейки "И", 3₁...3_j - ячейка "НЕ" (j= n/2), 4 - формирователь импульсов управления опросом, 5 - формирователь импульсов управления выходным сигналом.

В каждом из n ключей вход соединен с выходом соответствующего источника информации, выход соединен с выходной шиной, при этом соответствующие выходы формирователя импульсов управления опросом соединены с первыми входами каждой из двух ячеек "И" каждой пары, образуя j пар, а один из выходов формирователя импульсов управления опросом соединен также со входом формирователя импульсов управления выходным сигналом, выход которого соединен со вторым входом четной ячейки "И" и входом ячейки "HE", выходы которой соединены со вторыми входами нечетных ячеек "И", причем выходы обеих ячеек "И" каждой пары соединены с соответствующими управляющими входами ключей, также образующих пару.

Устройство работает следующим образом (рассмотрен вариант для k_i=gi при m=1, как наиболее предпочтительный для телеметрических систем).

Опрос каналов производят попарно, для чего n каналов коммутатора разделяют попарно на группы, в которых нечетные каналы пары 1_неч (1₁, 1₃.... 1_n-1) имеют период опроса t_здн в q_j меньше t_прт (q2 - целое число; j=1, 2.. . n/2; t_прт - период опроса прототипа), четные каналы пары 1_чет (1₂, 1₄,... 1_n) имеют период опроса t_чет=g_jt_здн (g>2 - целое число; j=1, 2...n/2).

Управляющие импульсы опроса U₁ ¹, обеспечивающие открытие ключей (1₁, 1₂), (график U₁ ¹), поступают на пару ключей через первые входы ячеек "И" (2₁, 2₂), а один из импульсов U_j (j=1...n/2) также на вход формирователя импульсов управления выходным сигналом (5). При этом управляющие импульсы во всех циклах, кроме циклов k_i=gi (i=1, 2... и т.д.), открывают только ключ (1₁) нечетного канала, в результате чего на выходную шину поступает сигнал источника информации U₅ ¹ нечетного канала пары, так как ячейки "НЕ" (3₁) поддерживает открытое состояние ячейки "И" (2₁) по второму входу до прихода запрещающего импульса U₃ ¹ с ячейки "НЕ" в циклах k_i=gi (графики U₄ ¹, U₅ ¹). Ключ (1₂) четного канала пары закрыт до прихода импульса U₂ ¹ с выхода формирователя импульсов управления выходным сигналом (5) на второй вход ячейки "И" (2₂). Формирователь импульсов управления выходным сигналом вырабатывает сетку частот для обеспечения возможности установки различных значений g для каждой пары каналов системы (график U₂ ¹).

Импульс U₂ ¹ от формирователя импульсов управления выходным сигналом (5), работающего, например, в режиме счетчика циклов, при достижения заданного коэффициента деления g₁ через элемент "НЕ" (3₁) закрывает ключ (1₁) по второму входу ячейки "И" (2₁), запрещая выдачу сигнала нечетного канала пары на выходную шину (график U₃ ¹), увеличивая тем самым интервал опроса сигнала источника информации нечетного канала пары (график U₄ ¹). Одновременно этот же импульс U₂ ¹ по второму входу ячейки "И" (2₂) открывает ключ (1₂) четного канала пары (график U₂₁ ¹) и сигнал с его выхода занимает в цикле k_i=gi место импульса источника информации нечетного канала пары (графики U₆ ¹, U₇ ¹).

Суммарный сигнал телеметрической системы приведен на графике U₈.

При необходимости применить вариант передачи "пачки" импульсов по четному каналу пары от каких-либо источников информации, в формирователе импульсов управления выходным сигналом импульс цикла k_i=gi запускает счетчик циклов m, который дополняет количество импульсов "пачки" по заданного значения.

Функциональная схема формирователя импульсов управления выходным сигналом в данном режиме приведена на фиг.3, где 5^k - счетчик циклов k_i; 5^m - cчeтчик длительности "пачек" m_j (j=1, 2... n/2).

Опрос каналов производят попарно, для чего подают импульсы от формирователя импульсов управления опросом (4) на первые входы ячеек ""И" (2_неч и 2_чет; графики U₁ ¹, U₁ ^j).

Формирование сигнала источника информации четных каналов производят следующим образом. В циклах k_i=gi и следующих за ними циклах в количестве m-1 импульс U₂ с выхода формирователя (5) подают через ячейки "HE" (3), запрещая выдачу сигнала нечетного канала каждой пары на выходную шину и образуя увеличенный интервал в последовательности выходных импульсов для передачи сигналов четного канала (график U₄).

Передачу сигналов источника информации нечетных каналов производят следующим образом. Во всех циклах, кроме циклов _i=gi и следующих за ними циклов в количестве m-1, на выходную шину поступают сигналы U₅ от источников информации нечетных каналов (1_неч) (графики U₄ ¹, U₅ ¹). В указанных циклах (k_i= gi и следующих за ними циклах в количестве m-1) импульс U₂ с выхода формирователя (5) подают через ячейки "НЕ" (3), запрещая выдачу сигнала нечетного канала каждой пары на выходную шину и образуя увеличенный интервал в последовательности выходных импульсов (график U₄).

Передачу сигналов источника информации четных каналов производят следующим образом. В циклах k_i=gi и следующих за ними циклах в количестве m-1 импульсы с выхода формирователя (5) подают на вторые входы ячеек 2_чет, в результате чего сигналы от источников информации четных каналов 1_чет поступают на выходную шину (графики U₆ ¹, U₇ ¹), занимая в потоке информации место сигнала нечетных каналов (1_неч) (графики U₆ ¹, U₇ ¹).

Суммарный поток сигналов на выходной шине показан на графике U₈.

Повышение степени уплотнения выходного канала поясняется следующим примером. Если в прототипе, имеющем n каналов с периодом опроса t_прт, для обеспечения передачи сигнала источника информации с более широким спектром, чем может обеспечить период опроса _прт, запараллелить попарно все каналы телеметрической системы, то будем иметь систему с числом источников информации n/2 с периодом опроса 0,5 t_прт каждый.

В предлагаемом изобретении при q=2 каналы системы делят на две равные группы по n/2 каналов каждая, причем одна из них (нечетные каналы всех пар) будет эквивалентна прототипу, т.е. иметь n/2 каналов с периодом опроса t_здн= 0,5 t_прт, а вторая группа будет дополнением (относительно прототипа) в количестве n/2 каналов с периодом опроса t_зднg.

Литература

1. Тепляков И.М. Радиотелеметрия, "Советское Радио", Москва, 1966 г., с. 98.

2. Тепляков И.М. Радиотелеметрия, "Советское Радио", Москва, 1966 г., с. 96.

3. Тепляков И.М. Радиотелеметрия, "Советское Радио", Москва, 1966 г., с. 95.