Алгоритмы функционирования системы

В данном разделе на основании выбранной структуры системы, состава оборудования, структуры сигналов в линии связи составляется подробный алгоритм (последовательность выполнения операций) функционирования КП и ПУ в отдельности, и дается детальнейшее его описание.

Пример 4.11.Разработать схему алгоритма функционирования КП телеметрической системы, работающего по вызову, если структура сигнала имеет вид, приведенный на рисунке 4.5.

Решение.Схема алгоритма функционированияконтролируемого пункта представлена на рисунке 4.12.

КП ожидает сигнал вызова с ПУ, структура которого приведена на рисунке 4.5, а. Синхрокод представляет собой специальную кодовую комбинацию, отличающуюся от любой другой посылки. Если из линии связи поступает сигнал, то он демодулируется, восстанавливается и проверяется синхрокод на соответствие. В случае совпадения с оригиналом, осуществляется прием адреса КП. После проверка адреса КП на искажение, он сравнивается с фактическим адресом КП и если результат сравнения положительный, то КП формирует код начала. Следует отметить, что в процессе приема синхрокода и адреса КП происходит синхронизация и синфазирование генератора тактовых импульсов КП.

В качестве кода начала, посылаемого с КП на ПУ может использоваться синхрокод, структура которого соответствует синхрокоду, приходящему из ПУ. После посылки кода начала формируется и защищается помехоустойчивым кодом адрес КП, который поступает на вход канального модема.

После этого КП приступает к опросу датчиков ТИ. Телеизмеряемая величина преобразуется в цифровой эквивалент, защищается помехоустойчивым кодом и посылается в модем. Как только будут опрошены все датчики ТИ, формируется код конца, который защищается помехоустойчивым кодом и поступает на вход модема. В модеме происходит модуляция носителя кодом начала, адресом КП, информационными посылками, кодом конца, и полный сигнал поступает в линию связи.

Рисунок 4.12 – Схема алгоритма функционирования КП системы ТИ по вызову

Пример 4.12.Разработать схему алгоритма функционирования пункта управления системы передачи дискретной информации с РОС–ОЖ, если структура сигнала между КП и ПУ и обратно имеет вид, приведенный на рисунке 4.13. Кроме того в системе над полезной информацией производятся следующие преобразования: компрессия (сжатие), шифрование, помехоустойчивое кодирование, линейное кодирование, цифровая модуляция и расширение спектра.

Рисунок 4.13 – Структура сигналов в системе передачи дискретной информации с РОС–ОЖ

Решение.Как известно, в системе передачи дискретной информации с РОС–ОЖ активная роль принадлежит ПУ. Он принимает решение о выдаче блока информации в приемник информации либо о ее стирании и информировании об этом КП по каналу обратной связи путем передачи соответствующих сообщений. Схема алгоритма ПУ приведена на рисунке 4.14.

При получении сигнала из прямого канала связи, который промодулирован одним из цифровых видов модуляции, ПУ осуществляет его демодуляцию. Учитывая, что полоса частот канала связи ограничена и в канале связи действуют помехи, форма сигнала будет отличаться от прямоугольной. Восстановление формы сигнала происходит пороговым приемником. Выделенный синхрокод подстраивает частоту и фазу генератора тактовых сигналов и устанавливает приемные регистры в исходное состояние. После этого ПУ принимает информационный кадр состояний адресов источника и приемника информации, блока полезной информации, кода конца и контрольных символов, которые сформированы по результатам помехоустойчивого кодирования названных выше составляющих кадра. Затем ПУ осуществляются ответные функции, соответствующие функциям которые были произведены над информацией КП, т.е. сужение спектра, линейное и канальное декодирование.

Если искажения в информационном блоке не обнаружены, то происходит выделение кода конца, который свидетельствует о передаче всего блока, адреса источника и приемника информации, которые позволяют выдать информацию соответствующим приемникам, с уведомлением их от кого принята информация. Выделенный информационный блок записывается в соответствующий регистр.

Рисунок 4.14 – Схема алгоритма функционирования пункта управления

системы передачи дискретной информации с РОС–ОЖ

После чего производится дешифрация адресов источника и приемника, а также блока информации, т.е. освобождаемся от криптографической защиты. Если блок информации на КП подвергался сжатию, то на ПУ производится декомпрессия. Если ПУ не обнаружены искажения, то информационный блок выдается в соответствующий приемник и по каналу обратной связи посылается соответствующее сообщение и ПУ ожидает поступление нового информационного блока.

В случае обнаружения искажений ПУ стирает принятый информационный блок и в обратный канал связи посылается сообщение о повторной передаче блока. После чего ПУ ожидает повторения ранее переданного блока и далее процесс работы продолжается по рассмотренному выше алгоритму.

Следует указать, что в системе может быть как ограниченное, так и неограниченное число переспросов.

Структурная схема системы

В данном разделе на основании технического задания, способа защиты сообщений, структуры сигналов между ПУ и КП, разработанной структуры системы, составленного алгоритма функционирования системы, конфигурации и типа линии связи разрабатываются структурные схемы ПУ и КП, и производится подробное описание функционирования системы. При этом, если отдельные блоки будут реализовываться программно, то они обязательно должны быть указаны на структурной схеме и обведены штрихпунктирной линией, внутри образовавшегося контура указывается устройство, реализующее данные функции (микропроцессор, микроконтроллер, ЭВМ и т.д. рисунок 4.15 и 4.16).

В случае если отдельное устройство состоит из самостоятельных блоков, выполняющих конкретные функции, то в пояснительной записке приводится структурная схема данного устройства и структурные схемы самостоятельных блоков и производится их описание. При этом могут применяться временные диаграммы и таблицы для пояснения принципа работы (пункт 4.5.1).

Пример 4.13.Разработать структурную схему ПУ телеметрической системы, работающей по вызову для примера 4.6, если сигнал передается методом КФМП–4.

Решение. Учитывая, что в данной системе формирование команды вызова ТИ может производиться как диспетчером, так и ЭВМ, то необходимо предусмотреть устройство индикации команд. Структурная схема ПУ системы ТИ, в которой циркулируют сигналы, разработанные в примере 4.6, приведена на рисунке 4.15.

Всей работой ПУ управляет блок управления (БУ), который формирует управляющие, командные и тактовые сигналы, реализующие алгоритм работы всех блоков устройств по стандартному сопряжению в соответствии с системой приоритетов, периодически вырабатывающей синхросигнал для синхронизации всех устройств и системы в целом. Команды вырабатываются либо диспетчером, либо ЭВМ. Команды поступают в кодирующее устройство адреса КП либо с пульта оператора, либо от ЭВМ через блок сопряжения (БС). Правильность передаваемой комбинации диспетчер контролирует с помощью устройства индикации (УИ), воспроизводящего команду на пульте оператора. Все команды, формируемые диспетчером, вводятся в ЭВМ. Структура сигнала вызова ТИ состоит из синхросигнала и кода адреса КП, который кодируется в устройстве защиты от ошибок в помехозащищенном коде. Кроме того, адрес вызываемого КП запоминается в запоминающем устройстве адреса КП (ЗУАКП) и используется для сравнения с адресом КП, пришедшим от КП. Синхросигнал и адрес КП через сумматор поступают в модем, где осуществляется квадратурная фазовая манипуляция КФМП–4. Фаза сигнала принимает значение из множества:

(4.1)

Более подробное описание принципа работы передатчика модема дано в пункте 4.5.1.

Из линии связи на вход модема поступает видеосигнал, приведенный на рисунке 4.5, б, промодулированный КФМП–4. В модеме освобождаемся от несущей, и на выходе которого получаем восстановленный видеосигнал.

Восстановленный видеосигнал поступает на вход дешифратора кода начала (ДКН). Если из линии связи пришел неискаженный КН, то на выходе ДКН появится разрешающий сигнал, который открывает схему запуска 1 (СЗ1) и тем самым разрешается прием адреса КП, который декодируется дешифратором адреса КП и поступает на один из входов схемы сравнении (СС). На второй вход СС получает адрес КП из ЗУАП и, если сигналы совпадают, то на выходе появляется разрешающий сигнал, который открывает СЗ2 и информационные посылки записываются в блок канальных регистров (БКР). После приема кода конца (КК), сигнал записанный в БКР поступает в декодирующее устройство, где происходит проверка на искажение, и в случае их отсутствия или коррекцию принятой комбинации, цифровой эквивалент поступает в масштабирующее устройство (МУ), где по соответствующим сигналам с блока управления происходит умножение на канальные масштабные коэффициенты, которые определяются на стадии тестирования системы. Умножение цифровых эквивалентов на масштабные коэффициенты позволяет выводить информацию в абсолютных единицах. Цифровое сообщение с выхода МУ записывается в свои канальные регистры по сигналам с БУ, после чего осуществляется преобразование, как правило, двоичного кода, с которым работает приемная аппаратура, в код, в котором работает приемник информации (ПИ).

Рисунок 4.15 – Структурная схема ПУ системы ТИ по вызову

Следует отметить, что в системе осуществляется контроль линии связи на обрыв и короткое замыкание соответствующим устройством, показанным на рисунке 4.15.

В случае наличия неисправностей линии связи устройством сигнальной индикации выдаётся соответствующее сообщение.

4.5.1 Передатчик модема.Как указано в условии примера 4.6, в системе сигнал передается методом КФМП-4.

Сформировать сигналы КФМП-4 можно с помощью устройства, функциональная схема которого приведена на рисунке 4.16, а временные диаграммы его работы – на рисунке 4.17.

Последовательность передаваемых битов 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0,… разбивается на две подпоследовательности нечетных 1, 1, 0, 1, 0, 1, … и четных 0, 1, 0, 0, 1, 0,… битов с помощью демультиплексора DD1.

Биты с одинаковыми номерами в этих подпоследовательностях образуют пары, которые удобно рассматривать как комплексные биты; действительная часть комплексного бита есть бит нечетной подпоследовательности I, а мнимая часть Q– бит четной подпоследовательности. При этом биты нечетной последовательности в синфазной ветви задерживаются на время Tб устройством DD2. Далее длительность каждой последовательности увеличивается до значения 2Tб расширителями DD3 и DD4.

Полученные таким способом комплексные биты преобразуются в комплексную последовательность прямоугольных электрических импульсов длительностью 2Тб со значениями +1 или -1 их действительной и мнимой частей, которые используются для модуляции несущего колебания exp{ }. В результате получается КФМП-4 радиосигнал.

Рисунок 4.16 – Функциональная схема устройства формирования КФМП-4

радиосигнала

Рисунок 4.17 – Временные диаграммы при формировании КФМП-4

радиосигнала

Диаграмма фазовых переходов для КФМП-4 представлена на рисунке 4.18.

Рисунок 4.18 – Диаграмма фазовых переходов для КФМП-4 радиосигнала

На этой диаграмме сигнальная точка с координатами (+1, +1) расположена на линии, образующей угол +45° с осями координат, и соответствует передаче символов +1 и +1 в квадратурных каналах модулятора.