LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові фільтри сигналів з розширеним спектром у системах керування збиранням інформації

20




ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ




Шпинковський Олександр Анатолійович


УДК 621.372.54.037.372



ЦИФРОВІ ФІЛЬТРИ СИГНАЛІВ З РОЗШИРЕНИМ СПЕКТРОМ


У СИСТЕМАХ КЕРУВАННЯ ЗБИРАННЯМ ІНФОРМАЦІЇ



Спеціальність 05.13.05 - Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування




Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Одеса - 1999



Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі «Електронні та комп`ютеризовані системи» Одеського державного політехнічного університету, Міністерства освіти України .


Науковий керівник


доктор технічних наук, професор

Малахов Валерій Павлович

Одеський державний політехнічний університет, ректор



Офіційні опоненти:


доктор технічних наук, професор

Карповський Юхим Якович

Одеський державний медичний університет, проректор



кандидат технічних наук, доцент

Живиця Володимир Іванович

Одеська державна академія холоду,

завідуючий кафедрою «Електротехніки та електронних пристроїв»


Провідна установа


Харківський державний політехнічний університет, Міністерства освіти України, м. Харків.

Захист відбудеться « 24 » червня 1999 р. о 13 год. 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.052.01 в Одеському державному політехнічному університеті за адресою: 270044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1.


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеського державного політехнічного університету за адресою: м. Одеса, пр. Шевченка, 1.


Автореферат розісланий « 24 » травня 1999 року.


Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, професор Ямпольський Ю.С.











ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Однією з найважливіших галузей застосування електроніки є збирання інформації первинними перетворювачами (ПП), її передача та обробка.

Ці процеси керуються ЕОМ або іншими пристроями керування та контролю. Особливо важливою постає задача збирання інформації від великої кількості ПП, одним із прикладів застосування яких є споруди для зберігання великої маси зернових культур (елеватори, комбінати хлібопродуктів тощо). Ці споруди обладнано чималою кількістю (сотні, тисячі) ПП (наприклад температури, вологості), що входять до пристроїв приймання, зберігання, сушки, очищення та відвантаження зернових культур. Застосування ПП вимагає відповідної кількості з`єднувальних кабелів та комутаційних пристроїв між ПП та керуючою частиною системи керування збиранням інформації (СКЗІ), що призводить до зниження надійності, ремонтопридатності, перешкодостійкості тощо. Використання ж безпровідних засобів передачі дорого і не завжди виправдано.

Одним з шляхів вирішення цих задач є можливим застосування у СКЗІ принципу кодового розділення інформації ПП у загальному каналі (моноканалі). Це дозволить досягти: економії кольорових металів та супутніх матеріалів, що входять до складу кабельно-провідникової продукції; можливості роботи з більшою кількістю ПП та можливості зміни структури системи збирання інформації з найменшими витратами у порівнянні з традиційними СКЗІ.

Елементами багатоканальних систем збирання інформації є передавачі, кожний з яких зв`язаний з одного боку з відповідним йому ПП, а з іншого через моноканал з приймачем інформації. Передавальна частина містить генератор кодової послідовності, фазовий модулятор, пристрій узгодження з лінією зв`язку. В процесі модуляції сигналу ПП кодовою псевдовипадковою послідовністю (ПВП) відбувається розширення спектру сигналу, внаслідок чого підвищується перешкодостійкість каналів передачі інформації.

Суміш модульованих сигналів з розширеним спектром (СРС), відповідних каналам передачі інформації шляхом моноканалу надходить до приймальної частини, що складається з аналого-цифрового перетворювача і мікроконтролера (МК), на базі якого реалізований багатоканальний цифровий узгоджений фільтр (ЦУФ). У ЦУФ проводиться кореляційна обробка суміші сигналів ансамблем конкретних ПВП (завдяки якому і можливе кодове розділення каналів) відповідних сигналам ПП. Збільшення числа каналів впливає на достовірність переданої інформації, що вимагає застосування ансамбля ПВП більшої довжини (одиниці та десятки тисяч символів). При цьому структура ЦУФ стає громіздкою (число комірок пам`яті для реалізації фільтру відповідає його порядку).

Більшість сучасних поширених відносно недорогих МК мають оперативний запам`ятовуючий пристрій (ОЗП) місткістю до одиниць-десятків кілобайт (МК з більшим обсягом ОЗП відносно дорогі або вимагають підключення додаткових пристроїв, що не завжди прийнятне та знижує швидкість обробки). З цього виявляється актуальною (у тому числі для підприємств агропромислового комплексу України) задача одержання таких структур ЦУФ, що здійснюють кореляційну обробку СРС з меншим обсягом ОЗП у порівнянні з прямою формою реалізації ЦУФ.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Науково-дослідна робота по темі дисертації проводилася згідно з держбюджетною темою:

№ 260 - 64 «Матричні перетворення в теорії проектування різних класів електронних ланцюгів» (реєстраційний № 0196U0223193).

Мета і задачі дослідження. Метою роботиєрозробка способу одержання структур ЦУФ, завдяки яким здійснюється процедура кореляційної обробки СРС з меншим обсягом ОЗП у порівнянні з прямою формою реалізації ЦУФ.

Дана мета досягається вирішенням наступних задач:

-аналізом існуючих способів одержання структур;

-підготовкою математичного базису одержання ATFM (All possible Transfer Function Matrix) і BDSE (Block Delay Serial Elements) структур ЦУФ;

-розробкою способу одержання ATFM структур ЦУФ;

-розробкою способів одержання BDSE структур ЦУФ та методикою скорочення обсягу ОЗП при реалізації BDSE структур на МК;

-створенням програми, що дозволяє одержувати системи СРС із заданими кореляційними властивостями;

-створенням та дослідженням математичної моделі СКЗІ ПП з використанням сигналів з розширеним спектром;

-виготовленням фізичної моделі СКЗІ та перевіркою на ній теоретичних результатів.

При дослідженнях використовувалися:

-математичний апарат теорії матриць, комбінаторики та різницевих рівнянь;

-математичне моделювання, яке проведено з використанням мови програмування Visual Basic та С++;

-фізичне моделювання, що проведено за допомогою фізичної моделі СКЗІ з використанням мови програмування Assembler.


Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що:

- розроблено теоретичну базу до способів одержання структур, у тому числі доказано дві теореми, лемму та твердження;

- дістали подальший розвиток способи одержання структур ЦФ, а саме, розроблено спосіб одержання ATFM структур ЦУФ з ATF матриці передаточних функцій;

- розроблено спосіб одержання BDSE структур ЦУФ;

- запропоновано методику скорочення обсягу ОЗП при реалізації ЦУФ на МК.

Практичне значення одержаних результатів полягає у тому що низка положень роботи використовується у навчальному процесі Одеського державного політехнічного університету на кафедрі «Електронні та комп`ютеризовані системи» при викладанні курсів: «Електронні і промислові пристрої» та «Електронні системи». Результати, які одержані в дисертації, використані в автоматизованій системі вимірювання та аналізу поля температур зернових культур на підприємстві державної акціонерної компанії «Хліб