Методи формування та цифрової обробки сигналів в розподілених системах керування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Державний університет “Львівська політехніка”

УДК 681.325

Методи формування та цифрової обробки сигналів в розподілених системах керування

05.13.05 - елементи і пристрої обчислювальної техніки та систем керування

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Мельничук Степан Іванович

Львів 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу Міністерства освіти України

Захист відбудеться “25” лютого 2000р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08 у Державному університеті “Львівська політехніка” (290646, Львів-13, вул.С.Бандери, 12, ауд. 226 головного корпусу)

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного університету “Львівська політехніка” (вул.Професорська, 1)

Автореферат розісланий “14” січня 2000 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,докт.техн.наук,с.н.с. Луцик Я.Т.

кодування широкосмуговий енергоносій

АНОТАЦІЯ

Мельничук С.І. Методи формування та цифрової обробки сигналів в розподілених системах керування.

Дисертація у вигляді рукопису на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук по спеціальності 05.13.05 - Елементи і пристрої обчислювальної техніки та систем керування, Державний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2000.

Захищається 7 наукових праць, які містять результати досліджень по розробці цифрових методів формування циклічних М-послідовностей на основі кодів поля Галуа. Розроблено метод селективного пошуку циклічних послідовностей з заданими характеристиками завадозахищеності класу модифікованих кодів Баркера. Запропоновано метод кодування та розширення смуги частот сигналів при передаванні станів імпульсних джерел інформації. Розроблено методи динамічного декодування лінійних кодових послідовностей. Розроблено структурні схеми безпровідних розподілених систем контролю споживання електроенергії. Здійснено промислове впровадження експериментальних пристроїв формування, передавання та обробки широкосмугових сигналів на основі кодів поля Галуа.

Ключові слова: код, поле Галуа, маніпуляція Галуа послідовностями, динамічне декодування.

АННОТАЦИЯ

Мельничук С.И. Методы формирования и цифровой обработки сигналов в распределенных системах управления.

Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления, Государственный университет “Львовская политехника”, Львов, 2000.

Защищается 7 научных работ, которые содержат результаты исследований по разработке цифровых методов формирования передачи и декодирования циклических М-последовательностей на базе кодов поля Галуа.

В диссертации проведен анализ мирового уровня разработки и внедрения систем энергоучета, а также проанализировано эффективность использования информационных каналов.

Проанализировано характеристики методов формирования и кодирования сигналов в рассредоточенных системах за критериями: мощность кода, информативность кода и кодовая нагрузка на информационный канал.

Разработаны методы кодирования информационных посылок данных на базе кодов поля Галуа и циклических М-последовательностей. Предложенные методы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими числовыми базисами, такими как базис унитарных кодов, Либова-Крейга, базис Радемахера - Грея и Хаара. Использование кодов базиса Галуа обеспечивает более эффективное использование информационных каналов за счет передачи одного бита данных - свойство базиса унитарных кодов, а также имеет высокий уровень информативности и помехоустойчивости цифровых сообщений - свойство кодов базиса Радемахера.

Разработан метод избирательного поиска циклических последовательностей с заданными свойствами помехоустойчивости класса модифицированных кодов Баркера. На основании выявленных М-последовательностей проведен их сравнительный анализ с наиболее эффективными кодами Баркера, который показал эффективность использования найденных кодов, а также целесообразность их использования для кодирования данных и формирования широкополосных сигналов. Функции свертки найденных последовательностей в сравнении с кодами Баркера владеют лучшими кореляционными свойствами.

Предложен метод кодирования и расширения полосы частот сигналов для передачи текущих состояний импульсных источников информации при помощи Галуа последовательностей. Суть метода кодирования состоит в замене унитарных импульсов преобразователя на соответствующие кодовые элементы, последовательности в базисе Галуа. В базисе Галуа изменение контролированной величины передается при помощи одного кодового бита, а интегральное значение определяется декодированием n предварительно принятых бит, где n - длина порождающего ключа. Вследствие чего уменьшается нагрузка на информационный канал.

Разработаны методы динамического декодирования кодовых последовательностей, метод фиксированного поиска и методы односторонней и псевдопараллельной локализации, позволяющие эффективно использовать современные цифровые устройства.

Разработаны структурные схемы беспроводных распределенных систем контроля потребления электроэнергии на базе беспроводных каналов передачи информации, отвечающих современным требованиям, имеющих гибкую структуру, доступное использование разных типов устройств сбора данных, а также низкую стоимость для установки и использования.

Разработана автоматизированная система контроля и учета потребления электроэнергии для распределенных систем потребления, в реальном масштабе времени, а также в инспекционном режиме контроля. В сравнении с аналогичными системами контроля достигнуто снижения стоимости разработки, внедрения и обслуживания системы. Ключевые слова: код, поле Галуа, манипуляция Галуа последовательностями, динамическое декодирование.

ANNOTATION

Melnychuk S.I. the methods of forming and digital processing of signals in the distributive control systems.

The thesis is represented as a manuscript to acquire a degree of technical sciences candidate, field of specialisation 05.13.05 - Elements and devices of the calculations equipment and control systems, State University "Lviv polytechnics", Lviv, 2000.

7 sciense works that contain research results on the claboration of the digital methods of forming the cyclic M-sequences on the basis of the Galua field codes are being defended. The methods of the selective search of cyclic sequences with the given characteristics of the interference protection class of the extended Barker codes are worked out. The method of the signal strip coding and extension in the process of transmission of the current states of impulse information sources are offered. The method of the dynamic decoding of the linear code sequences is worked out. The structural schemes of the wireless distributive control systems of electric power consumption are drawn up. The industrial introduction of the experimental devices of forming, transmission and processing of the wide-strip signals on the basis of the Galua field codes is curried out.

Key words: code, the Galua field, the manipulation of the Galua sequences.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Існуючі методи формування і обробки сигналів базуються на технології базису Радемахера, застосування цього базису приводить до значної надлишковості даних, ускладнює процеси завадостійкого кодування та передавання повідомлень в умовах інтенсивних промислових завад. Серед традиційних підходів до кодування та передавання даних особливо треба відмітити методи, які реалізовані на базі інтегральної технології з використанням кодів в базисі Галуа, що володіють рядом переваг по відношенню до інших методів. При використанні кодів поля Галуа інформація про стан об'єкту інтегрується безпосередньо на місці контролю і передається по каналах зв`язку у вигляді інтегрального значення параметру, завдяки чому підвищується завадостійкість передавання інформації та зменшується їх надлишковість. Інтегральна технологія в базисі Галуа з різними типами моделей даних забезпечує завадозахищену передачу даних через відведений канал зв'язку, суттєво зменшує об'єм інформації, яку необхідно передати.

Можливості інтегральної інформаційної технології при кодуванні станів контрольованих об'єктів та перспективи розробки ефективних методів маніпуляції в широкосмугових системах передавання даних, обумовлюють актуальність досліджень в даному напрямку, особливо для розподілених інформаційних систем обліку та керування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Запропоновані в роботі методи формування, цифрової обробки, передачі та прийому даних, а також їх використання в розподілених системах керування та енергообліку розроблялись в межах науково-дослідних робіт, що здійснюються Івано-Франківським державним технічним університетом нафти і газу (ІФДТУНГ) та Карпатським державним центром інформаційних засобів і технологій Національної Академії наук України (КД ЦІЗіТ НАНУ):

За держбюджетними темами ІФДТУНГ:

-- Д-6 НДР “Розробка теоретичних основ вертикальної інформаційної технології та вдосконалення методів автоматизованого контролю розподілених об'єктів нафтогазовидобувних підприємств”, реєстраційний номер 07.04-МВ/**-97, ТЗ И ГАЦ 6/6 - 98Ф;

-- Г-15/93 НДР “Розробка теорії лінійно-просторових структур кодів поля Галуа та їх застосування для розв'язання технічних і мікробіологічних проблем”, номер держреєстрації 01940001278;

-- НДР “Розробка методологічних основ (теорії, моделей, алгоритмів, процедур і технічних засобів) діагностування і автоматизованого управління об'єктами нафтогазового комплексу України”, та науково-технічної програми КД ЦІЗіТ сумісно з Інститутом мікропроцесорних систем керування об'єктами електроенергетики НАН України (ІМСКОЕ) “Створення концепції інформаційно-керуючих систем контролю та обліку енергоносіїв, систем керування технологічними процесами електроенергетичних об'єктів та захисту їх обладнання”.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є вирішення наступних науково-технічних завдань: розробка ефективних методів формування широкосмугових сигналів на основі інтегрально-імпульсної інформаційної технології, збільшення завадостійкості інформаційних повідомлень, а також розробка функціональних структур і принципових рішень апаратних засобів, автоматизованих систем керування і обліку витрат енергоносіїв.

Основні завдання досліджень:

-- теоретичне обґрунтування методів кодування та передавання широкосмугових інформаційних сигналів;

-- розробка та дослідження методів декодування одномірних, циклічних послідовностей утворених на базі кодів Галуа;

-- розробка функціональних і принципових рішень розширення смуги частот сигналів, що реалізуються на основі кодової маніпуляції М-сигналами та модифікованими кодами Баркера;

-- розробка загальних положень, архітектури та цифрових пристроїв розподілених автоматизованих систем обліку споживання енергоносіїв;

-- розробка алгоритмічного і програмного забезпечення для низових широкосмугових мереж розподілених системи обліку витрати енергоносіїв.

Наукова новизна одержаних результатів.

-- запропоновано новий метод кодування станів імпульсних джерел інформації на основі квазітрійкової маніпуляції кодами поля Галуа;

-- теоретично обґрунтовані та досліджені методи розширення смуги частот інформаційних сигналів на основі циклічних М-послідовностей та модифікованих кодів Баркера;

-- досліджені методи та алгоритми декодування квазітрійкових послідовностей Галуа;

-- розроблені функціональні і принципові рішення пристроїв широкосмугового передавання та приймання інформаційних повідомлень;

-- розроблене алгоритмічне і програмне забезпечення процесів приймання та декодування широкосмугових сигналів.

-- розроблена комп'ютерна система контролю і обліку витрати енергоносіїв розподілених об'єктів;

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення роботи полягає в тому, що отримані результати є базою для побудови високоефективних розподілених систем контролю та керування на основі широкосмугових методів обміну даними. В результаті досліджень розроблені методи маніпуляції сигналів з розширеною смугою частот на основі кодів Галуа. Практичну цінність мають наступні результати:

-- запропоновані функціональні схеми і принципові рішення цифрових пристроїв формування, цифрової обробки, передавання та приймання широкосмугових сигналів;

-- розроблено алгоритмічне і програмне забезпечення для приймання інформаційних повідомлень, що формуються на базі Галуа-послідовностей;

-- синтезована архітектура, цифрові пристрої та програмні засоби автоматизованої системи обліку витрати енергоносіїв.

Впровадження результатів роботи. Представлені в дисертації дослідження і розробки проводились в рамках держбюджетних НДР ІФДТУНГ і КД ЦІЗіТ НАН України. Результати дисертаційної роботи використані при реалізації цифрових передавачів та приймачів широкосмугових сигналів низової обчислювальної мережі, а також в програмній реалізації алгоритмів обробки сигналів.

Розроблені в дисертаційній роботі методи формування та цифрової обробки завадозахищених широкосмугових сигналів використані при створенні та впровадженні розподіленої системи обліку витрати енергоносіїв КД ЦІЗіТ та ІМСКОЕ НАНУ на підприємствах енергетичного комплексу України. В процесі впровадження передано принципові схеми та дослідні взірці формувачів та приймачів безпровідної цифрової системи контролю витрати електроенергії.

Теоретичні, методологічні і технічні рішення формування широкосмугових сигналів в базисі Галуа, що розроблені в дисертації, використовуються при викладанні курсів “Автоматизоване проектування систем і засобів управління”, “Автоматизовані системи управління” на кафедрі автоматизованого управління в технічних та організаційних системах ІФДТУНГ, при курсовому і дипломному проектуванні.

Особистий внесок здобувача. Полягає в аналізі проблеми, постановці завдань, розробці методики досліджень, основних ідей, структурних та принципових рішеннях, організації експериментів, участі у виготовленні, випробовуваннях, впровадженні пристроїв та автоматизованої системи в промисловість.

Автором розроблені методи формування широкосмугових сигналів на основі кодових послідовностей Галуа; теоретично обґрунтовані методи кодової маніпуляції М-послідовностями; розроблені функціональні схеми і принципові рішення цифрових передавачів та приймачів широкосмугових сигналів для розподілених систем керування та обліку; розроблене алгоритмічне та програмне забезпечення декодування Галуа послідовностей; при розробці апаратної частини і програмного забезпечення для низових обчислювальних мереж, що здійснювалось у співавторстві, автором запропоновані основні ідеї реалізації методів формування, передачі та обробки широкосмугових сигналів на основі Галуа-послідовностей.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати досліджень і положень дисертаційної роботи доповідались та отримали схвалення на: 3-ій Українській конференції з автоматичного керування “Автоматика'96” -- Севастополь, 1996; 1-ій Міжнародній науково-практичній конференції “Системи транспортування, контролю якості та обліку енергоносіїв”-- Львів,1997; Науково-практичному семінарі “Проблеми енергозбереження Прикарпаття” -- Івано-Франківськ, 1998; 1-ій Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми економії енергії” -- Львів, 1998; Науково-технічному семінарі кафедри автоматизованого управління ІФДТУНГ та КД ЦІЗіТ НАН України “Методологія діагностування та теорія автоматизованого управління” -- Івано-Франківськ, 1998; Науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу -- Івано-Франківськ, 1999.

Публікації по роботі. Результати проведених наукових досліджень відображених в 7 публікаціях, серед них 4 статі, з них 3 у фахових журналах, 3 тез доповідей, 6 наукових праць опубліковано автором особисто.

Структура і об`єм дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та 2 додатків. Загальний обсяг роботи 140 сторінок, з яких 120 сторінок основного тексту. Список використаних джерел включає 78 найменувань, з них 45 вітчизняних авторів на 7 сторінках, та додатки на 16 сторінках.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі проведено аналіз ефективності використання інформаційних каналів обміну даними та сучасного рівня розробки i впровадження розподілених систем керування, важливим класом яких є системи контролю енергоспоживання.

В результаті аналізу сформульовані перспективні напрямки дослідження і розробки структур систем збору даних для локальних інформаційних джерел і багаторівневих систем енергоблоку, а також методів формування та цифрової обробки інформаційних повідомлень.

Проведено оцінку інформаційних характеристик існуючих методів формування сигналів в розподілених системах за наступними основними характеристиками: потужність коду - визначається породжуючою кодовою матрицею P = K*m; де K - модуль перерахунку кодової системи, m -мінімальна кількість розрядів, що забезпечують однозначну ідентифікацію подання повідомлення в заданому базисі; інформативність кодових послідовностей H = P/n; де P - потужність кодової матриці, n - мінімальна кількість біт, що необхідно прийняти для правильної ідентифікації; кодове навантаження інформаційного каналу, яке визначається числом біт одного кадру даних R = m+L, де m - кількість розрядів, що забезпечують ідентифікацію коду, L - кількість старт-стопових біт інформаційної посилки даних, М -кількість сигналів в ансамблі заданого базису (рис.1,2).

Характеристики представлені на рис.1,2 показують, що запропоновані методи представлення інформації в базисі Галуа мають ряд переваг в порівнянні з іншими теоретико-числовими базисами, в тому числі базисами унітарних кодів, Лібова -Крейга, Радемахера - Грея та Хаара. Використання кодів базису Галуа дозволяє більш ефективно представляти кодові комбінації за рахунок рекурентної упаковки бітів даних. При цьому використовуються переваги унітарного базису - біт орієнтоване передавання даних, та переваги кодованого представлення даних.

З метою обґрунтування вибору методу модуляції в безпровідних каналах розподілених систем керування проведено дослідження їх ефективності згідно наступних критеріїв: стійкості до багатопроменевого поширення і завадозахищеності g = (Pb/P?)/(Pc/Pш), де (Pb/P?) - відношення потужності сигналу до потужності шуму на виході приймача, (Pc/Pш) - відношення потужності сигналу до потужності шуму на вході приймача; ефективності використання спектру ? = Rc·log(M/N)/(T·F); де: Rc - швидкість передавання інформації в бітах на один сигнал тривалістю T, M - кількість сигналів в ансамблі, N - довжина послідовності, F - смуга частот, що займається сигналом; дальності передавання r=Pвип·?e·G·Se/(4·?·Pcвх) де: Pвип - потужність випромінюваного сигналу, ?e - коефіцієнт втрат в середовищі, G - коефіцієнт направленості антени, Se - ефективна площа антени, Pcвх - потужність сигналу на вході приймача та складності реалізації згідно п'ятибальної шкали, які наведено на рис.3.

З даної діаграми видно, що використання маніпуляції циклічними М-послідовностями (DSSS/QAM) по сукупності критеріїв є найбільш ефективним.

Перевагою кодів Баркера є можливість побудови систем обміну даними із самосинхронізацією, а суттєвим недоліком є їх обмежена кількість і довжина. З метою виявлення більш ефективних кодових послідовностей проведено аналіз кількісних характеристик кодів Баркера на основі якого автором запропонований метод селективного пошуку кодових послідовностей більшої довжини з властивостями кодів Баркера.

,

де l -довжина послідовності.

Результати досліджень подано на рис.4.

На основі виявлених модифікованих кодових послідовностей Баркера проведено порівняльний аналіз з найбільш ефективними кодами Баркера і оцінено відношення максимального рівня бокових пелюсток L до величини кореляційного максимуму N, S = 100·L/N (рис.5).

Встановлено, що знайдені модифіковані кодові послідовності володіють властивостями циклічних М-сигналів. Проведений аналіз підтверджує практичні переваги знайдених кодів, що забезпечує їх широке використання для реалізації сучасних інформаційних технологій, а теоретична база систем Галуа є основою для розвитку методології, теорії та ефективної технічної реалізації систем керування та контролю розподіленими об'єктами.

У другому розділі проведено дослідження та розробку цифрових методів формування широкосмугових сигналів. Запропоновано використання методу квазітрійкової маніпуляції шумоподібних сигналів, суть якого полягає в тому, що в процесі передавання повідомлень виключається можливість неодноразового повторення однакових сигналів в інформаційних блоках



де Si - вихідний сигнал, що може мати три рівні (0, 1, R-повтор попереднього біту), Si-1 - попередній вихідний сигнал. При цьому в порівнянні з відомими протоколами HP-DLC об'єм службової інформації зменшується в 3 рази, що суттєво при невеликих інформаційних пакетах.

Знайдені модифіковані коди Баркера володіють властивостями М-послідовностей, тому введення буферних зон між інформаційними посилками недоцільне, оскільки приводить до суттєвого зменшення швидкості передавання даних. Крім цього в момент маніпуляції інформаційних ознак (1, 0, R-повтор попереднього біту) виникають перехідні процеси, які приводять до зростання рівня бокових пелюсток кореляційної функції. З метою оптимізації процесів маніпуляції та максимального зниження величини бокових кореляційних піків запропоновано методи генерування М-сигналів на основі інверсних та інвертованих кодових ключів (рис.6,7)

де n, m -величини зсуву для формуючого ключа, та перевірки інтегрального значення контрольованого параметру

де b - значення інформаційного біту даних.

Аналіз результатів досліджень властивостей інверсних та інвертованих кодових послідовностей показав, що даний метод маніпуляції забезпечує співрозмірний з кодами Баркера рівень бокових пелюсток без необхідності використання буферних зон між інформаційними посилками даних.

З метою підвищення ефективності ідентифікації кодових повідомлень запропоновано три методи динамічного декодування одномірних М-сигналів.

Метод фіксованого пошуку, ґрунтується на використанні бази кодів та еквівалентних значень проіндексованих по відповідних ключах. Функція локалізації цього методу при реалізації на мові програмування Clipper 5.xx описується наступними програмними процедурами:

INDEX ON KeyCode TAG KeyCode; SET INDEX TO TAG KeyCode

SEEK VarCode

IF .NOT. FOND(); RETURN -1; ELSE RETURN NumCode,

де KeyCode - поле відомих кодових ключів; VarCode - невідомий кодовий ключ; NumCode - еквівалентне значення кодового ключа.

Метод одностороннього наближення, ґрунтується на використанні лічильника можливих комбінацій, що збільшує або зменшує своє значення, в залежності від сторони з якої здійснюється наближення.

Метод псевдо-паралельного наближення, ґрунтується на використанні лічильників можливих станів, які працюють в паралельному режимі. Програмні процедури цих методів розроблено на мові програмування С++.

Метод фіксованого пошуку призначено для роботи на комп'ютерах низького класу, а методи одностороннього та псевдо-паралельного наближення для комп'ютерів середнього та високого класу відповідно.

У третьому розділі запропоновано використання технології кодування даних широкосмуговими сигналами на основі Галуа послідовностей. Для апаратної реалізації передавання таких кодових послідовностей автором запропоновано методи прямого випромінювання з квазітрійковою модуляцією КТ-1, та квазітрійкової маніпуляції широкосмуговими сигналами. Автором розроблено метод цифрової обробки таких сигналів, суть якого полягає в сумуванні миттєвих значень напруженості електромагнітного поля з різних частотних смуг та інформаційних променів. Аналітичний вираз обробки таких сигналів має наступний вигляд:

,

де Xk(t) -попереднє значення сканованого сигналу, n -кількість частотних смуг, Uj(t) -миттєве значення вхідного сигналу. Результатом такої операції є огинаюча сигналу, що передається. Графічне представлення результатів обробки експериментального сигналу наведено на рис.8.

Обробка знакового представлення імпульсів дає можливість ефективно аналізувати сигнали малої потужності та дозволяє детектувати сигнали, потужність яких нижча за потужність випадкових процесів в каналі зв'язку.

При використанні методу частотної маніпуляції в різних частотних смугах радіоканалу виникають сигнали однієї тривалості. Автором розроблено метод цифрової обробки таких сигналів суть якого полягає у визначенні кількості імпульсів, тривалість яких не виходить за встановлені межі. Аналітичний вираз обробки сигналів однієї частотної смуги має вигляд:

,

де f1,f1` -допустимі межі тривалості сигналу, n -кількість елементів вибірки, Uj -миттєве значення вхідного сигналу, hij=1. В результаті такої обробки та подальшого порівняння з контрольною величиною вибірки отримується порогове перетворення сигналу у квазітрійкову послідовність. Графічне представлення обробки сигналу подано на рис.9. При частотній маніпуляції з коефіцієнтом модуляції ?=1 широкосмуговість забезпечується за рахунок стрибкоподібної зміни модульованої частоти.

Описана технологія кодування, передавання та обробки даних є основою для реалізації розподілених систем контролю та керування на основі безпровідної технології передавання інформації.

З метою оптимізації процесу обробки прийнятого інформаційного сигналу проведено порівняльний аналіз кореляційних функцій для різних кодових послідовностей при наявності спотворень прийнятого коду згідно аналітичних рівнянь:

; ;

; ;

;

де: j - 0,1,2… - число точок відповідної кореляційної функції; - менше з двох; Rxx(j), Gxx(j), Cxx(j), ?xx(j), Zxx(j) відповідно центрована, модульна, структурна, нормована, еквівалентності кореляційні функції;

дисперсія вхідного сигналу;

Шляхом програмного моделювання отримані експериментальні характеристики ймовірності правильного детектування кодової послідовності (P), від величини її спотворення f(Nc,N0), де Nc -число спотворених біт; N0 -число переданих біт, яку подано на рис.10.

Виявлено, що найбільш ефективними по правильності детектування є функції Rxx(j) та Zxx(j), проте з точки зору апаратної реалізації модульна та структурна кореляційні функції є більш прийнятними. При цьому швидкість ідентифікації кодових послідовностей цих функцій залежить тільки від величини вибірки сигналів.

Використання комп'ютерної техніки на етапі обробки прийнятого сигналу та формування рішень, про достовірність отриманих даних значно спрощує схемну реалізацію і робить систему обміну даними більш гнучкою.

У четвертому розділі на основі запропонованих методів збору, передавання і обробки інформації розроблено основні положення та структурні схеми та принципові рішення розподілених систем обліку витрати електроенергії для розподіленого розташування споживачів (рис.11,12).

Розроблено програмне забезпечення обслуговування розподілених систем контролю, що складається з двох частин: системна - забезпечує детектування, приймання та декодування даних, що формуються джерелом інформації, прикладна - обробка, зберігання та контроль отриманих даних. Програмне забезпечення реалізує систему фреймів користувача і виконано в дружньому інтерфейсі. Запропоновані системи обліку споживання електроенергії забезпечують ефективний контроль за споживанням енергії, дозволяють контролювати несанкціоновані підключення до електромережі і засобами блокування роботи електролічильників. Використання мобільної комп'ютерної техніки спрощує і прискорює процес збору та аналізу даних, а також дозволяє реалізувати безпаперову інформаційну технологію.

У додатках наведено тексти процедур формування та обробки широкосмугових сигналів, а також програми ведення обліку споживання енергоносіїв для системи з розподіленим розташуванням споживачів. Подано документи, що підтверджують впровадження результатів наукових досліджень по темі дисертації.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ ТА РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

Сукупність проведених в роботі досліджень являє собою рішення нових задач в області створення новітніх систем керування та контролю на основі використання можливостей представлення даних кодами базису Галуа та властивостей широкосмугових сигналів. Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі:

Досліджені та проаналізовані характеристики одномірних кодових послідовностей, проведено кількісний аналіз кодів Баркера.

Розроблено метод селективного пошуку циклічних послідовностей з заданими характеристиками завадозахищеності в класі модифікованих кодів Баркера.

Запропоновано методи інверсного та інвертованого формування циклічних М-послідовностей.

Досліджено методи динамічного декодування лінійних кодових послідовностей.

Розроблено метод кодування та передавання станів імпульсних джерел інформації на основі кодів поля Галуа.

Запропоновано принципові рішення передавального та приймального пристроїв широкосмугових сигналів.

Розроблено структурні схеми та програмне забезпечення функцій управління апаратними засобами формування, прийому та обробки інформаційних повідомлень.

Реалізовано систему обліку споживання електроенергії для розподілених споживачів.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ВІДОБРАЖЕНІ В НАСТУПНИХ ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Мельничук С.І., Николайчук Я.М. Методи завадостійкого обміну даними в низових обчислювальних мережах. // Матеріали 3-ї Української конференції з автоматичного керування “Автоматика 96”. - Севастополь. - 1996. - с. 136 - 137. Запропоновано метод маніпуляції широкосмугових сигналів одномірними Галуа послідовностями.

2. Мельничук С.І. Малоенергетичні методи завадостійкого обміну даними в безпровідних комп'ютерних мережах автоматизованих систем. // BISTRO/ 96/052 Матеріали 2-ї Міжнародної науково-практичної конференції “Управління енерговикористанням”. - Львів. - 1997. - с.4-47 - 4-50.

3. Мельничук С.І. Пристрої з використанням шумоподібних сигналів у радіоканалах для передачі - приймання даних про стан віддалених об'єктів нафтогазового видобутку. // Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ. - Івано-Франківськ. - 1997. - № 34 - с.232 - 236.

4. Мельничук С.І. Кореляційні властивості одномірних М-послідовностей які генеруються на базі інверсних та інвертованих кодових ключів. // Матеріали 1-ї Міжнародної науково-практичної конференції “Проблеми економії енергії”. - Львів. - 1998.

5. Мельничук С.І. Методи динамічного декодування одновимірних М-послідовностей. // Методи та прилади контролю якості. - Івано-Франківськ. - 1998. - №2 - с. 66 - 68.

6. Мельничук С.І. Аналіз сучасного рівня розробки розподілених систем контролю витрати енергоносіїв та перспективи їх реалізації на основі інформаційних каналів з широкосмуговими сигналами. // Методи та прилади контролю якості. - Івано-Франківськ. - 1999. - №4 - с.57 - 60.

7. Мельничук С.І. Методологія створення безпровідних комп'ютерних систем обліку витрати енергоносіїв.// Матеріали науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу -- Івано-Франківськ, 1999. - с.97 - 98.

Размещено на Allbest.ru

...