опреде­ления степени соответствия между исследуемым объектом и эталонным

образом.

Для задач классификации биологических объектов и дактилоскопи­ческих снимков,

опознавания радиосигналов и других создаются специаль­ные системы

распознавания образов. Эти системы осуществляют распознавание образов через

количественное описание признаков, характеризую­щих данный объект

исследования.

Процесс распознавания реализуется комбинацией устройств обработ­ки и

сравнения обработанного изображения (описания образа) с эталон­ным образом,

находящимся в устройстве памяти. Распознавание осущест­вляется по

определенному, заранее выбранному, решающему правилу. При абсолютном описании

образа изображение восстанавливается с задан­ной точностью, а относительное

описание с набором значений отличитель­ных признаков (например, спектральных

характеристик), не обеспечивая полное воспроизведение изображения.

Как пример СРО можно привести голографические распознающие системы (PC). В

этих системах распознавание изображений осуществля­ется с относительно

высокой скоростью (от 103 до 106 изображений в секунду благодаря

параллельному анализу голограмм). Голографические PC нашли широкое применение

при поиске химических элементов по спектрам их поглощения и в навигации при

определении положения объ­екта по наземным ориентирам. В голографических PC

удачно сочетаются высокая производительность оптических методов сбора и

обработка инфор­мации с логическими и вычислительными возможностями ЭВМ.

Телеизмерительные информационные системы (ТИИС). Они

отлича­ются от ранее рассмотренных в основном длиной канала связи. Канал связи

является наиболее дорогой и наименее надежной частью этих сис­тем, поэтому для

ТИИС резко возрастает значение таких вопросов, как надежность передачи

информации.

Телеизмерительные ИИС могут быть одно- или многоканальными. Они

предназначаются для измерения параметров сосредоточенных и рассредоточенных

объектов. В зависимости от того, какой параметр несущего сигнала используется

для передачи информации, можно выделить ТИИС:

· интенсивности, в которых несущим параметром является значение

тока или напряжения;

· частотные (частотно-импульсные), в которых измеряемый параметр

меняет частоту синусоидальных колебаний или частоту следования им­пульсов;

· времяимпульсные, в которых несущим параметром является дли­тельность

импульсов; к ним же относятся фазовые системы, в которых измеряемый параметр

меняет фазу синусоидального сигнала или сдвиг во времени между двумя

импульсами;

· кодовые (кодоимпульсные), в которых измеряемая величина переда­ется

какими-либо кодовыми комбинациями.

Системы интенсивности подразделяются на системы тока и системы напряжения в

зависимости от того, какой вид сигнала используется для информации. Этим

системам присущи сравнительно большие погреш­ности, и они используются при

передаче информации на незначительное расстояние.

Частотные ТИИС имеют большие возможности, поскольку в них прак­тически

отсутствуют погрешности, обусловленные влиянием линий связи, и возрастает

дальность передачи информации по сравнению с системами интенсивности.

Время-импульсные системы по длительности применяемых для пере­дачи импульсов

подразделяют на две группы: системы с большим перио­дом (от 5 до 50 с) и

системы с малым периодом (менее десятых долей секунды).

Длиннопериодные системы применяются в основном для измерения медленно

меняющихся неэлектрических величин (уровень жидкости, давление газов и др.).

Короткопериодные системы имеют большое быстродействие. Для передачи коротких

импульсов требуется большая полоса частот, пропус­каемых каналом связи. В

силу этого такие системы с проводными лини­ями связи (ЛС) используются редко.

В последнее время получили широкое развитие адаптивные ТИИС, в которых

алгоритмы работы учитывают изменение измеряемой величи­ны или окружающих

условий (воздействий).

Основная цель применения адаптивных ТИИС состоит в исключении избыточности

выдаваемой системой измерительной информации и в со­хранении или оптимизации

метрологических характеристик (помехоус­тойчивости, быстродействия,

погрешностей) при изменении условий из­мерительного эксперимента.

В адаптивных ТИИС используются алгоритмы адаптивной дискрети­зации и могут

быть использованы алгоритмы адаптивной аппроксимации.

Обобщенная структура ИИС

Рассмотренные выше измерительные информационные системы пока­зывают, что

почти для каждого типа ИИС используется цепочка из аппарат­ных модулей

(измерительных, управляющих, интерфейсных, обрабатываю­щих). Таким образом,

обобщенная структурная схема ИИС содержит:

· множество различных первичных измерительных преобразователей,

размещенных в определенных точках пространства стационарно или перемещающихся

в пространстве по определенному закону;

· множество измерительных преобразователей, которое может состо­ять из

преобразователей аналоговых сигналов, коммутаторов аналоговых сигналов,

аналоговых вычислительных устройств, аналоговых устройств памяти, устройств

сравнения аналоговых сигналов, аналоговых каналов связи, аналоговых

показывающих и регистрирующих измерительных приборов;

· группу аналого-цифровых преобразователей, а также аналоговых

устройств допускового контроля;

· множество цифровых устройств, содержащее формирователи им­пульсов,

преобразователи кодов, коммутаторы, специализированные цифровые

вычислительные устройства, устройство памяти, устройство сравнения кодов,

каналы цифровой связи, универсальные программируе­мые вычислительные

устройства - микропроцессоры, микроЭВМ и др.;

· группу цифровых устройств вывода, отображения и регистрации, которая

содержит формирователи кодоимпульсных сигналов, печатающие устройства записи

на перфоленту и считывания с перфоленты, накопите­ли информации на магнитной

ленте, на магнитных дисках и на гибких магнитных дисках, дисплеи,

сигнализаторы, цифровые индикаторы;

· множество цифроаналоговых преобразователей;

· указанные функциональные блоки соединяются между собой через

стандартные интерфейсы или устанавливаются жесткие связи;

· интерфейсные устройства (ИФУ), содержащие системы шин, интер­фейсные

узлы и интерфейсные устройства аналоговых блоков, служа­щие главным образом

для приема командных сигналов и передачи ин­формации о состоянии блоков.

Например, через интерфейсные устрой­ства могут передаваться команды на

изменение режима работы, на под­ключение заданной цепи с помощью коммутатора;

· устройство управления, формирующее командную информацию, принимающее

информацию от функциональных блоков и подающее ко­манды на исполнительные

устройства для формирования воздействия на объект исследования (ОИ).

Однако не для всякой ИИС требуется присутствие всех блоков. Для каждой

конкретной системы количество блоков, состав функций и связи между блоками

устанавливаются услови­ями проектирования.

ИНТЕРФЕЙСЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Общие понятия и определения

В настоящее время ИИС находят все более широкое применение в различных

областях науки и техники. Они применяются в качестве компонентов сложных

информационно-вычислительных комплексов и систем автоматизации. Особенно

важную роль играют автоматические ИИС, ис­пользующие ЭВМ для программного

управления работой системы.

Возросшие объемы проводимых измерений привели к широкому использованию

программно-управляемых СИ. При этом возросшие требо­вания к характеристикам

СИ оказали существенное влияние на методы сопряжения устройств, образующих

ИИС.

Информационно-измерительные системы содержат ряд подсистем: измерительную,

сбора, преобразования, предварительной обработки данных и подсистемы

управления СИ в целом. Все подсистемы в ИИС соединены между собой в единую

систему. Кроме того, ИИС в настоящее время проек­тируют на основе агрегатного

(модульного) принципа, по которому уст­ройства, образующие систему,

выполняются в виде отдельных, самостоя­тельных изделий (приборов, блоков). В

составе ИИС эти устройства выпол­няют определенные операции и взаимодействуют

друг с другом, переда­вая информационные и управляющие сигналы через систему

сопряжения.

Для унифицированных систем сопряжения между устройствами, участ­вующими в

обмене информации, стал общепринятым термин интерфейс (interface). Под

интерфейсом (или сопряжением) понимают совокуп­ность схемотехнических

средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов

ИИС (ГОСТ 15971—74). Устройства подсоединяются к системе сопряжения и

объединяются в ИИС по опреде­ленным правилам, относящимся к физической

реализации сопряжении. Конструктивное исполнение этих устройств,

характеристики вырабатывае­мых и принимаемых блоками сигналов и

последовательности выдавае­мых сигналов во времени позволяют упорядочить

обмен информацией между отдельными функциональными блоками (ФБ).

Под интерфейсной системой понимают совокупность логических уст­ройств,

информационной, электрической и конструктивной совместимости. Интерфейсная

система также реализует алгоритмы взаи­модействия функциональных модулей в

соответствии с установленными нормами и правилами.

Возможны два подхода к организации взаимодействия элементов системы и

построению материальных связей между ними:

жесткая унификация и стандартизация входных и выходных пара­метров элементов

системы;

использование функциональных блоков с адаптивными характерис­тиками по

входам-выходам.

На практике часто сочетают оба подхода. Стандартизация интерфей­сов позволяет:

· проектировать ИИС различных конфигураций;

· значительно сократить число типов СИ и их устройств сопряжения;

· ускорить и упростить разработку отдельных СИ и ИИС в целом;

· упростить техническое обслуживание и модернизацию ИИС;

· повысить надежность ИИС.

Применение развитых стандартных интерфейсов при организации ИИС позволяет

обеспечить быструю компоновку системы и разработку программ управления СИ.

Основной структурной единицей ИИС является функциональный блок ФБ, который

представляет собой один или несколько объединенных и взаимодействующих между

собой измерительных преобразователей. Взаимодействие ФБ осуществляется через

интерфейсные блоки ИБ по командам, организующим обмен данными. Команды

управления форми­руются в управляющем блоке УБ и воздействуют на интерфейсные

блоки через контроллер (К).

Между ФБ ИИС осуществляется обмен информационными и управляющими

сообщениями. Информационное сообщение содержит сведения о значении

измеряемого параметра, диапазоне измерения, времени изме­рения, результатах

контроля состояния измерительных каналов и др. Управляющее сообщение содержит

сведения о режиме работы ФБ, поряд­ке выполнения ими последовательности

операций во времени, команде контроля состояния измерительных каналов.

Интерфейс может быть общим для устройств разных типов, наиболее распространенные

интерфейсы определены международными, государ­ственными и отраслевыми

стандартами. Стандарт (ГОСТ 26016—81 "Еди­ная система стандартов

приборостроения. Интерфейсы, признаки клас­сификации и общие требования")

включает четыре признака классифика­ции: способ соединения комплектов системы

(магистральный, радиаль­ный, цепочечный, комбинированный); способ передачи

информации (па­раллельный, последовательный, параллельно-последовательный);

принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный); режим передачи

ин­формации (двусторонняя одновременная передача, двусторонняя пооче­редная

передача, односторонняя передача).

Указанные признаки позволяют характеризовать только определен­ные аспекты

организации интерфейсов.

Более полная характеристика и систематизация интерфейсов могут быть выполнены

при условии классификации по нескольким совокупнос­тям признаков:

функциональному назначению, логической функциональ­ной организации и

физической реализации.

К основным характеристикам интерфейса относятся следующие: функциональное

назначение; структура или тип организации связей; принцип обмена информацией;

способ обмена данными; режим обмена данными; номенклатура шин и сигналов;

количество линий; количество линий для передачи данных; количество адресов;

количество команд; быстродействие; длина линий связи; число подключаемых

устройств; тип линии связи.

Соединение отдельных приборов и блоков между собой осуществля­ется линиями

связи или линиями интерфейса. Линии интерфейса могут объединяться в группы

для выполнения одной из операций в программно-управляемом процессе передачи

данных. Эти группы линий называются шинами интерфейса. Назначение отдельных

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5