Разработка алгоритма и средства оценки потенциально реализуемой точности информационно-измерительной системы при аппаратно-программной реализации сбора и обработки измерительной информации. Этапы проектирования ИИС с время-импульсным преобразованием.
Аннотация к работе
Процессорные информационно-измерительные системы с время-импульсным преобразованиемСовременное развитие вычислительной техники, которое в первую очередь связано с появлением быстродействующих микропроцессоров (МП), позволяет задуматься о возможности создания информационно-измерительных систем (ИИС) на базе МП для обработки информации в научных исследованиях, для контроля в производственных технологических процессах и технологических испытаниях. При этом ИИС является аппаратно-программным комплексом, в котором задачи сбора, анализа и отображения информации распределены между аппаратными и программными модулями. Системы, проектируемые на базе персонального компьютеров, включают в себя три блока: сбор, анализ и отображения информации. Быстродействие ИИС существенно зависит от алгоритма и скорости передачи данных межмодульного интерфейса, в качестве которого сегодня при реализации ИИС на базе персональных компьютеров (ПК) используется высокоскоростная процессорная шина PCI, существенно ограничивающая скорость обработки данных в ИИС. Каждый цифровой фильтр характеризуется не только амплитудно-частотными и фазочастотными характеристиками, определяющими качество данного фильтра, но и алгоритмом реализации, который в свою очередь определяет временные затраты на выполнение модуля анализа.В первой главе представлена общая структура измерительной системы с аппаратно-программной обработкой информации (Рис.1). На основе проведенного обзора методов и средств оценки производительности ПК как основного модуля обработки и хранения результатов измерений, определен подход к оценке производительности ПК с целью определения возможности его дальнейшего использования в составе ИИС. В зависимости от алгоритма ЦОС и круга решаемых задача проектируемой ИИС модели рабочих нагрузок будут различными. В связи с этим было получено аналитическое выражение для расчета нормальной приведенной погрешности ВИП: ,(2) где - отношение сигнал/шум по амплитуде, - длительность импульса, - коэффициент, характеризующий наклон фронта импульса на уровне порога , - диапазон измерения интервала времени, - значение производной коэффициента корреляции случайного процесса (помехи) в точке нуль. В работе получена аналитическая зависимость суммарной погрешности от порогового отношения сигнал/шум, увеличение которого далее не влияет на значение суммарной погрешности измерительного средства, т.к. аномальная погрешность в этом случае стремится к нулю.В диссертационной работе проведено исследование вопроса проектирования цифровых ИИС на базе ВС с аппаратно-программной обработкой информации на примере ИИС с время-импульсным преобразованием и разработаны алгоритмы решения задачи определения потенциальных вычислительных возможностей ИИС с аппаратно-программной обработкой данных. В результате исследования определены состав модулей устройств ИИС, выполняющих передачу и обработку данных, характеристики сигналов, которые необходимо учитывать при расчете показателей точности, и предложены алгоритмы расчета, позволяющие оценить точность и осуществить обоснованный выбор указанных модулей при проектировании реальных ИИС. 1. получено замкнутое аналитическое выражение для оценки суммарной погрешности ВИП от отношения «сигнал/шум» и порога обнаружения для суммы видеоимпульса и нормального стационарного дифференцируемого процесса. В отличие от известных аналитических выражений для расчета суммарной погрешности, приведенное в работе выражение является обобщением полученных ранее результатов, поэтому его можно использовать для любых видов импульсных сигналов и помех с заданной корреляционной функцией. Также приведены аналитические выражения для определения оптимальных параметров ИИС ВИП с пороговым отбором (отношение сигнал/шум, интервал измерения), минимизирующих суммарную погрешность средства измерения.