Автоматизированный ввод радиометрической космической информации в персональные ЭВМ
Автор: Романов А.А.
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Автоматизация проектирования
Статья в выпуске: 7, 1990 года.
Бесплатный доступ
Сформулированы технические требования к интерфейсу связи судовых автономных пунктов приема космической информации и ПЭВМ. Предложено устройство, осуществляющее ввод радиометрической информации от метеорологических искусственных спутников Земли серии NOAA в ПЭВМ, приведена его структурная схема, представлен принцип действия.
Короткий адрес: https://sciup.org/14058210
IDR: 14058210
Текст научной статьи Автоматизированный ввод радиометрической космической информации в персональные ЭВМ
-
1. Схемное решение интерфейса не должно зависеть от типа ЭВМ.
-
2. Интерфейс не должен нарушать работу АППИ.
-
3. При прохождении через интерфейс не допускается потеря информации, т.е. относительная амплитуда сигнала изменяется не более чем на 1/256 и временные характеристики сигнала изменяются не более, чем на величину, соответствующую одному элементу разрешения на изображении поверхности Земли.
Поскольку, как указывалось выше, объем данных в ряде задач не превышает 64 кбайт, отработка технических решений интерфейса производилась с помощью ПЭВМ "APPLE", в комплект которого входит 16-канальный АЦП типа "АО ♦ DA", имеющий следующие характеристики: Количество программно-выбираемых каналов16
Разрядность преобразования8
Входное сопротивление переменному току, ком1
Входное сопротивление постоянному току, Мом1
Диапазон входных напряжений, В От -5 до+5
Время преобразования, Мкс9
Относительная точность преобразования 1 младший разряд
Чтобы обеспечить соответствие аналогового сигнала параметрам АЦП и АППИ, интерфейс должен обладать следующими характеристиками:
-
- входное сопротивление следует выбрать достаточно высоким, чтобы не перегружать выходные каскады АППИ;
-
' выходной сигнал приемников АППИ необходимо защитить от проникновения сигналов, возникающих при работе ИС;
-
- для обмена информацией и синхронизации с ПЭВМ интерфейс должен выработать управляющий сигнал "начало элемента изображения", передний фронт которого соответствует моменту выборки аналогового сигнала, а задний фронт - окончанию преобразования, а также аналоговый сигнал, несущий информацию об амплитуде огибающей фототелеграфного сигнала.
Анализ различных возможных технических решений ИС показал, что для рассматриваемых конфигураций АППИ наиболее эффективным оказывается простой интерфейс, структурная схема которого показана на рисунке. Поясним подробнее принцип действия предложенного интерфейса. Амплитудно-модулированный сигнал с частотой поднесущей 2400 Гц и ступенчато-aппроксимированной огибающей поступает на вход масштабирующего усилителя (МУ). При этом, уже на входе МУ из-за наличия полосовых фильтров в радиоприемном тракте, ступенчатая аппроксимация огибающей сигнала сильно сглажена. С выхода МУ сигнал поступает на вход фазовращателя, выполненного по схеме неминимальной фазовой цепи, обозначенного на рисунке буквой Д, который служит для формирования импульса "начало элемента изображения". При этом следует помнить, что частота поднесущей 2400 Гц, прошедшая через двухполу-периодный выпрямитель (БД), повышается и становится равной 4800 Гц. Если теперь
От АППИ— [му]-,---- [бд] ---- 1 У ВХ | ----- Гун] ----- к АЦП

Сигнал "начало элемента изображения"
сформировать импульсы "начало элемента изображения" в моменты пересечения нуля продетектированной поднесущей, количество элементов в восстановленном сигнале будет больше, чем в исходном, т.к. частота ступенчато-аппроксимированного мо- дулирующего сигнала равна 4160 Гц. Поэтому в дальнейшем необходимо на программном уровне принимать меры для устранения возникшей избыточности.
Сигнал с выхода БД поступает на прецизионное устройство выборки-хранения (УВХ). Характеристики примененных элементов позволяют получить выборку сигнала с погрешностью не хуже младшего разряда АЦП с сохранением величины измеренного сигнала на периоде хранения с точностью не хуже единицы младшего разряда АЦП. С выхода УВХ сигнал поступает на нормирующий усилитель (УН), служащий для преобразования сигнала из однополярной формы в двуполярную, необходимую для нормальной работы АЦП. Применение в УН для обеспечения смещения сигнала схемы “токового зеркала" позволяет устранить зависимость выходного сигнала от амплитуды входного, чего не обеспечивает часто применяемая для этих целей схема обычного резисторного делителя напряжений. Формирование импульса "начало элемента изображения" осуществляется в ФИ, выполненном на RS-триггере, который устанавливается по входу R сигналом с выхода Д, а сбрасывается по входу S сигналом от ПЭВМ. Запись преобразованной информации на внешние устройства хранения ПЭВМ осуществляется с помощью программы, написанной на языке ассемблер микропроцессора К5в0ВМ80.
Разработанное устройство испытывалось на реальном сигнале АППИ SU-8 на научно-исследовательском судне "Игнат Павлюченков". Информация принималась в ПЭВМ “APPLE". Устройство показало надежность в работе и полностью удовлетворило предъявленным требованиям.
Таким образом, можно сделать следующие выводы.
-
1. Сформулированы требования к интерфейсу связи судовых АППИ и ПЭВМ, на основании которых разработано эффективное и недорогое устройство.
-
2. Использование разработанного устройства реализует в судовом АППИ новое качество - количественную обработку космической информации, принимаемой от метеорологических спутников серии NOAA.
-
3. Испытание разработанного интерфейса в реальных судовых условиях подтвердило правильность выбранных технических решений.
Автор выражает признательность научному сотруднику В.В. Кабанову за помощь в программировании и обсуждении технических решений.