Разработка радиоприемного усройства для информационно-измерительной системы автомобиля

Рисунок 1.1 - Структуры информационно-измерительных систем

Информационно-измерительная система должна управлять измерительным процессом или эксперимен­том в соответствии с принятым критерием функционирования; выпол­нять возложенные на нее функции в соответствии с назначением и целью; обладать требуемыми показателями и характеристиками точности, на­дежности и быстродействия, отвечать экономическим требованиям, предъявляемым к способам и форме представления информации, разме­щения технических средств, быть приспособленной к функционирова­нию с измерительными информационными системами смежных уровней иерархии и другими ИИС и ИВК, т. е. обладать свойствами технической, информационной и метрологической совместимости, а также допускать возможность дальнейшей модернизации и развития.

Упрощенная схема взаимодействия основных компонентов ИИС представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Основные компоненты ИИС

Процессом функцио­нирования информационно-измерительной систе­мы, как и любой другой технической системы, яв­ляется целенаправленное преобразование входной информации в выходную. Это преобразование вы­полняется либо автомати­чески комплексом техни­ческих средств (КТС) (тех­ническим обеспечением), либо совместно-оператив­ным персоналом и КТС в сложных ИИС, ИВК, ИИУС. Чтобы люди и КТС могли функционировать оптимально, необхо­димы соответствующие инструкции и правила. Эту задачу выполняет ор­ганизационное обеспечение.

Математическое, программное и информационное обеспечение вхо­дит в состав только ИИС, ИВК и ИИУС с цифровым вычислительным комплексом.

Математическое обеспечение — это модели и вычислительные алго­ритмы.

Программное обеспечение гарантирует конкретную реализацию вы­числительных алгоритмов и алгоритмов функционирования системы и охватывает круг решений, связанных с разработкой и эксплуатацией про­грамм.

Информационное обеспечение определяет способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта исследования в виде документов, диаграмм, графиков, сигналов для их представления обслуживающему персоналу и ЭВМ для дальнейшего использования в управлении.

Всю систему в целом охватывает метрологическое обеспечение.

Технические средства ИИС составляют основу системы и состоят из следующих блоков:

1) множества первичных измерительных преобразователей (датчи­ков);

2) множества вторичных измерительных преобразователей;

3) устройство нормализации сигналов (УНС);

4) кодирующих, декодирующих устройств;

5) множества элементов сравнения и мер;

6) блока цифровых устройств;

7) множества элементов описания — норм;

8) множества преобразователей сигнала, средств отображения, памя­ти и др.

Блоки 1 .7 используются в цифровых ИИС, а 1, 2, 5 и 8 — в аналого­вых ИИС.

При наличии в составе ИИС ЭВМ информация к ЭВМ может посту­пить непосредственно от устройств обработки и (или) хранения.

В развитии измерительных информационных систем можно отметить ряд поколений [4].

Первое поколение — формирование концепции ИИС и системная ор­ганизация совместной автоматической работы средств получения, обра­ботки и передачи количественной информации. Системы первого поко­ления — это системы в основном централизованного циклического полу­чения измерительной информации с элементами вычислительной техни­ки на базе дискретной полупроводниковой техники. Этот период (конец 50-х — начало 60-х годов) принято называть периодом детерминизма, так как для анализа в ИИС использовался хорошо разработанный аппарат аналитической математики.

Второе поколение — использование адресного сбора информации и обработку информации с помощью встроенных ЭВМ. Элементную базу здесь представляют микроэлектронные схемы малой и средней степени интеграции. Этот период (70-е годы) характерен решением целого ряда вопросов теории систем в рамках теории случайных процессов и матема­тической статистики, поэтому его принято называть периодом стохастичности.

Третье поколение — широкое введение в ИИС БИС, микропроцессо­ров и микропроцессорных наборов, микроЭВМ и промышленных фунц-киональных блоков, совместимых между собой по информационным, метрологическим, энергетическим и конструктивным характеристикам, а также созданием распределенных ИИС. Этот период характерен тем, что появились адаптивные ИИС.

Четвертое поколение — появление гибких перестраиваемых про­граммируемых ИИС в связи с развитием системотехники и вычислитель­ной техники. В элементной базе резко возрастает доля интегральных схем большой и сверхбольшой степени интеграции.

Пятое поколение набирает силу и входит в жизнь народного хозяйст­ва — это интеллектуальные и виртуальные измерительные информаци­онные системы, построенные на базе ПЭВМ и современного математиче­ского и программного обеспечения [4].

Поскольку области применения измерительных информационных си­стем весьма обширны — это промышленное и сельскохозяйственное производство, медицина и космос, искусство и научный эксперимент, АСУТП и АСУ, связь и вычислительные системы — математические мо­дели объектов столь же разнообразны. Однако методы математического моделирования позволяют одинаковыми формулами представлять раз­личные по своей природе объекты и использовать для исследования и ре­шения задач оптимизации и синтеза ИИС электронно-вычислительные машины и ПЭВМ.

Различают три основных метода получения математических моделей исследования ИИС:

- аналитический;

- экспериментальный;

- экспериментально-аналитический.

В последние годы при создании ИИС широко используется математи­ческое моделирование, реализующее цепочку: объект — модель — вы­числительный алгоритм — программа для ПЭВМ — расчет на ПЭВМ — анализ результатов расчета — управление объектом исследования.

Алгоритм измерения может быть представлен словесно, аналитиче­ски, графически или сочетанием этих методов. Последовательность дей­ствий при этом не произвольна, а реализует тот или иной метод решения задачи. Во всех случаях она должна быть настолько точно сформулирова­на, чтобы не осталось места для различных двусмысленностей.

Так, оценку измеряемой величины можно представить

(1.1)

где Р — оператор, представляющий алгоритм измерений;

— сигнал, несущий информацию о значении измеряемой величины;

— мера или образцовая величина, лежащая в основе операции сравнения.

Для совместных и совокупных измерений в ИИС часто используют много­мерные и аппроксимирующие системы и в первую очередь многоканальные ИИС параллельного действия.

Многоканальные ИС параллельного действия — это один из наиболее распространенных видов ИИС, обладающих наиболее высокой надежностью и более высо­ким быстродействием при одновременном получении информации, воз­можностью подбора средств измерений к замеряемым величинам, что может исключить унификацию сигналов. Однако они имеют повышен­ные сложность и стоимость (рисунок 1.3).

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49