Інформаційні системи в стандарті МЕК 625

Гаврилюк М. С.

Комп’ютерні моделі інформаційних систем у програмному середовищі AgilentVEE

Експлуатаційний контроль якості передачі сигналу Е1

Імітаційна модель інтерфейсу МЕК 625.2

Фазометрична інформаційна система

Спектрометрична інформаційна система

Інтегральний показник якості сигналів

Система статистичної оцінки якості телекомунікаційних каналів

Система дослідження амплітудно/частотно (АМ/ЧМ) модульованих сигналів

Автоматичний контроль частотних і часових параметрів сигналів

Інформаційна система моніторингу радіопередавача сигналів амплітудної модуляції

Вимірювальний контроль елементів радіоавтоматики

Імітаційна модель інтерфейсу МЕК 625.1

Інформаційна система оцінки коефіцієнта гармонік

Інформаційна система оцінки коефіцієнта помилок

Інформаційна система оцінки захищеності сигналу квадратурної амплітудної модуляції (QAM)

Комп’ютерна система аналізу частотних характеристик

Рис.60 Приладовий інтерфейс GPIB

Рис.61 VXI

Рис.62 Схема експерименту дослідження віртуальних засобів відображення інформації в середовищі VEE.

Через інтерфейсну магістраль МЕК 625.1 функціональні блоки підключені паралельно до комп’ютера, який програмно керує роботою всієї системи. Міжнародний стандарт МЕК 625.1 (GPIB – General Purpose Interface Bus – інтерфейсна магістраль загального призначення) буде предметом вивчення в наступних лабораторних роботах Тут ми ознайомимося з поняттям “віртуальний макет”, призначений зокрема для дослідження вимірювальної інформаційної системи.

Рис.63 Панель користувача віртуальної лабораторної роботи
Дисплей

Рис.64 Схема експерименту дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Циклова структура сигналу Е1 забезпечує мультиплексування/демультиплексування, передачу керуючої інформації, а також владнану діагностику.

Рис.65 Teст 2 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.66 Teст 1 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Риc.67 Вікно FAS віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.68 Вікно CRC4 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.69 Вікно MFAS віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.70 Тест 3 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.71 Teст 4 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.72 Тест 5 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.73 Тест 9 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.74 Тест 8 віртуальної лабораторної роботи
Дослідження властивостей цифрового потоку Е1

Рис.75 Головне вікно віртуального лабораторного експерименту
стандарт SCPI

Приклади конкретних програм наведено в ІНСТРУКЦІЇ у головному вікні.

Мультиметр 34401А призначено для вимірювання електричних параметрів у лабораторних умовах індивідуально або у складі інформаційних систем.

Риc.76 Мультиметр 34401A

Рис.77 Панель користувача DCV віртуальної лабораторної роботи
Стандарт SCPI

Рис.78 Панель користувача Monitoring віртуальної лабораторної роботи
Стандарт SCPI

Рис.79 Панель користувача “Вимірювання опору” віртуальної лабораторної роботи
Стандарт SCPI

Рис.80 Панель користувача ACV віртуальної лабораторної роботи
Стандарт SCPI

Рис.81 Схема віртуального лабораторного експерименту
Дослідження різних типів фазометрів

Рис.82 Панель користувача віртуальної лабораторної роботи
Дослідження різних типів фазометрів

Рис.83 Схема віртуального експерименту
Спектральне дослідження вимірювальних сигналів

Рис.84 Вікно віртуального експерименту
Спектральне дослідження вимірювальних сигналів

Рис.85 Схема віртуального експерименту
Дослідження показників якості вимірювальних сигналів

Рис.86 Вікно віртуального експерименту
Дослідження показників якості вимірювальних сигналів

Рис.87 Гіпотетична система екологічного контролю

Рис.88 Емулятор експертної системи статистичного контролю відомчих каналів зв’язку

Рис.89 Схема віртуального експерименту
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Наведемо один приклад перебігу інтерактивного діалогу.

У лабораторній роботі студенти проводять експертизу працездатності системи статистичної оцінки якості аналогових каналів зв’язку за критерієм Пірсона.

Гіпотетична система ТМС-16 допускає до перевірки лише кваліфікованих експертів після реєстрації. Під номером 1 наведено фрагмент панелі реєстрації.

Діалог розпочинається після ознайомлення на екрані дисплея із змістом повідомлення “До уваги!” (фрагмент панелі під номером 2).

Рис.90 Поради до віртуального експерименту
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Наступна панель № 3 з’являється на екрані дисплея по ознайомленні з наведеним вище повідомленням.

Принаймні дві хибні дії можливі в наступних кроках студента: прізвище з якихось причин зовсім не введене або введене латиницею. Реакцію комп’ютера на такі ситуації наведено на фрагментах № 4 і № 5.

Рис.91 Фрагмент вікна “Реєстрація” у віртуальному експерименті
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Якщо прізвище введено слушно, комп’ютер вітає співбесідника і пропонує йому ввести заздалегідь розраховані індивідуальні числові значення ключових параметрів, аби на стадії реєстрації уявити фаховий рівень перевіряльника. При неправильних розрахунках чи неправильних діях співбесідника комп’ютер реагує відповідним повідомленням (фрагмент № 6). Тут студент замість децимальної точки помилково ввів кому.

Рис.92 Розрахунки слушні/хибні у віртуальному експерименті
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Реєстрація і допуск для перевірки відбудуться лише при слушних відповідях на всі запитання експертної системи (фрагмент панелі реєстрації № 7).

Рис.93 Привітання у віртуальному експерименті
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Тепер, користуючись наступними панелями лабораторного макета і наведеними в посібнику порадами та статистичним алгоритмом, студенти проводять експертизу слушності рейтингових оцінок експертної системи обраного каналу в режимах послабленого і посиленого контролю.

Рис.94 Послаблений контроль у віртуальному експерименті
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Рис.95 Посилений контроль у віртуальному експерименті
Статистичний контроль відомчих каналів зв’язку

Рис.96 Схема віртуального експерименту
Дослідження амплітудно/частотно модульованих сигналів

Рис.97 Вікно АМ віртуального експерименту
Дослідження амплітудно модульованих сигналів

Рис.98 Вікно FM віртуального експерименту
Дослідження амплітудно/частотно модульованих сигналів

Рис.99 Схема приладового дослідження частотних і часових параметрів

Як видно із схеми інформаційної системи, до її складу входять генератори Г6-33, Г6-36 і частотоміри Ч3-57, Ч3-64. Об’єкт контролю і всі вимірювальні прилади в системі є реальними. Про характеристики цих приладів і коди клавіш управління говориться у Додатках.

Генератор Г4-102 виконує функції імітатора сигналу об’єкта контролю. Генератор Г4-102 і аналоговий осцилоскоп С1-77 не є системними приладами, бо не мають інтерфейсних адаптерів. Система дозволяє вимірювати параметри, які є в переліку частотомірів Ч3-57 або Ч3-64. Математичну обробку виміряних параметрів за необхідним алгоритмом доручають комп’ютеру.

Нижче наведено варіант прикладної програми.

ifc;

MLA(1);

DAB(83);

DAB(50);

DAB(5);

DAB(66);

DAB(70);

DAB(55);

DAB(49);

DAB(50);

DAB(5);

end.

MASTERKOP for DOS надає користувачеві додатково декілька режимів інтерактивної роботи, назви яких містяться в головному меню пакета.

Розробленому середовищу користувача, яке складається з програмної та апаратної частин, надано ім’я MASTERKOP (від слів MASTER – Key – OРeration: “основний ключ операції”).

Рис.100 Режими роботи в інтерфейсному середовищі MasterKop

Режим Simple Mod передбачає складання і редагування програм слабоформалізованої конструкції і виведенням результатів моніторингу на дисплей комп’ютера. Має спрощений редактор і засоби збереження файлів. Текст програми записують у просторі лівого вікна.

Рис.101 Вікно інтерфейсу MasterKop

Step by step – передбачає можливість управління логічним станом ліній інтерфейсу безпосередньо з клавіатури комп’ютера. Режим призначений для діагностування працездатності інтерфейсу.

Рис.102 Режим Step by step в інтерфейсному середовищі MasterKop

Діалог з користувачем забезпечено формуванням допоміжних внутрішніх вікон, до яких виводяться підказки про можливі дії користувача в конкретній ситуації чи допущені ним помилки.

Процедура Input забезпечує введення повідомлень на дисплей комп’ютера у форматі МЕК 625.1. Приклади повідомлень:

% 24.08E+00 MAHZ 0.23E+03 OHM 75.15E-03

Процедура Output надає можливість виведення до функціонального блоку приладових та інтерфейсних повідомлень (команд). Дані у вигляді десяткових байтів записують у праву частину виразу DAB = і по закінченні повідомлення надсилають END.

Рис.103 Вікно “Output” в інтерфейсному середовищі MasterKop

Процедура Exit – вихід у головне меню режимів.

Exеcution – режим, призначений для запуску складених прикладних або тестових програм, які введені до списку цього режиму.

Help – надає стислу довідку про призначення і особливості пакета MASTERKOP for DOS.

Рис.104 Вікно Help в інтерфейсному середовищі MasterKop

Рис.105 Запис результату вимірювання частоти в інтерфейсному середовищі MasterKop

Рис.106 Аналіз стану приймача в інтерфейсному середовищі MasterKop

Рис.107 Схема приладового лабораторного експерименту
Аналіз параметрів сигналу амплітудної модуляції

Необхідний тест студенти вибирають з меню тестів “Перелік тестів”. Тестування окремих параметрів чи групи параметрів АМ здійснюється за програмами, складеними студентами самостійно в режимі ручного тестування. Цей режим має власну панель, яка надає користувачеві можливість у числовий спосіб управляти приладами Г6-33, Г6-36, СК3-45, виводити для аналізу результати тестування і протокол обміну даними в інтерфейсній магістралі (Bus I/O Monitor).

Рис.108 Панель користувача у приладовому лабораторному експерименті
Аналіз параметрів сигналу амплітудної модуляції

Результати контролю обох варіантів системи збігаються.

Сукупність чотирьох тестів спостерігають на спільній фронтальній панелі.

Рис.109 Вікно виведення результатів у приладовому лабораторному експерименті
Аналіз параметрів сигналу амплітудної модуляції

Рис.110 Головне вікно віртуального експерименту
Дослідження елементарних ланок систем радіо автоматики

Рис.111 Вікно “аперіодична ланка” віртуального експерименту
Дослідження елементарних ланок систем радіоавтоматики

Рис.112 Вікно “коливальна ланка” віртуального експерименту
Дослідження елементарних ланок систем радіоавтоматики

Рис.113 Вікно “ланка з постійним запізненням” віртуального експерименту
Дослідження елементарних ланок систем радіо автоматики

Рис.114 Головне вікно віртуальної моделі МЕК 625.1

Рис.115 Панель користувача віртуальної моделі МЕК 625.1

Користувачеві для проведення експертизи працездатності системи надається вікно, в якому при програмуванні допущено низку помилок. Необхідно відповісти на запитання "Що там зроблено неправильно?" і виправити помилки.

Рис.116 Результати дослідження віртуальної моделі МЕК 625.1

У вікні результати контролю мають з’явитися дані проведеного експерименту.

Рис.117 Схема віртуальної моделі оцінки коефіцієнта гармонік

Система дозволяє спостерігати сигнал на вході й виході об’єкта контролю, вимірювати коефіцієнт гармонік на його виході та порівнювати результат з показанням міри КГ.

Основним вузлом вимірювача КГ. є режекторний фільтр (Rejection filter) з плавним регулюванням частоти режекції (Frequency) i якості режекції (Q). Процеси до режекторного фільтра (Bifore filter) і після нього (After filter) спостерігаються на двох засобах відображення графічної інформації. Результат вимірювання КГ виводиться на символьний індикатор Factor:

Рис.118 Принцип роботи аналізатора коефіцієнта гармонік методом одного тону

Рис.119 Схема віртуального експерименту оцінки бітових помилок BER

Спочатку студентам надано можливість на панелі векторної діаграми згадати в інтерактивному режимі принцип регулювання вектора за амплітудою і фазою.

Рис.120 Віртуальна модель
Поведінка вектора

Далі у даній лабораторній роботі розглядають імітаційні моделі двох систем векторної передачі даних.

1. Багатопозиційна ФМ, у якій цифровому коду символу в ASCII поставлено у взаємну однозначну відповідність фазовий кут при незмінній амплітуді. Позиції вектора в полярній системі разом з протоколом передачі тестової послідовності відображаються на панелі віртуального макета. Фіксовану тестову послідовність можна вводити ручним способом. На панель виведені також регулятор інтенсивності шуму N та індикацію S/N.

Фіксовані послідовності – це поперемінні комбінації бітів. У таблиці наведено приклади стандартних типів тестових фіксованих послідовностей:

Рис.121 Віртуальна модель простої векторної модуляції

2. Цифрова система 16 QAM, в якій передається псевдовипадкова тестова послідовність. На панелі макета відображені: сигнальне сузір’я, загальна кількість бітів, кількість помилкових бітів і співвідношення S/N.

Рис.122 Сигнальне сузір’я системи КАМ 16

Рис.123 Схема віртуального експерименту дослідження захищеності сигналу КАМ 16

Око-діаграма і сузір’я спостерігають на екрані аналізатора (Constellation Analyzer).

Захищеність визначають через геометричні розміри d і порівнюють з показаннями аналізатора.

Рис.124 Віртуальний експеримент визначення захищеності через око-діаграму

Рис.125 Віртуальний експеримент визначення захищеності через сигнальне сузір’я

Рис.126 Схема дослідження частотних характеристик

Мета – оволодіти практичними прийомами експериментального дослідження амплітудно-частотних, фазочастотних і частотних характеристик групової затримки для фільтра в системі СП-3.

За результатами дослідження необхідно зробити висновки щодо відповідності характеристик канального фільтра тональної частоти нормам

Рис.127 Панель користувача при дослідженні частотних характеристик канального фільтра тональної частоти

Рис.128 Панель користувача при дослідженні частотних характеристик фільтра низької частоти

Рис.129 Панель користувача при дослідженні частотних характеристик смугового фільтра