автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Алгоритмы и средства повышения помехоустойчивости передачи измерительных данных в автоматизированной системе контроля горного давления

На правах рукописи

Куликов Денис Александрович

АЛГОРИТМЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАННЫХ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Хабаровск - 2008

003453600

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Чье Ен Ун

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Кривошеее Игорь Александрович кандидат технических наук, доцент Константинов Константин Витальевич

Ведущая организация: Дальневосточный филиал ФГУП «Всероссийский

научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений»

Защита состоится «17» декабря 2008 г. в 15:30 на заседании диссертационного совета ДМ 212.294.05 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» по адресу: 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, д. 136, ауд. 315л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского государственного университета.

Автореферат разослан ^^ ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бурдинский И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей проблемой при ведении подземных горных работ на больших глубинах и в сложных горно-геологических условиях является прогнозирование и предотвращение опасных проявлений горного давления, которые нередко приводят к катастрофическим последствиям. При решении проблем управления горным давлением на подземных рудниках и шахтах в последнее время все большее применение находят геофизические методы оценки и контроля геомеханического состояния массива горных пород - как менее трудоемкие и достаточно информативные. Ведение геоакустического контроля в условиях реального массива горных пород, представляющего собой литологически и структурно неоднородную среду, предопределило необходимость совершенствования методических и технических средств. Создание отвечающей современным требованиям системы геоакустического контроля возможно на базе широкого применения микропроцессорных и инфокоммуника-ционных технологий, программного обеспечения и специально разработанных алгоритмов, учитывающих тяжелейшие условия проведения горных работ и сопровождающие их явления.

Надежность геоакустического контроля зависит как от полноты и своевременности, так и от качества регистрируемой информации. Сейсмоакустический контроль на действующих горнодобывающих предприятиях во время рабочих смен осложняется значительными помехами от буровзрывных работ и других технологических операций, что с точки зрения информационного обмена, оказывает существенное влияние на помехо- и отказоустойчивость применяемых аппаратно-программных средств и инженерных решений. Учитывая то, что для объемного охвата шахтных полей требуется информационно-измерительный комплекс (ИИК) геоконтроля с распределенной структурой, надежность функционирования ИИК в целом определяется надежностью сети передачи данных (СПД). Таким образом, задача построения СПД, которая обеспечивает надежное функционирование ИИК и учитывает условия горных работ, является актуальной и востребованной.

На основании современных тенденций построения ИИК была разработана автоматизированная сейсмоакустическая система контроля горного давления «УДАР» (АСКГД). АСКГД использует геоакустический метод оценки и контроля состояния массива горных пород, базирующийся на экспериментально наблюдаемом и теоретически изученном явлении акустической эмиссии (АЭ).

Настоящая работа посвящена исследованию и созданию СПД для АСКГД, которая обеспечивает надежную передачу измерительных данных и реализует часть функций, необходимых для выполнения процесса геоакустического контроля (обеспечение единого времени).

Цель работы состоит в создании СПД для ИИК геоконтроля и включает в себя разработку и исследование: алгоритма оценки параметров канала связи; протокола информационного обмена (ПИО); адаптации параметров ПИО (количество повторных передач, управление механизмами повышения достоверности доставки данных и структурой кадра канального уровня) к состоянию^-

нала связи; механизмов обеспечения единого времени в распределенной сети цифровых приемников; аппаратно-программных средств СПД.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Качественный и количественный анализ характера ошибок в канале связи по результатам внедрения опытных прототипов элементов АСКГД в условиях функционирующего горнодобывающего предприятия. Анализ влияния ошибок, возникающих в сети передачи данных, на функционирование АСКГД;

2. Разработка методики оценивания параметров канала связи и алгоритмов адаптации параметров протокола информационного обмена АСКГД к изменяющемуся состоянию канала связи;

3. Разработка аппаратного (в части сопряжения информационно-измерительных модулей) и программного обеспечения цифрового приемника и сети передачи данных АСКГД, включающей протокол информационного обмена и систему обеспечения единого времени.

Методы исследования. В работе использованы методы теории вероятностей и теории случайных процессов, статистической теории связи, математический аппарат Марковских процессов, теории помехоустойчивого кодирования.

Научную новизну работы составляют следующие положения:

1. Предложена методика оценки параметров канала связи с использованием аппарата Марковских процессов. Показано её применение для оценки нестационарного дискретного канала связи в АСКГД;

2. Разработаны алгоритмы адаптации параметров СПД и ПИО к состоянию канала связи на базе его предварительных оценок. На основе их применения в АСКГД показано, что они могут использоваться в современных ИИК;

3. Показано применение алгоритма многопорогового декодирования в АСКГД при использовании коротких сверточных кодов, преобразованных к блоковой структуре. Показана методика определения максимальной степени порождающего полинома для заданной кодовой скорости и длины кодирующего регистра.

Практическую ценность работы составляют:

1. Разработанный универсальный ПИО, включающий механизмы адаптации собственных параметров к состоянию канала связи;

2. Разработанная структура и алгоритм обеспечения единого времени для распределенной информационно-измерительной сети с асинхронными линиями связи;

3. Разработанная структура СПД, цифрового приемника и АСКГД в целом.

Достоверность результатов работы подтверждается:

1. Корректной постановкой и решением поставленных в работе задач с использованием статистической теории связи, математического аппарата Марковских процессов и теории помехоустойчивого кодирования;

2. Результатами экспериментальных исследований канала связи в условиях реальной эксплуатации;

3. Положительными результатами двух практических внедрений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика оценивания параметров канала связи АСКГД;

2. Алгоритмы адаптации параметров ПИО АСКГД к состоянию канала связи;

3. Разработанная структура и алгоритм функционирования системы обеспечения единого времени;

4. Разработанные аппаратно-программные средства СПД, входящие в состав АСКГД.

Внедрение результатов работы.

Результаты работы использованы в проектно-конструкторской деятельности ООО НПФ «Полином» (г. Хабаровск), в исследовательской деятельности Института горного дела ДВО РАН (г. Хабаровск) и ООО «Геотэкс-ДВ» (г. Хабаровск) при исследовании метода оценки геомеханического состояния массива горных пород, в практической деятельности ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (г. Краснокаменск, Читинская область) при прогнозировании удароопасности массива горных пород месторождения «Антей». Универсальность предложенных в работе решений подтверждается их внедрением в многоканальной АЭ-системе неразрушающего контроля в металлических конструкциях МАЭС-16, разработанной ООО НПФ «Полином».

Личный вклад автора.

Личный вклад автора в публикациях, опубликованных в соавторстве, заключался в разработке и исследовании алгоритмов оценивания и адаптации СПД к параметрам канала связи с применением аппарата Марковских процессов, а также в разработке аппаратно-программных средств обеспечения единого времени, СПД и ПИО АСКГД. Автор выражает благодарность соавторам, за помощь в выполнении работ. Особую благодарность за участие в обсуждении структуры и содержания диссертационной работы автор выражает: д-ру техн. наук Рассказову И. Ю. (ИГД ДВО РАН), канд. техн. наук Левенцу А. В. (ТОГУ), Чебиряку Ю. A. (Computer systems institute, ETH Zurich, Швейцария), Калинову Г. А. и Мигунову Д. С. (ООО НПФ «Полином»).

Апробация работы.

Отдельные результаты работы обсуждались:

1. На международной конференции ИГД УрО РАН «Геомеханика в горном деле» - Екатеринбург, 5-8 июля 2005 г.;

2. На Шестом Московском международном салоне инноваций и инвестиций - Москва, 7-10 февраля 2006 г.;

3. Signal Transmission, Processing, Sensor and Monitoring Systems. Korea-Russia Joint-Workshop 2006 - Khabarovsk, Russia, 26 - 28 October 2006;

4. На Пятой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск, 27 февраля - 1 марта 2007 г.;

5. На Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» - Хабаровск, 10-12 сентября, 2007 г.;

6. На Седьмом Международном форуме студентов, аспирантов и молодых учёных стран Азиатско-Тихоокеанского региона - Владивосток, 17-19 октября 2007 г.;

7. Modem Materials and Technologies 2007. VIII Russia-China Symposium -Khabarovsk, Russia, 17-18 October 2007;

8. На Шестой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск, 26 - 28 февраля 2008 г.;

9. На семинарах кафедры «Автоматика и системотехника» ТОГУ.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 5 статей, I доклад на конференции и 4 доклада на международных конференциях. В изданиях, рекомендованных ВАК, опубликованы 5 работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных экспертным советом по профилю диссертации.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 141 наименование и 3 приложений. Основная часть работы изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность работы, сформулированы основные цели и задачи, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе выполнен обзор современных принципов и механизмов построения СПД распределенных ИИК. Показано, что в большинстве ИИК применяются шинные технологии, единого стандарта на которые на настоящий момент не существует. Сформулированы основные требования к структуре АСКГД и её отдельным элементам, определены основные структуры данных, которые будут передаваться по СПД - к ним относятся макропараметры сигнала, предыстория и передний фронт импульса, сигналограмма. Проведен обзор и анализ внедрения в АСКГД современных ПИО в ИИК, к которым относятся IEC60870.5, DNP3, UCA, Modbus. Показано, что по ряду параметров (высокая избыточность, отсутствие возможности переноса произвольных структур данных, низкая точность или отсутствие встроенных процедур работы со значениями времени) стандартизованные ПИО не подходят для использования в АСКГД и требуется разработка собственного протокола информационного обмена. В результате анализа современных отечественных систем геоакустического контроля составлена таблица со сравнительными характеристиками СПД и подсистем ведения единого времени. К основным недостаткам всех представленных систем можно отнести малое количество информационно-измерительных модулей (ИИМ) и как следствие, охват только ограниченного объема шахтных полей, низкую точность ведения единого времени, высокую сложность и стоимость подключения новых ИИМ к системе.

Специфика передачи данных в условиях горных работ включает в себя необходимость функционирования АСКГД в сложной помеховой обстановке, в связи с этим проведен анализ причин возникновения ошибок в канале связи и приведены способы уменьшения влияния негативных внешних факторов на процесс передачи данных, в том числе методы помехоустойчивого кодирования информации. Сформулированы основные требования к подсистеме помехо-

устойчивого кодирования в АСКГД и произведен выбор метода помехоустойчивого кодирования информации.

Во второй главе проведено исследование канала связи АСКГД с точки зрения возникающих в нем ошибок и анализ их влияния на передачу основных структур данных. Предложена модель канала связи и методика оценки его характеристик, а также алгоритмы адаптации ПИО к его состоянию.

В работе все оценки характеристик дискретного канала связи проводятся с точки зрения возникающих в нем ошибок и их характера, так как возникновение ошибки и её фиксация - класс событий, которые можно контролировать в процессе функционирования СПД с высокой степенью достоверности. Для получения количественных характеристик ошибок в кадрах, передающихся по каналу связи, в шахтном поле первоначально проводились двухнедельные испытания. В их ходе было установлено, что возрастание количества кадров с ошибками приходится на местное время интервалах [3:00; 6:00] и [9:00; 16:00], когда проводятся наиболее интенсивные работы в шахтном поле (рабочие смены).

Рассмотрение количества и распределения во времени ошибок в принятых на наземной стороне кадрах как характеристики нерегулярного потока событий случайного процесса Х([) позволяет применить к анализу канала связи аппарат теории вероятностей и математической статистики. Нерегулярность потока объясняется практически установленным различием в интервалах времени между возникновением ошибок в кадрах. Из результатов испытаний следует, что вероятность попадания п ошибочных кадров одинаковой длины в интервал времени А; зависит от того, где на оси времени расположен этот интервал. Также следует отметить, что вероятность возникновения ошибки рош в канале связи АСКГД изменяется во времени. Из представленных утверждений можно сделать вывод о нестационарности канала связи АСКГД, с точки зрения потока ошибок в нем. Проведенный анализ экспериментальных данных удобно представить в виде графа модели канала, который показан на рис. 1.

Рис. 1. Логическое представление модели канала связи АСКГД с учетом

использования модели Гилберта для описания состояния А2 Состоянию А1 соответствуют выходные дни, а также временные интервалы рабочих дней, когда горные работы в шахтном поле не проводятся или отсутствуют аварийные ситуации на физических линиях связи. Состоянию А2 соответствуют рабочие дни или присутствие аварийных ситуаций на физических линиях связи, и рост интенсивности ошибок Хош приходится на время проведения горных работ и различных ремонтных мероприятий в шахтном поле. Переход между состояниями А1 и А2 в прямом направлении осуществляется под действием потока ошибок с интенсивностью ХошА2(А/), а в обратном направлении -

ДоиЛ/(Д?). Результаты практических исследований показали, что происходящее в состоянии А2 можно рассматривать с точки зрения известной модели Гилберта, использование которой объясняется следующими причинами:

- ошибки в канале связи появляются под действием импульсных помех;

- при повреждениях, вызывающих нарушение согласования линии с дифференциальным приемо-передатчиком 118-485, канал связи приобретает свойство памяти, вследствие переотражений информационных сигналов;

- группирование ошибок в различной степени встречается в большинстве реальных каналов связи, к которым относится канал связи АСКГД.

При отсутствии механизмов адаптации, заложенных в базовые процедуры ПИО, возникновение любого числа ошибок в кадре канального уровня приводит к его отбрасыванию на приемной стороне и повторной передаче. В результате, при постоянном наличии ошибок становится невозможным передача группы связанных кадров, например, сигналограммы в состоянии канала связи А2, что приводит к нарушению функционирования АСКГД.

Для анализа эффективности выбранного ПИО в канале связи при различных значениях вероятности ошибки для кадра длиной 1Ах - рош(1ах) предлагается использовать зависимость относительной скорости передачи информации от количества повторных передач т - Еот„4Х(т), которая определяется выражением:

Ео™лАт) = Р„РлЛт)

(1.1)

где

РпрАх(т) - вероятность правильного приема кадра при т попытках передачи, определяемая выражением; 1иЛх ~ размер полезной нагрузки в кадре;

- общий объем данных, передаваемых по каналу связи в обоих направлениях, определяемый выражением (1.2):

(1.2)

где

1Ах - размер кадра данных;

1СЯ - размер служебного кадра с повторным запросом данных. На рис. 2 представлен график зависимости ЕотнА2(т) при передаче сигналограммы длиной 4000 байт для различных значений рдщ._

Рис. 2. Зависимость ЕотиА2(т) при различных значениях рош(4000)

Из представленного графика на рис. 2 можно сделать вывод, что выполнение требований (значения с обозначением треб) к темпу передачи сигналограмм невозможно из-за возникающих в канале связи ошибок и требуется увеличение РпрА2- ЕотнЛ2 составляет 20-40% от максимально достижимой, что позволяет передать не более двух сигналограмм в секунду. Анализ, проведенный для алгоритма доставки с подтверждением каждого кадра из последовательности с использованием выражения (1.1), также показывает невозможность при вероятностях битовых ошибок рьои?"410"4 обеспечить заданные требования к темпу передачи сигналограмм, что показывает необходимость введения дополнительных методов повышения достоверности доставки данных в состоянии А2. Таким образом, эффективная работа СПД невозможна без оперативной адаптации внутренних параметров АСКГД к текущему состоянию дискретного канала связи. Изменяемыми внутренними параметрами СПД и ПИО являются: количество и алгоритм повторных передач кадров; размер кадра; включение или отключение механизмов повышения достоверности доставки данных; скорость передачи данных в канале связи.

Для оценки характеристик нестационарного канала связи предлагается использовать механизм периодической передачи известной последовательности фиксированной длины 1тест. В результате оценивания происходит расчет следующих значений: средних ВМг, ЮА2г и максимальных 0А,тах, 0А2тах, 0А1гтах , Ол2гтах длин состояний; кратностей битовых ошибок в блоке х(пЬои„ и); количества смен состояний пА\, пА2 , пли > пА2г\ вероятностей ошибки в каждом состоянии рьошАх■ По результатам анализа влияния ошибок на передачу основных структур данных АСКГД и известных алгоритмов повторной передачи предлагается два алгоритма адаптации к состоянию дискретного канала связи, которые включаются при переходе канала связи из состояния А1 в А2 и отключаются при обратном переходе:

1. Алгоритм включения в состоянии А2 подтверждения доставки каждого кадра и помехоустойчивого кодирования сообщения только в случае получения подтверждения об искажении кадра с независимыми контрольными суммами - ДКПиПК;

2. Алгоритм включения в состоянии А2 подтверждения доставки каждого кадра и включения механизмов помехоустойчивого кодирования с независимыми контрольными суммами - ДКиПК.

Представленные алгоритмы относятся к семейству алгоритмов с гибридной решающей обратной связью.

В третьей главе предложена структура подсистемы помехоустойчивого кодирования цифрового приемника с использованием многопорогового декодера (МПД) длиной в один и два байта и методика преобразования сверточного кода к блоковой структуре, которая позволяет определить максимальную степень порождающего полинома для заданной длины кодирующего регистра. Проведена оценка вычислительной сложности метода МПД для используемой аппаратно-программной платформы и выполнено сравнение его с методом Берле-кэмпа-Месси для декодирования БЧХ-кодов. Проведена оценка результатов

введения помехоустойчивого кодирования в алгоритмы адаптации на вероятность и скорость доставки измерительных данных, передающихся по каналу связи АСКГД.

Выбранный в первой главе метод многопорогового декодирования является современным высокоэффективным мажоритарным декодером и устраняет эффект группирования ошибок, вследствие которого методы повторного декодирования сообщении долгое время являлись малоэффективными. Он обладает следующими основными преимуществами:

- крайне малое число операций на пороговом элементе такого декодера требует небольшого объема вычислений;

- уникальная способность мажоритарных процедур исправлять во многих случаях гораздо большее число ошибок, чем это гарантируется кодовым расстоянием <1 используемого кода;

- простая расширяемость кодера и декодера при увеличении длины используемого кода и как следствие, кодирующего регистра.

Среди широкого класса кодов, допускающих мажоритарное декодирование, выделяются самоортогональные коды (СОК) сверточного типа, допускающие очень эффективное многопороговое декодирование. Для подсистемы помехоустойчивого кодирования в АСКГД требуется блоковый код с длиной кодирующего регистра кратной байту. Учитывая сказанное, для применения МПД в АСКГД требуется осуществить преобразование кодера и декодера сверточного СОК к блоковой структуре. При преобразовании сверточного СОК с кодовой скоростью Л в квазициклический блоковый СОК размер регистра информационных символов ктЫ имеет длину не менее:

*п™=(2 пА-п0)К. (1.3)

Из (1.3) получаем величину пА:

«,4(^ + 4 (1-4)

Для блокового кода пд также называется кодовой длиной блока из чего следует, что при получении сверточного СОК должно выполняться неравенство:

пА<к. (1.5)

Используя (1.4) и (1.5) можно получить минимальные значения А: для требуемых блоковых квазициклических кодов. Блоковый квазициклический СОК получается из сверточного СОК путем добавления строк в полную матрицу сверточного кода сдвинутых на /-/ символов, где I - номер строки в полной матрице. Таким образом, получаем зависимость:

^,„=24,-1, (1.6)

где

к\ - число разрядов в регистре сдвига кодера, которое определяется максимальной степенью порождающего многочлена С(Х) в составе порождающей матрицы исходного сверточного кода.

Учитывая (1.4) и (1.6) при выполнении условия (1.5) получаем итоговую формулу для вычисления максимальной степени порождающего полинома, из которого можно получить требуемый блоковый квазициклический СОК:

где

deg_g(x) - максимальная степень порождающего полинома g(x) сверточ-ного СОК.

Декодер типа МПД для блокового квазициклического СОК длиной 16 бит для двух итераций I с заданным с/ приведен на рис. 3. Кодер блокового квазициклического СОК находится в левой части декодера и включает в себя информационный регистр Ш и полусумматоры по модулю 2.

Рщиктммй рсгестр О _____ Пшади

" " ° м 2 I 3 14 ' 5 I 6 I 7 I Й I9 И0|11[12|13|и{15[--|1 (г|3|4 |5|б; 7 | Э | Э |10)11|12>13 14}15[— -«

Имфлгмшмлияий рггтгр/Л

^ О | 1 | г | 3 I 4 | 5 | б | 7 | » | 9 |ю|11|12|13.14115[)|[(У/-

^-►Го 1 | 2 | 3 [ 4 [ 5 [ 6 [ 7 [ 8 | 9 |10|11[12|13|14|15№

.ин'ф»мнм> ретястр 5

;||1»|14|И|12||1|10| 9 I в 1 7 I I 5 I : I 3 I г I Н^4Из|12|11 к 9 I » I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I ! I 0 &

г

1_

Рис. 3. МПД декодер для квазициклического СОК с Я=1/2, пА=14, ¿/=5, при 1=2 Важнейшим отличием МПД от известных ранее пороговых декодеров является наличие разностного регистра Д который на первой ступени декодирования заполнен нулями и не оказывает влияния на решение порогового элемента Т. Регистр О соответствует разности по информационным символам между текущей гипотезой-решением декодера Л,- и принятым вектором 2. Благодаря этому сочетанию становится возможным измерение полного расстояния между текущим решением декодера и принятым из канала связи X. При уменьшении этого расстояния до минимально возможного значения, решение декодера будет соответствовать оптимальному, которое обычно достигается переборными (экспоненциально сложными) методами.

При программной реализации любого метода помехоустойчивого кодирования определяющими факторами его внедрения являются скорость работы, а именно задержка кодирования и декодирования, алгоритмическая сложность реализации. Близость алгоритма к оптимальному декодеру, решения которого являются фактически переборными при росте длины кодов, приводит к экспоненциальному росту сложности декодера и существенному замедлению его работы.

Количество операций Ик кодера определяется выражением:

Ы^к^-Ц + к. (1.7)

Количество операций МПД ЫМпд определяется выражением:

Ммпд=к(1 + 1 + 2рЬош)с1 + к№ + \). (1.8)

В частном случае, для СПД АСКГД алгоритмические оценки (1.7 и 1.8) позволяют получить величины задержки в темпе передачи и поступления 'п-ле!оу данных с учетом коэффициента увеличения алгоритмической сложности

внедрения Ксл , известной производительности микроконтроллеров (МК) цифрового приемника (25 MIPS) и типового ПК (2000 MIPS), они представлены в табл. 1.

Таблица 1

к., бит РЬош d / Nk NMTIM I, байт MIPS Ka fix-delay* MC trx-delqyi MC trx-МауБЧХ, MC

16 1-Ю"4 5 3 80 416 100 25 5 1 8,3 60

16 4-10"4 5 3 80 577 100 25 5 11,5 80

16 МО"4 5 3 80 416 100 2000 5 0,01 0,1 2

16 4-10"4 5 3 80 577 100 2000 5 0,2 3

Схема алгоритма МПД хорошо реализуется с использованием архитектуры цифрового приемника АСКГД и ПК, которые содержат в своей структуре средства для выполнения операций циклического сдвига, сложения по модулю 2 в регистрах различной длины и сравнения. Для сравнения скорости работы МПД с коротким преобразованным к квазициклическому СОК, возьмем широко используемый алгоритм Берлекэмпа-Мэсси для декодирования БЧХ-кодов. Выбор этого алгоритма обусловлен тем, что из ряда известных алгоритмов он обладает минимальным количеством операций в конечном поле. В качестве аналога для используемых квазициклических СОК использовалась конструкция кодов БЧХ с близкими характеристиками (п, к, с!тп) - (16, 11, 4). Из представленной в табл. 1 задержки декодирования данных („^¡ауБчх видно, что полученные оценки декодирования МПД существенно превосходят аналогичные коды БЧХ. При этом вычислительная сложность БЧХ-кодов для МК с ростом длины кода существенно увеличивается и фактически препятствует их реализации, в то время как для МПД требуется только увеличение порогов, размеров регистров и количества сумматоров по модулю 2.

Методика расчета р„рл(1) сигналограммы при использовании помехоустойчивого кодирования будет соответствовать алгоритму с переспросами, который описан выше и результаты расчетов будут отличаться от приведенных за счет уменьшения 1иА2 и 1А2 в первой попытке передачи. В предложенных алгоритмах адаптации передача проверочной группы происходит в отдельной части кадра, что позволяет уменьшить влияние группирующихся ошибок на измерительные данные. В дальнейших расчетах, для исключения вероятности неисправляемых рт и исправляемых ри ошибок, будет использоваться скорректированная вероятность ошибки роШКОр, которая показывает рош после применения помехоустойчивого кодирования. Для повторных попыток вероятность рпрА2 доставки последовательности кадров длиной пш будет определяться выражением:

, при т>1

где

РпрюрлА}) - откорректированное значение рпрл2(}) с учетом помехоустойчивого кодирования, которое определяется выражением:

' Рошкор^Ат)) •

В состоянии А2 2Аг{гп) для одной и двух попыток будет определяться аналогично алгоритму с переспросами с использованием выражения. Уменьшение ХА2 произойдет в алгоритме ДКПиПК после попытки с передачей корректирующей части (второй) и без учета неисправленных ошибок определится как:

( ( т--ЛЛ

2лг(т*п1„)="1к

КлЛ 2

V га.1

При построении графиков зависимости Еоти(т) для алгоритмов, использующих помехоустойчивое кодирование, следует учитывать дополнительную временную задержку ^-¿е/яу, которая вносится кодером и уменьшает темп передачи информации. Для её учета в выражение (1.1) вводится понятие скорректированной скорости передачи. При кодовой скорости Д= 1/2 произойдет уменьшение 1иА2 и увеличение пш в два раза, что следует учитывать при расчетах РпрЛ2(т) и ЕотнА2(ш). Полученный с учетом приведенных выше рассуждений график Еопш(т) для алгоритма ДКПиПК представлен на рис. 4._

1 р.~аоо)мх*>

—•— 3.90Е-07 -■—1.Э8Е-07 -А-7.18Б08 -М— 2.7«Е-08 1.17Е-08 Ш тр«6

Рис. 4. Алгоритм ДКПиПК: зависимость ЕотнА2{т), при заданной рош{ЮО) при передаче сигналограммы с использованием кода с с1=5, Д=1/2 при 1=6 Для оценки результатов внедрения и работы алгоритма ДКиПК воспользуемся методикой описанной выше с учетом с учетом замены значений рош на Рошкор• График зависимости ЕотнА2(т) для алгоритма ДКиПК показан на рис. 5.

—®— Э.90Е-07 ■ 1.38Е-07 7.18Е-08

--2.76Е-08

_ —V— 1.17Е-08 |

_ —•— тр«6 ,

2 3 4

Рис. 5. Алгоритм ДКиПК: зависимость ЕотнА2{т), при заданной рош(200), при передаче сигналограммы с использованием кода с с1= 5, 7?= 1/2 при 1=6

1 -р

0.9 • -

0.8 • -

0.7 -

3""

^ 0.4 -

0.5 -0.2 - -О.Х -О +1

Из представленного графика на рис. 4 можно сделать вывод, что при использовании алгоритма ДКПиПК в состоянии Л2 обеспечивается Еотн доставки сиг-налограммы в соответствии с требованиями к разрабатываемой СПД АСКГД, так как в кадрах исправляются все ошибки за счет совместного использования помехоустойчивого кодирования и повторной передачи исходного кадра. Из представленного графика на рис. 5 можно сделать вывод, что при использовании алгоритма ДКиПК не обеспечиваются требования к Еоти, что объясняется большим размером 1корл2 при использовании кода с /?=1/2, но его применение возможно при использовании в СПД АСКГД медленных линий связи (с высокой задержкой передачи данных), например, спутниковых каналов с постоянной вероятностью битовых ошибок, так как вероятность доставки после первой попытки в нем выше, также при его использовании происходит снижение задержки в темпе поступления сигналограмм.

В четвертой главе приводится описание, структура и состав аппаратно-программных средств СПД АСКГД. Приведены требования к системе обеспечения единого времени в АСКГД, показана её структура и проведен расчет погрешности её работы.

Разработанная АСКГД состоит из наземной и подземной частей. Подземную часть составляет сеть распределенных цифровых приемников, расположенных в шахтном поле, соединенных между собой с использованием промышленного интерфейса 118-485. В состав наземной части входят: станция управления, сбора и анализа данных (СУСА) на базе ПК, включающая в себя платы с интерфейсом Я8-485, и блок питания и выработки синхрочастоты (БПВС). СУСА может включать до 40 измерительных каналов длиной 2400 м каждый. К одному каналу может подключаться до 31-го цифрового приемника. Таким образом, суммарное число цифровых приемников АСКГД составляет 1240, что является максимальным среди отечественных систем. Структурная схема СПД АСКГД представлена на рис. 6.

Цифровой приемник

Цифровой приемник

иигер^м :

5*Р|г1) " (Су^чГккяргм) :

Цифровой приемник

V (Р »тр ■

цифрового

Цифровой приемник

Б ПО» цифрового 4

ПМТ1НИЯ ' ' цифре* ОГО Т

Подземная часть

Дикяиичесып ' Сибпиотм*

М1Ц с Прогр*ммны<

. (о ил пенс реализацией . пвици« ; всех функций ; ПИО ' |

ПК

г

Блок питания и выработки синхрочастоты

Наземная часть

Рис. 6. Структурная схема СПД и цифрового приемника АСКГД В состав цифрового приемника входят два МК - коммуникационный (КМК) и сигнальный (СМК). Все вспомогательные функции цифрового приемника в

АСКГД, включающие в себя обмен данными с наземной частью, помехоустойчивое кодирование информации, ведение единого времени и фиксацию времени прихода сигнала АЭ, тестирование датчика, реализуются КМК. Перенос выполнения вспомогательных функций цифрового приемника в КМК позволяет полностью задействовать вычислительные ресурсы СМК для задач обнаружения и цифровой обработки сигналов АЭ. КМК и СМК построены на базе МК Су§па1 моделей 8051Р236 и 8051Б121 соответственно. Все управляющие команды в СПД инициируются с наземной стороны (ведущей). Ведущая сторона может адресоваться к индивидуальному цифровому приемнику или может инициировать широковещательную передачу кадров. Реализация всех функций ПИО и управления аппаратными средствами передачи данных выполнена в виде многопоточной динамической библиотеки, разработанной на языке программирования С++. В СМК и КМК все функции ПИО реализованы на языке программирования Ассемблер, что обусловлено требованиями максимальной производительности цифрового приемника и высокой точности вычисления времени выполнения каждой программной процедуры.

Задача поддержания и ведения единого времени в АСКГД при локации сигналов АЭ (по вычисленным разностям времен прихода) является одной из основных. От точной и скоординированной фиксации времени прихода сигнала АЭ цифровыми приемниками зависят результаты работы АСКГД в целом. Под точной и скоординированной фиксацией следует понимать, что если сигнал АЭ регистрируется группой цифровых приемников одновременно, то зафиксированное время его прихода должно иметь одинаковое значение во всех цифровых приемниках. Структурная схема разработанной системы обеспечения единого времени (СОЕВ) представлена на рис. 7.

~ ' ~ ~ _ : I t -----------------Кварцевым ; Датчик 1 ;

Кварцевый ' I ' генератор '

генератор i = 24 МГц г ,

Fm = 24 МГц _ _ _____I _ (Epson HG-e002JA)

(Epson HG-8002JA) ] | ■ Блок U^n ' ' СМК

f Усилитель : выработки и ~ (Cygnal 8051F121)

т мощности [ ' напряжений '

Микроконтроллер:«. - - - ^ I ! ; - •Пмт^нмя- -Л -------Схема" " Интерфейс

(Cygnal 8051F236) : i ; , ft ; детектирования J2 ____+ SPI _

' \ ..........I ' " •' пропуска I j : i

Интерфейс Интерфейс i цифрового приемника = 24 МГц

RS-232 Стаиц„я RSJ85 (Epson HG-8002JA)

" Убавления " ! ■ цифровой приемник

Наземная часть f Подземная часть

Рис. 7. Структурная схема аппаратной части СОЕВ в АСКГД Задача СОЕВ заключается в установке и поддержании с заданной точностью единого времени в сети цифровых приемников. СОЕВ состоит из двух частей: программной и аппаратной. Программная часть выполняет ведение, коррекцию и загрузку начальных значений единого времени. Аппаратная часть выполняет одновременный сброс и установку значений единого времени. Внутреннее единое время в АСКГД измеряется количеством 500 не интервалов от начала текущих суток и хранится в счетчике единого времени (СЕВ). МК БПВС, и цифрового приемника тактируются от прецизионных кварцевых генераторов Epson серии HG-8002JA с частотой Ргт = 24 МГц.

Управляющие синхроимпульсы СОЕВ с частотой /;=15625 Гц вырабатываются МК в БПВС, затем они усиливаются и по отдельной линии подаются в блок питания цифрового приемника. Синхроимпульсы управляют сбросом и установкой СЕВ, а также используются для электропитания цифрового приемника. Для обеспечения синхронизации (путем сброса) СЕВ в сети цифровых приемников через каждые 1023 синхроимпульса происходит пропуск одного импульса. В АСКГД также предусмотрена процедура начальной установки времени, которая учитывает, что значение СЕВ должно быть получено КМК в интервалах между приходами синхроимпульсов сброса.

Под погрешностью ведения единого времени в разработанной АСКГД понимается максимально допустимая абсолютная величина разности значений СЕВ в цифровых приемниках системы, которая определяется из следующего условия: для расчета координат источника возникновения сигнала АЭ при равенстве расстояний г от источника АЭ до датчика каждого цифрового приемника требуется, чтобы величина Дг, возникающая из-за разности хода СЕВ, находилась в интервале [0,0; 0,50] м, что составляет до десяти процентов погрешности алгоритмов локации. Учитывая, что скорость распространения продольной волны в изотропном массиве горных пород в среднем составляет 4200 м/с, получаем интервал [0; 119] мкс, в котором должна находиться погрешность ведения единого времени. Суммарная погрешность рассчитывается по формуле:

5 =5 +3 А,

сум уст вед9

где

дуст- погрешность установки единого времени; двед - погрешность ведения единого времени; и составляет 8 мкс, при известных параметрах СПД и кварцевых генераторов, для одного года работы. Полученное значение удовлетворяет поставленным требованиям и согласуется с экспериментальными данными, которые были получены в результате опытного внедрения АСКГД. Указанное значение суммарной погрешности ведения времени является наименьшим среди отечественных систем геоконтроля, что в целом приводит к более точному определению места возникновения сигналов АЭ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные научные и научно-практические результаты работы можно сформулировать следующим образом:

1. На основании исследования результатов функционирования прототипов элементов АСКГД, установленных в шахтном поле показано, что для функционирования СПД в реальных условиях горных работ с заданными требованиями необходима выработка механизмов адаптации к состоянию канала связи. Показано, что в составе ПИО АСКГД должно быть проведено совмещение механизмов начальной и оперативной оценок характеристик канала связи. В качестве механизмов адаптации ПИО к состоянию канала связи предложены два универсальных алгоритма с гибридной решающей обратной связью, которые, при использовании в их структуре помехоустойчивого кодирования, обеспечивают выполнение заданных

требований к скорости и надежности доставки измерительных данных в АСКГД для различного типа каналов связи;

2. Обзор существующих методов помехоустойчивого кодирования с точки зрения их применения в ИИМ и алгоритмах адаптации показал, что их применение возможно только на базе аппаратных решений из-за высокой вычислительной сложности декодирования помехоустойчивых кодов. В связи с этим, в алгоритмах адаптации предложено использование методов теории многопорогового декодирования, которые совмещают в себе простоту мажоритарных декодеров с высокой исправляющей способностью сверточных кодов и допускают быструю программную реализацию;

3. Предложена методика выбора сверточного кода самоортогонального типа и длины кодирующего регистра для блочного систематического кодирования байт-ориентированных структур данных. Показано использование предложенной методики преобразования СОК к блоковой структуре путем реализации схемы кодера и декодера типа МПД для кодирующих регистров различной длины;

4. Показано, что использование МПД позволяет производить кодирование и декодирование данных в цифровом приемнике и СУСА АСКГД без дополнительных аппаратных затрат с высокой скоростью, по сравнению с известными алгоритмами (на примере БЧХ-кодов);

5. В цифровом приемнике АСКГД применен подход к разделению функциональных задач внутри ИИМ путем реализации различных функций на базе нескольких МК, связанных между собой с использованием шинного интерфейса передачи данных. Показано, что применение такого подхода позволяет объединять в рамках одного ИИМ несколько модулей с различным функциональным назначением и повышает масштабируемость ИИМ;

6. Обзор существующих стандартизованных ПИО показал, что для ИИК с предварительной обработкой измерительной информации, к которым относится АСКГД, по ряду причин они не применимы и требуется разработка собственного ПИО. По результатам обзора проведена практическая реализация и внедрение собственных универсального ПИО и системы обеспечения единого времени. Показано, что с использованием предложенной и внедренной СОЕВ достигается высокая точность ведения времени, что в конечном итоге приводит к увеличению точности фиксации времени прихода сигнала АЭ.

Большая практическая значимость диссертационной работы подтверждается двумя успешными внедрениями в промышленности полученных в её результате алгоритмов, технических и аппаратно-программных решений.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Куликов Д.А. Механизмы обеспечения единого времени в автоматизированной сейсмоакустической системе геомеханического мониторинга горных пород / Д.А. Куликов, Чье Ен Ун, К.О. Харитонов // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. -2007. - №4(32). - С. 72 - 77.

2. Куликов Д.А. Обнаружение импульсов акустической эмиссии и обеспечение единого времени в системе сейсмоакустического контроля горного давления / Д.А. Куликов, К.О. Харитонов, Чье Ей Ун // Информатика и системы управления. - 2007. - №2(14). — С. 109 -119.

3. Куликов Д.А. Механизмы обеспечения единого времени в распределенной сейсмоакустической системе геомеханического мониторинга горных пород I Д.А. Куликов, Е.У. Чье, К.О. Харитонов II Автометрия. - 2008. - №2(44). - С. 68 - 75.

4. Куликов Д.А. Совершенствование технических и программно-методических средств геоакустического мониторинга удароопасного массива горных пород / И.Ю. Рассказов, Г.А. Калинов, Д.С. Мигунов, Д.А. Куликов, К.О. Харитонов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007.-№ 6. - С. 119 - 125.

5. Куликов Д.А. Алгоритмы обеспечения единого времени в цифровой сейсмоакустической системе геомеханического мониторинга и их программная реализация / Д.А. Куликов, Г.А. Калинов, И.Ю. Рассказов, Д.С. Мигунов, К.О. Харитонов // Горный информационно-аналитический бюллетень. Дальний Восток. - 2007. - Отдельный выпуск 9. - С. 178 - 189.

6. Kulikov D.A. Structure of Data Communication Network and Data Communication Protocol for Geomechanical Monitoring System // Proceedings of The Korea-Russia Joint-Workshop 2006 on Signal Transmission, Processing, Sensor and Monitoring systems, Khabarovsk, Russia. - Khabarovsk: Pacific National University. - 2006. - P. 106 - 110.

7. Kulikov D.A. Data Communication and noiseproof code decoding in geomechanical monitoring system / Kulikov D.A., Chye En Un // Modern Materials and Technologies 2007: Materials of international VIII Russia-China Symposium: two volumes. - Khabarovsk: Pacific National University, 2007. - Vol. 2. -P. 15-20.

8. Kulikov D.A. Data Communication System for Distributed Geomechanical Monitoring System // Materials of the Seventh International Young Scholars' Forum of the Asia-Pacific Region Countries. Vladivostok, Russia. Far-Eastern National University. - Vladivostok: FENTU. - 2007. - P. 15 - 18.

9. Куликов Д.А. Акустический измерительно-вычислительный комплекс для геомеханического мониторинга массива пород при ведении горных работ/ Г.А. Калинов, И.Ю. Рассказов, А.Ю. Искра, Д.А. Куликов, К.О. Харитонов // Физическая акустика. Распространение и дифракция волн. Геологическая акустика: Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества. T.l. -М.: ГЕОС, 2005. - С. 351 -354.

Ю.Куликов Д.А. Совершенствование средств и методов геоакустики для геомеханического мониторинга массива пород при ведении горных работ / Г.А. Калинов, И.Ю. Рассказов, А.Ю. Искра, Д.А. Куликов, К.О. Харитонов // Геомеханика в горном деле: Доклады международной конференции.-Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2005. - С. 302 - 309.

Куликов Денис Александрович

Подписано в печать 11.11.08 г. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,04. Тираж 100 экз. Заказ 270.

Издательство Тихоокеанского государственного университета, 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного университета 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ СОВРЕМЕННЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В АСКГД.

1.1. Принципы и механизмы построения СПД распределенных информационно-измерительных комплексов.

1.2. Анализ технических средств контроля горного давления.

1.3. Требования к СПД и ПИО АСКГД.

1.4. Стандартизованные ПИО в современных ИИК.

1.5. Анализ причин возникновения ошибок в канале связи АСКГД.

1.5.1. Технологические факторы возникновения ошибок.

1.5.2. Помехи от различных источников.

1.5.3. Методы уменьшения ошибок в канале связи.

1.6. Методы помехоустойчивого кодирования информации.

1.6.1. Требования к подсистеме помехоустойчивого кодирования АСКГД.

1.6.2. Выбор методов помехоустойчивого кодирования информации в АСКГД.

Выводы по главе 1.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАЛА СВЯЗИ В АСКГД.

2.1. Количественные характеристики потока ошибок в канале связи.

2.2. Модель канала связи.

2.2.1. Анализ влияния ошибок в канале связи на функционирование АСКГД.

2.2.2. Анализ влияния механизмов подтверждения доставки кадра на функционирование СПД АСКГД.

2.3. Алгоритмы адаптации параметров СПД и ПИО к состоянию дискретного канала связи.

2.3.1. Алгоритм оценивания характеристик канала связи.

2.3.2. Алгоритм определения границ состояний и включения механизмов повышения достоверности доставки данных.

2.3.3.Анализ алгоритмов адаптации параметров СПД к состоянию дискретного канала связи.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ В ПРЕДЛОЖЕННЫХ АЛГОРИТМАХ АДАПТАЦИИ СПД АСКГД.

3.1. Выбор и построение кода.

3.1.1. Преобразование сверточного кода к блоковой структуре и выбор длины кодирующего регистра.

3.1.2. Выбор порождающего полинома СОК.

3.2. Структура кодера и декодера блокового кода.

3.3. Теоретические и практические результаты внедрения МПД в АСКГД

3.3.1. Оценка исправляющей способности МПД.

3.3.2. Оценка вычислительной сложности и особенности программной реализации алгоритма.

3.3.3. Результаты использования МПД в алгоритмах адаптации СПД АСКГД к состоянию канала связи.

3.3.4. Особенности использования МПД в алгоритмах адаптации СПД АСКГД и направление дальнейших исследований.

Выводы по главе 3.

Глава 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СПД, ПИО И СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНОГО ВРЕМЕНИ В АСКГД.

4.1. Структура СПД АСКГД.

4.2. ПИО АСКГД.

4.2.1. Структура ПИО АСКГД.

4.2.2. Реализация функций ПИО с помощью динамической библиотеки

4.2.3. Структура тестового ПО АСКГД для проведения экспериментов. 99 4.3. Система обеспечения единого времени.

4.3.1. Программная часть СОЕВ.

4.3.2. Аппаратная часть СОЕВ.

4.3.3. Функционирование СОЕВ.

4.3.4. Расчет погрешности работы СОЕВ.

Выводы по главе 4.

Актуальность темы. Важнейшей проблемой при ведении подземных горных работ на больших глубинах и в сложных горно-геологических условиях является прогнозирование и предотвращение опасных проявлений горного давления, которые нередко приводят к катастрофическим последствиям. При решении проблем управления горным давлением на подземных рудниках и шахтах в последнее время все большее применение находят геофизические методы оценки и контроля геомеханического состояния массива горных пород - как менее трудоемкие и достаточно информативные.

Ведение геоакустического контроля в условиях реального массива горных пород, представляющего собой литологически и структурно неоднородную среду, предопределило необходимость совершенствования методических и технических средств. Создание отвечающей современным требованиям системы геоакустического контроля возможно на базе широкого применения микропроцессорных и инфокоммуникационных технологий, программного обеспечения и специально разработанных алгоритмов, учитывающих тяжелейшие условия проведения горных работ и сопровождающих их явлений.

Надежность геоакустического контроля зависит как от полноты и своевременности, так и от качества регистрируемой информации. Сейсмоакусти-ческий контроль на действующих горнодобывающих предприятиях во время рабочих смен осложняется значительными помехами от буровзрывных работ и других технологических операций, что с точки зрения информационного обмена, оказывает существенное влияние на помехо- и отказоустойчивость применяемых аппаратно-программных средств и инженерных решений. Учитывая, что для объемного охвата шахтных полей требуется информационно-измерительный комплекс (ИИК) геоконтроля с распределенной структурой [1], надежность функционирования ИИК в целом определяется надежностью сети передачи данных (СПД). Распределенная структура ИИК предусматривает совмещение на базе одного информационно-измерительного модуля

ИИМ) различных по функциональному назначению элементов, которые взаимосвязаны с использованием СПД. Таким образом, задача построения СПД, которая обеспечивает надежное функционирование ИИК и учитывает условия горных работ, является актуальной и востребованной.

На основании современных тенденций построения информационно-измерительных комплексов [1-4] была разработана автоматизированная сейсмоакустическая система контроля горного давления «УДАР» (АСКГД) [5 - 7]. АСКГД использует геоакустический метод оценки и контроля состояния массива горных пород, который базируется на экспериментально наблюдаемом и теоретически изученном явлении акустической эмиссии (АЭ) [8 — 13]. АЭ возникает в горных породах из-за концентрации в них механических напряжений и сопровождается структурными изменениями материала.

Настоящая работа посвящена исследованию и созданию сети передачи данных для АСКГД, которая обеспечивает надежную передачу измерительных данных и реализует часть функций необходимых для выполнения геоакустического контроля (обеспечение единого времени).

Результаты разработки автором алгоритмов адаптации элементов СПД к состоянию канала связи, включающие механизмы помехоустойчивого кодирования; протокола информационного обмена; системы обеспечения единого времени, рассматриваются в данной работе как составная часть АСКГД.

Цель работы: создание СПД для ИИК геоконтроля, включающее в себя разработку и исследование: алгоритма оценки параметров канала связи; протокола информационного обмена (ПИО); адаптации параметров ПИО (количество повторных передач, управление механизмами повышения достоверности доставки данных и структурой кадра канального уровня) к состоянию канала связи; механизмов обеспечения единого времени в распределенной сети цифровых приемников; аппаратно-программных средств СПД.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Качественный и количественный анализ характера ошибок в канале связи по результатам внедрения опытных прототипов элементов

АСКГД в условиях функционирующего горнодобывающего предприятия. Анализ влияния ошибок, возникающих в сети передачи данных на функционирование АСКГД;

2. Разработка методики оценивания параметров канала связи и алгоритмов адаптации параметров протокола информационного обмена АСКГД к изменяющемуся состоянию канала связи;

3. Разработка аппаратного (в части сопряжения информационно-измерительных модулей) и программного обеспечения цифрового приемника и сети передачи данных АСКГД, включающей протокол информационного обмена и систему обеспечения единого времени.

Методы исследования. В работе использованы методы теории вероятностей и теории случайных процессов, статистической теории связи, математический аппарат Марковских процессов, теории помехоустойчивого кодирования.

Научную новизну работы составляют следующие положения:

1. Предложена методика оценки параметров канала связи с использованием аппарата Марковских процессов. Показано её применение для оценки нестационарного дискретного канала связи в АСКГД;

2. Разработаны алгоритмы адаптации параметров СПД и ПИО к состоянию канала связи на базе его предварительных оценок. На основе их применения в АСКГД показано, что они могут использоваться в современных ИИК;

3. Показано применение алгоритма многопорогового декодирования в АСКГД при использовании коротких сверточных кодов, преобразованных к блоковой структуре. Показана методика определения максимальной степени порождающего полинома для заданной кодовой скорости и длины кодирующего регистра.

Практическую ценность работы составляют:

1. Разработанный универсальный ПИО, включающий механизмы адаптации собственных параметров к состоянию канала связи;

2. Разработанная структура и алгоритм обеспечения единого времени для распределенной информационно-измерительной сети с асинхронными линиями связи;

3. Разработанная структура СПД, цифрового приемника и АСКГД в целом.

Достоверность результатов работы подтверждается:

1. Корректной постановкой и решением поставленных в работе задач с использованием статистической теории связи, математического аппарата Марковских процессов и теории помехоустойчивого кодирования;

2. Результатами экспериментальных исследований канала связи в условиях реальной эксплуатации;

3. Положительными результатами внедрения АСКГД на объекте При-аргунского горно-химического объединения. Внедрением части предложенных в работе решений в акустико-эмиссионной системе неразрушающего контроля в металлических конструкциях МАЭС-16.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика оценивания параметров канала связи АСКГД;

2. Алгоритмы адаптации параметров ПИО АСКГД к состоянию канала связи;

3. Разработанная структура и алгоритм функционирования системы обеспечения единого времени;

4. Разработанные аппаратно-программные средства СПД, входящие в состав АСКГД.

Внедрение результатов работы.

Результаты работы использованы в проектно-конструкторской деятельности ООО НПФ «Полином» (г. Хабаровск), в исследовательской деятельности института горного дела ДВО РАН (г. Хабаровск) и ООО «Геотэкс-ДВ» (г. Хабаровск) при исследовании метода оценки геомеханического состояния массива горных пород, в практической деятельности ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (11111ХО) (г. Краснока-менск, Читинская область) при прогнозировании удароопасности массива горных пород месторождения «Антей». Универсальность предложенных в работе решений подчеркивается их применением в многоканальной акусти-ко-эмиссионной системе неразрушающего контроля в металлических конструкциях МАЭС-16, разработанной ООО НПФ «Полином».

Личный вклад автора.

Личный вклад автора в публикациях, опубликованных в соавторстве, заключался в разработке и исследовании алгоритмов оценивания и адаптации СПД к параметрам канала связи с применением аппарата Марковских процессов, а также в разработке аппаратно-программных средств обеспечения единого времени, СПД и ПИО АСКГД. Автор выражает благодарность соавторам, за помощь в выполнении работ. Особую благодарность за участие в обсуждении структуры и содержания диссертационной работы автор выражает: д.т.н. Рассказову И. Ю. (ИГД ДВО РАН), к.т.н. Левенцу А. В. (ТОГУ), Чебиряку Ю. A. (Computer systems institute, ETH Zurich, Швейцария), Калинову Г. А. и Мигунову Д. С. (ООО НПФ «Полином»).

Апробация работы.

Отдельные результаты работы обсуждались:

1. На международной конференции ИГД УрО РАН «Геомеханика в горном деле» - Екатеринбург, 5-8 июля 2005 г.;

2. На Шестом Московском Международном Салоне Инноваций и Инвестиций - Москва, 7-10 февраля 2006 г.;

3. Signal transmission, Processing, Sensor and Monitoring Systems. Korea-Russia Joint-Workshop 2006 - Khabarovsk, Russia, 26 - 28 October 2006;

4. На Пятой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск, 27 февраля - 1 марта 2007 г.;

5. На Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» — Хабаровск, 10—12 сентября, 2007 г.;

6. На Седьмом Международном форуме студентов, аспирантов и молодых учёных стран Азиатско-Тихоокеанского региона — Владивосток, 17-19 октября 2007 г.;

7. Modern Materials and Technologies 2007. VIII Russia-China Symposium - Khabarovsk, Russia, 17-18 October 2007;

8. На Шестой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск, 26 - 28 февраля 2008 г.;

9. На семинарах кафедры «Автоматика и системотехника» ТОГУ.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 5 статей, \ доклад на конференции и 4 доклада на международных конференциях. В изданиях, рекомендованных ВАК, опубликованы 5 работ, в том числе 3 работы в изданиях по тематике диссертационного совета.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 141 наименование и 3 приложений. Основная часть работы изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка и 5 таблиц.

Выводы по главе 4.

1. По результатам анализа, проведенного в гл. 1 диссертации разработана структура сети передачи данных и протокола информационного обмена АСКГД. Предложенный ПИО с механизмами адаптации к состоянию канала связи, включающий в себя также управление аппаратными средствами передачи данных реализован в виде динамической библиотеки для ОС Microsoft Windows и в виде микропрограмм цифровых приемников. СПД шинной топологии реализована с использованием промышленного интерфейса RS-485 и учитывает специфику горных работ.

2. Показано, что АСКГД построенная с использованием предложенной архитектуры СПД в сравнении с известными отечественными системами геоконтроля позволяет подключить к одной станции сбора и управления значительно большее количество каналов связи и цифровых приемников, а следовательно увеличить зону охвата шахтных полей. В типовой конфигурации АСКГД, позволяет подключить к СУСА от 20 до 40 измерительных каналов с присоединением к каждому из них до 31 цифрового приемника.

3. Универсальность разработанного аппаратно-программного обеспечения СПД АСКГД подтверждается его дополнительным внедрением в многоканальной акустико-эмиссионной системе неразрушающего контроля в металлических конструкциях МАЭС-16.

4. Благодаря модульной структуре цифрового приемника, с функциональным разделением микроконтроллеров и использованию единого ПИО для взаимодействия различных элементов СПД, при необходимости в АСКГД имеется возможность физического разнесения элементов КМК и СМК цифрового приемника или объединения на одной базе нескольких СМК.

5. Обоснована структура, разработана и реализована система обеспечения единого времени, которая позволяет поддерживать с высокой точностью единое время в АСКГД, что позволяет увеличить точность определения времени возникновения сигналов АЭ в распределенной сети цифровых приемников. Показано, что погрешность ведения единого времени находится в интервале до восьми микросекунд, что удовлетворяет поставленным требованиям и значительно превосходит значения для аналогичных систем геоконтроля. Область применения представленной СОЕВ не ограничивается разработанной АСКГД и аналогичными системами контроля. Допустимо её применение, например, в задачах учета потребления ресурсов или информационно-измерительных системах, где используется распределенная сеть ИИМ, объединенных по асинхронному интерфейсу передачи данных и при этом требуется высокая точность учета времени.

115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках диссертационной работы проведены теоретические и практические исследования и получены результаты, позволяющие построить сеть передачи измерительных данных для современного распределенного информационно-измерительного комплекса, который функционирует в условиях реального производственного цикла под воздействием помех и различных технологических факторов, которые влияют на достоверность доставки данных. Основное направление исследований определялось целями разработки и задачами, требующими решения при разработке СПД АСКГД.

Основные научные и научно-практические результаты работы можно сформулировать следующим образом:

1. На основании исследования результатов функционирования прототипов элементов АСКГД, установленных в шахтном поле показано, что для функционирования СПД в реальных условиях горных работ с заданными требованиями необходима выработка механизмов адаптации к состоянию канала связи. Показано, что в составе ПИО АСКГД должно быть проведено совмещение механизмов начальной и оперативной оценок характеристик канала связи с точки зрения возникающих в нем ошибок. Применение такого подхода позволяет в реальном режиме времени получать характеристики потока ошибок в канале связи, оценивать степень их влияния на функционирование АСКГД. А затем, по результатам оценок, проводить адаптацию параметров СПД и ПИО для достижения требуемых характеристик доставки сообщений заданного объема. В качестве механизмов адаптации ПИО к состоянию канала связи предложены два универсальных алгоритма с гибридной решающей обратной связью, которые при использовании в их структуре помехоустойчивого кодирования обеспечивают выполнение заданных требований к АСКГД для различного типа каналов связи;

2. Обзор существующих методов помехоустойчивого кодирования с точки зрения их применения в ИИМ и алгоритмах адаптации показал, что их применение возможно только на базе аппаратных решений из-за высокой вычислительной сложности декодирования помехоустойчивых кодов. В тоже время аппаратные решения усложняют и увеличивают конечную стоимость готовых решений, и не обеспечивают желаемой гибкости при адаптации СПД к изменяющимся характеристикам канала связи. В связи с этим в алгоритмах адаптации предложено использование методов теории многопорогового декодирования, которые совмещают в себе простоту мажоритарных декодеров с высокой исправляющей способностью сверточных кодов;

3. Предложена методика выбора сверточного кода самоортогонального типа и длины кодирующего регистра для блочного систематического кодирования байт-ориентированных структур данных. Показано использование предложенной методики преобразования СОК к блоковой структуре, путем реализации схемы кодера и декодера типа МПД для кодирующего регистра различной длины. Предложенная схема реализована на программном уровне в цифровом приемнике и станции управления сбора и анализа данных АСКГД;

4. Показано, что использование МПД позволяет производить кодирование и декодирование данных в ИИМ ИИК без дополнительных аппаратных затрат с высокой скоростью по сравнению с известными алгоритмами (на примере БЧХ-кодов);

5. В цифровом приемнике АСКГД применен подход к разделению функциональных задач внутри информационно-измерительного модуля, путем реализации различных функций на базе нескольких микроконтроллеров, связанных между собой с использованием шинного интерфейса передачи данных. Применение такого подхода позволяет объединять в рамках одного цифрового приемника более двух модулей с различным функциональным назначением;

6. Обзор существующих стандартизованных ПИО показал, что для ИИК с предварительной обработкой измерительной информации, к которым относится АСКГД, по ряду причин они не применимы и требуется разработка собственного ПИО. Путем сравнения показано, что существующие стандартизованные ПИО не содержат в своей структуре механизмов обеспечения единого времени с высокой точностью, являющихся базовыми для любого распределенного ИИК, который фиксирует результаты произошедшего процесса или явления в различных точках пространства, например, сигналы АЭ. По результатам обзора проведена практическая реализация и внедрение собственных универсального ПИО и СОЕВ в АСКГД. При помощи реализованного ПИО обеспечивается информационный обмен между распределенными в пространстве компонентами ИИК и между элементами ИИМ. Показано, что с использованием предложенной и внедренной СОЕВ достигается высокая точность ведения времени, что приводит к увеличению точности фиксации времени прихода сигнала АЭ.

Большая практическая значимость диссертационной работы подтверждается двумя успешными внедрениями в промышленности полученных в её результате алгоритмов, технических и аппаратно-программных решений.

1. Horan S.J. Introduction to PCM telemetring systems. Boca Raton: CRC Press, 2002.-446 p.

2. Mendecki A.J. Seismic Monitoring in Mines. London: Chapman and Hall, 1997.-259 p.

3. Калинов Г.А. Совершенствование средств и методов геоакустики для геомеханического мониторинга массива пород при ведении горных работ / Г.А. Калинов, И.Ю. Рассказов, Д.С. Мигунов, Д.А. Куликов, К.О.

4. Харитонов // Геомеханика в горном деле: Доклады международной конференции. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2005. - С. 302 - 309,

5. Болотин Ю.И. Акустико-эмиссионные методы локации и измерения энергии источников разрушения в массивах горных пород // Автореф. диссд-ра ф.-м. наук.-Хабаровск: НПО «Дальстандарт», 1994.-41 с.

6. Болотин Ю.И. Определение энергии разрушения источников акустической эмиссии // Горная геофизика. Международная конференция. (22-25 июня 1998 г.). СПб.: ВНИМИ, 1998. - С. 478 - 482.

7. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. СПб.: Питер, 2006. - 958 с.

8. Вознесенский А.С. Системы контроля геомеханических процессов — М.: Изд-во МГТУ, 2002. 146 с.

9. Грешников В.А. Акустическая эмиссия / В.А. Грешников, Ю.Б. Дро-бот. — М.: Изд-во стандартов, 1976. — 276 с.

10. Pollock А.А. Acoustic Emission Inspection // ASM Handbook: Nondestructive Evaluation and Quality Control. 1989. - Vol.17. - P. 278 - 294.

11. Гук M. Интерфейсы ПК: справочник. СПб: Питер, 1999. - 416 с.

12. Fisher-Cripps А.С. Newnes Interfacing Companion: Computers, Transducers, Instrumentation and Signal Processing. Oxford: Newnes, 2002. -320 p.

13. Zurawski R. The industrial information technology handbook. Boca Raton: CRC Press, 2005. - 1936 p.

14. Беседин Б.А. Теория распределенных информационно-измерительных систем. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1999. -139 с.

15. Glover I. Digital Communications / I. Glover, P. Grant. Edinburg: Prentice Hall, 2000. - 729 p.

16. Боккер П. Передача данных: Техника связи в системах телеобработки данных. Том I. Основы: пер. с нем./Под ред. Д.Д. Кловского.. М.: Связь, 1980.-264 с.

17. Иванов И.Ю. Микропроцессорные устройства систем управления / И.Ю: Иванов, В.Я. Югай // Учебное пособие. Таганрог: Издательство ТРТУ, 2005.- 133 с.

18. Mackay S. Practical Industrial Data-Networks: Design, Installation and Troubleshooting. / S. Mackay, E. Wright, D. Reynders, J. Park. Oxford: Elseiver, 2004.-415 p.

19. Олсон Г. Цифровые системы автоматизации и управления / Г. Олсон, Д. Пиани. СПб: Невский диалект, 2001. — 557 с.

20. Park J. Practical data communications for Instrumentation and Control / Jl Park, S. Mackay, E. Wright. Oxford: Elseiver, 2003. - 389 p.

21. Вишневский B.M. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / B.M. Вишневский, А.И. Ляхов, С.Л. Портной, И.В. Шахнович. М.: Техносфера, 2005. - 592 с.

22. Ауэрбах A. G-PON: Оптические сети доступа XXI века // Электроника: НТБ. 2005. - №5. - С. 28-31. - Режим доступа: http://www.electronics.m/issue/2005/7/6.

23. Фриман P.JI. Волоконно-оптические системы связи. М.: Техносфера, 2006. - 496 с.

24. Park J. Practical Data Acquisition for Instrumentation and Control Systems / J: Park, S. Mackay. Oxford: Elseiver, 2003. - 403 p.

25. Clark G. Practical Modern Scada Protocols: DNP3, 60870.5, and Related Systems / G. Clark, D: Reynders, E. Wright. Oxford: Elseiver, 2004. -537 p.

26. IEC 60870-5 Telecontrol Equipment and Systems. Режим доступа: http://www.trianglemicroworks.com/iec60870-5/downloaddocs.htm.

27. DNP3 Protocol, Introduction. Режим доступа: http://www.dnp.org/Modules/Librarv/Document.aspx?DocumentID=298.

28. IEC TR 61850 Communication networks and systems in substations. -Режим доступа:http://domino.iec.cli/preview/info iec61850-lBedl.0Den.pdf.

29. Modbus application protocol specification v.l.l. Режим доступа: http://www.modbus.org/docs/Modbus Application Protocol VI lb.pdf.

30. Шевкопляс Б.В. Обеспечение помехозащищенности цифровых устройств // Системотехника. 2004. - №5(42). - С. 30 - 32.

31. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. — М.: Советское радио, 1970.-728 с.

32. Финк JI.M. Сигналы, помехи, ошибки. Заметки о некоторых неожиданностях, парадоксах и заблуждениях в теории связи. — М.: Радио и связь, 1984.-256 с.

33. Харкевич А.А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965. - 274 с.

34. Локотков А. Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты EIA RS-422A/RS-485 // Современные технологии автоматизации. 1997.-№3.-С. 110-119.

35. Benvenuto N. Algorithms for Communication Systems and their Applications / N. Benvenuto, G. Cherubini. Chichester: John Wiley & Sons, 2003.- 1285 p.

36. Thierauf S.C. High-Speed Circuit Board Signal Intergity. Boston: Ar-tech House, 2004. - 235 p.

37. Джонсон Г.В. Высокоскоростная передача цифровых данных: высший курс черной магии / Г.В. Джонсон, М. Грэхем. М.: Вильяме, 2005.- 1024 с.

38. Кравченко В.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи / В.И. Кравченко, Е.А. Болотов, Н.И. Летунова. М.: Радио и связь, 1987. - 256 с.

39. Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. М.: Энергоатомиздат, 1984.-224 с.

40. Преснухин Л.Н. Расчет элементов цифровых устройств / Л.Н. Пре-снухин, Н.В. Воробьев, А.А. Шишкевич. М.: Высшая школа, 1991. -522 с.

41. Денисенко В. Защита от помех датчиков и соединительных проводов систем промышленной автоматизации / В. Денисенко, А. Халявко // Современные технологии автоматизации. 2001. - №1. — С. 68 - 75.

42. Коржик В.И. Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений в каналах со случайной структурой / В.И. Коржик, Л.М. Финк. М.: Связь, 1975.-271 с.

43. Бояринов И.М. Помехоустойчивое кодирование числовой информации. М.: Наука, 1983.- 196 с.

44. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В 2-х ч. 4.1: пер. с англ.. М.: Наука, 1992. - 336 с.

45. Tanenbaum A.S. Computer Networks 4th Edition. New Jersey: Prentice Hall Ptr, 2003.-945 p.

46. Касами Т. Теория кодирования. / Т. Касами, Н. Токура, Ё. Ивадари, Я. Ииагалки. М.: Мир, 1978. - 576 с.

47. Kallel S. Efficient Hybrid ARQ Protocols with Adaptive Forward Error Correction // IEEE Transactions on Communications. 1994. - Vol.42. -Num.2.-P. 281-289.

48. Ратынский M.B. Основы сотовой связи. — M.: Радио и связь, 2000. -248 с.

49. Нага S. Throughput performance of SAW-ARQ protocol with adaptive packet length in mobile packet data transmission / S. Hara, A. Ogino, M.

50. Araki, M. Okada, N. Morinaga // IEEE Transactions Vehicular. 1996. -Vol.45. - Issue 3. - P. 531 - 569.

51. Кларк Дж. мл Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи / Дж. Кларк мл, Дж. Кейн. М.: Радио и связь, 1987. -392 с.

52. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2005. - 320 с.

53. Конопелько В.К. Теория норм синдромов и перестановочное декодирование помехоустойчивых кодов / В.К. Конопелько, В.А. Липниц-кий. М.: Едиториал УРСС, 2004. - 176 с.

54. Moon Т.К. Error correction coding. Mathematical Methods and Algorithms. USA: John Wiley and Sons Inc., 2005. - 804 p.

55. Гринченко H.H. Помехоустойчивое кодирование для цифровых систем связи / Н.Н. Гринченко, Г.В. Овечкин // Известия ТРТУ, Тематический выпуск. — 2006. №15. - С. 10-16.

56. Витерби А.Д. Принципы цифровой связи и кодирования: пер. с англ. / А.Д. Витерби, Д.К. Омура. М.: Радио и связь, 1982. - 536 с.

57. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки: пер. с англ.. -М.: Мир, 1986. 576 с.

58. Месси Дж. Пороговое декодирование: пер. с англ..-М.: Мир, 1966. -208 с.

59. Золотарев В.В. Помехоустойчивое кодирование: Справочник / В.В. Золотарев, Г.В. Овечкин. М.: Горячая линия-Телеком, 2004. - 126 с.

60. Золотарев В.В. Теория и алгоритмы многопорогового декодирования. М.: Радио и связь, Горячая линия-Телеком, 2006. - 232 с.

61. Золотарев В.В. Коды и кодирование // Радиоэлектроника и связь — 1990. -№9.-64 с.

62. Николайчук О.И. х51-совместимые микроконтроллеры фирмы Cygnal. М.: Искмен, 2002. - 472 с.

63. Золотарев В.В. Эффективные алгоритмы помехоустойчивого кодирования для цифровых систем связи /В.В. Золотарев, Г.В. Овечкин // Электросвязь. 2003. - №9. - С. 34-37.

64. Вентцель Е.С. Теория случайных процессов и её инженерные прило-жения:Учеб. пособие для втузов / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. М.: Высшая школа, 2003. - 383 с.

65. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003. - 512 с.

66. Kantz Н. Nonlinear time series analysis / H. Kantz, Т. Schreiber. Cambridge: Cambridge University Press, 2004. - 365 p.

67. Бендат Д. Прикладной анализ случайных данных: пер. с англ. / Д. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1989. - 540 с.

68. Прокис Д. Цифровая связь: пер. с англ./Под ред. Д.Д. Кловского. -М.: Радио и Связь, 2000. 800 с.

69. Zorzi М. On the statistics of block errors in bursty channels / M. Zorzi, R.R. Rao // IEEE Transactions on Communications. 1997. - Vol.45. -Issue 6. - P. 660 - 667. ~ Режим доступа: http://citeseer.ist.psu.edu/340022.html.

70. Зюко А.Г. Теория электрической связи: Учебник для вузов / А.Г. Зю-ко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров. М.: Радио и связь, 1999.-432 с.

71. Mushkin М. Capacity and coding for the Gilbert-Elliot channels / M. Mushkin, I. Bar-David // IEEE Transactions Information Theory. 1989. -Vol.35. - Issue 6. - P. 1277 - 1290. - Режим доступа: http://web.mit.edu/6.441 /www/reading/IT-УЗ 5-N6.pdf.

72. Вентцель А.Д. Курс теории случайных процессов. М.: Наука, 1975. -318с.

73. Мелентьев О.Г. Теоретические аспекты передачи данных по каналам с группирующимися ошибками. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. -232 с.

74. Дынкин Е.Б. Марковские процессы. М.: Физматлит, 1963 г. - 860 с.

75. Тутевич В.Н. Телемеханика: Учебное пособие для студентов вузов спец. «Автоматика и телемеханика». — М.: Высшая школа, 1985. — 423 с.

76. Yee J.R. Evaluation of the performance of error-correcting codes on a Gilbert channel / J.R. Yee, E.J.Jr Weldon // IEEE Transactions Communications. 1995. - Vol.43. - Issue 8. - P. 2316 - 2323.

77. Мелентьев О.Г. Оценка эффективности систем передачи данных с обратной связью // Электросвязь. 2005. - №7. - С. 29 - 31.

78. Липкин И.А. Статистическая радиотехника. Теория информации и кодирования. М.: Вузовская книга, 2002. - 216 с.

79. Боровков А.А. Теория вероятностей: Учебное пособие для вузов. — М.: Наука, 1986.-432 с.

80. Lin S. Automatic repeat-request error control schemes / S. Lin, D.J. Jr. Costello, M.J. Miller // IEEE Community Magazine. 1984. - Vol.22. -Num.12.-P. 5-17.

81. Yao Y.D. An effective go-baclc-N ARQ scheme for variable-errorrate channels // IEEE Transactions on Communications. 1995. - Vol.43. -P. 20-23.

82. Wang J.L. Optimal Adaptive Multireceiver ARQ protocols / J.L. Wang, J.A. Silvester // IEEE Transactions on Communications. 1993. — Vol.41. -Num.12.-P. 1816 - 1829.

83. Kallel S. Analysis of a type-II hybrid ARQ scheme with code combining // IEEE Transactions on Communications. 1990. - Vol.38. - Num.8. -P. 1133-1137.

84. Modiano E. An adaptive algorithm for optimizing the packet size used in wireless ARQ protocols // Wireless Networks. 1999. - Num.9. - P. 279 -286. — Режим доступа: http://www.mit.edu/~modiano/papers/J8.pdf.

85. Растригин JI.А. Адаптация сложных систем. Рига: Зинатне, 1981. — 375 с.

86. Питерсон У. Коды, исправляющие ошибки: пер. с англ. / У. Питер-сон, Э. Уэлдон. М.: Мир, 1976. - 580 с.

87. Robinson J.P. A class of Binary Recurent Codes with Limited Error Propagation / J.P. Robinson, A.J. Bernstein // IEEE Transaction. 1967. -Vol.13.-Issue l.-P. 106-113.

88. Гринченко H.H. Перспективные методы коррекции ошибок для высокоскоростных спутниковых систем связи / Н.Н. Гринченко, Г.В.

89. Овечкин // Материалы 14-й Международной научно-технической конференции «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций». Рязань: РГРТА, 2005. — С. 48 — 49.

90. Purser М. Introduction to Error-Correcting Codes. Boston: Artech House, 1995.- 131 p.

91. ЮО.Мак-Вильямс Ф.Дж. Теория кодов, исправляющих ошибки: пер. с англ. / Ф.Дж. Мак-Вильямс, Н.Дж.А. Слоэн.-М.: Связь, 1979.-744 с.

92. Самсонов Б.Б. Теория информации и кодирование / Б.Б. Самсонов, Е.М. Плохов, А.И. Филоненков, Т.В. Кречет. Ростов н/Д: Феникс, 2002. - 288 с.

93. Klove Т. Bounds on the Size of Optimal Difference Triangle Sets// IEEE Transactions on Information Theory. 1988. - Vol.34. - Issue 2. - P. 355361.

94. Берлекэмп Э. Алгебраическая теория кодирования: пер. с англ.. — М.: Мир, 1971. -477 с.

95. Золотарёв B.B. Сложность реализации эффективных методов декодирования помехоустойчивых кодов / В.В. Золотарёв, Г.В. Овечкин. -Режим доступа:http://www.mtdbest.iki.rssi.ru/pdf/complex MPD i Turbo.pdf.

96. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. — СПб: Наука и Техника, 2005. 256 с.

97. Швец В.А. Одноплатные микроконтроллеры. Проектирование и применение / В.А. Швец, В.В. Шестакова, Н.В. Бурцева, Т.В. Мелешко. — Киев: МК-Пресс, 2005. 304 с.

98. Приборно-модульные универсальные автоматизированные измерительные системы: Справочник / В.А. Кузнецов, В.Н. Строителев и др.. М.: Радио и связь, 1993. - 304 с.

99. Ш.Бабаян P.P. Микроэлектронные устройства для обработки непрерывной информации. М.: Наука, 2003. - 207 с.

100. ПЗ.Боккер П. Передача данных: Техника связи в системах обработки данных. Том 2. Устройства и системы: пер. с нем./Под ред. Д.Д. Кловского.. — М.: Радио и связь, 1981. -256 с.

101. Изерман Р. Цифровые системы управления: пер. с англ.. М.: Мир, 1984.-541 с.

102. Пб.Мирский Г.Я. Микропроцессоры в измерительных приборах. — М.: Радио и связь, 1984. 160 с.

103. И8.Шилдт Г. Искусство программирования на С++: пер. с англ.. — СПб: БХВ-Петербург, 2005. 496 с.

104. Савитч У. Язык С++. Курс объектно-ориентированного программирования: пер. с англ.. М.: Вильяме, 2001. - 704 с.

105. Calcutt D. 8051 Microcontrollers: An applications-Based Introduction / D. Calcutt, F. Cowan, H. Parchizadeh. Oxford: Elseiver, 2004. - 407 p.

106. Кейслер С. Проектирование операционных систем для малых ЭВМ: пер. с англ.. -М.: Мир, 1986. 680 с.

107. Mitesku М. Microcontrollers in Practice. / М. Mitesku, I. Susnea. Berlin: Springer, 2005. - 249 p.

108. Сташин В.В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологон-цева. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 224 с.

109. Лапин А.А. Интерфейсы. Выбор и реализация. М.: Техносфера, 2005.- 168 с.

110. Николайчук О. Особенности микроконтроллерных архитектур с интерфейсом SPI // Схемотехника. 2005. - №12(62). - С. 2 - 5.

111. Стивене Р.У. Протоколы TCP/IP. Практическое руководство: пер. с англ.. СПб: БХВ-Петербург, 2003. - 672 с.

112. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232. Связь между компьютеров и микроконтроллером. -М.: Радио и связь, 2004. 168 с.

113. Хаммел Р.Л. Последовательная передача данных: Руководство для программиста: пер. с англ.. М.: Мир, 1996. - 752 с.

114. Ермолов И.Н. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Практ. пособие / И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов; Под ред. В.В. Сухорукова. -М.: Высшая школа, 1991. -283 с.

115. Сухман С.М. Синхронизация в телекоммуникационных системах / С.М. Сухман, А.В. Бернов, Б.В. Шевкопляс. М.: Эко-Трендз, 2003. -272 с.

116. Шевкопляс Б.В. Вероятностная синхронизация в телекоммуникационных системах // Схемотехника. 2006. -№10(72). - С. 10-12.

117. Давыдкин П.Н. Тактовая сетевая синхронизация / П.Н. Давыдкин, М.Н. Колтунов, А.В. Рыжков. М.: Эко-Трендз, 2004. - 205 с.

118. Куликов Д.А. Механизмы обеспечения единого времени в распределенной сейсмоакустической системе геомеханического мониторинга горных пород / Д.А. Куликов, Е.У. Чье, К.О. Харитонов // Автометрия. 2008. - №2(44). - С. 68 - 75.

119. Mills D.L. RFC 1305, Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis. Режим доступа: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc 1305.txt.

120. Парфенов Ю.А. Кабели электросвязи.—М.: Эко-Трендз, 2003. 256 с.

121. Рыжков А.В. Частота и время в инфокоммуникациях XXI века. М.: Международная академия связи, 2006. - 320 с.