2.3. Передача данных в информационных сетях

2.3.1. Формирователи сигнала

Формирователи сигнала являются первичными формирователями биологического сигнала, которые регистрируют изменение сигнала во времени при непосредственном наложении на поверхность тела живого организма либо дистанционно — без соприкосновения с исследуемым объектом. Результаты непосредственных измерений (температуры, давления, нагрузки, ускорения и т. д.) преобразуются в пропорциональное электрическое напряжение. К числу часто применяемых датчиков относятся датчики (преобразователи) давления и расхода, термометры сопротивления, мосты и потенциометры.

В типичную телеметрическую систему входит несколько разновидностей формирователей сигналов, каждый из которых используется для преобразования выходного сигнала того или иного конкретного преобразователя в стандартный сигнал напряжения от 5 до 10 В.

Мультиплексор. Система телеметрии воспринимает и ретранслирует электрические сигналы от многих датчиков одновременно благодаря процессу уплотнения данных, называемому мультиплексированием. Сегодня наибольшее распространение получил стандарт IRIG. В стандарте IRIG приняты три способа уплотнения данных: амплитудно-импульсная модуляция (АИМ), частотная модуляция (ЧМ) и импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). ИКМ до сих пор является наиболее распространенной благодаря характерной для нее низкой вероятности ошибок (обычно менее 0,25 % для любого измерения). ИКМ-система преобразует результат каждого измерения, выраженный аналоговым значением напряжения, в приемлемое для компьютера цифровое значение. В системе с использованием, например, 12-разрядных двоичных чисел самое малое напряжение будет представлено кодовым числом 000 000 000 000 (0), а самое большое — 111 111 111 111 (2047). Для подачи сигнала о начале каждого нового цикла сканирования датчиков и преобразователей генерируется специальная кодограмма.

Радиопередача и радиоприем. Комиссия IRIG определяет стандартные диапазоны частот для радиопередачи и приема в пределах от 1435 до 1540 МГц для пилотируемых летательных аппаратов и от 2200 до 2400 МГц  —для беспилотных. Типичный диапазон мощностей при радиопередаче ограничен пределами 1–10 Вт, поскольку для более высоких мощностей требовались бы передатчик слишком большого размера и массы, а также использование батарей.

На маневрирующем летательном аппарате, каким является самолет, для передачи данных используют всенаправленную антенну. Таким образом, сигнал можно принимать независимо от положения самолета. Чтобы компенсировать низкий уровень мощности при передачах со спутника или космического зонда, направленную антенну наводят на точку, в которой на земле находится приемная станция. Приемная антенна обычно представляет собой устройство автоматического слежения, которое принимает сигнал телеметрии и непрерывно сопровождает его источник, пользуясь информацией от радиоприемника, связанного с контролируемым объектом.

Запись и сохранение информации. В большинстве научных и технических приложений данные телеметрии записываются на специальный физический носитель, например жесткий диск компьютера, даже если они одновременно исследуются аналитиками. Такая запись позволяет воспроизвести данные после завершения испытаний и, таким образом, более эффективно проанализировать их результаты. IRIG устанавливает стандарты на регистраторы показаний контрольно-измерительных приборов.

Демультиплексор. Демультиплексор в системе телеметрии распознает результаты измерений из данных, полученных по системе связи или взятых с иного хранителя информации. В ИКМ-системе процесс демультиплексирования (разуплотнения) включает в себя отыскание кодограммы, которая вставляется в поток данных, чтобы сигнализировать о начале каждого цикла сканирования, после чего ведется подсчет битов для идентификации каждого измерения и подготовки его результата для ввода в компьютер.

Функции передачи информационных сообщений, основанных на стандарте МРТ 1327 сетях PMR и PAMR, открывают большие перспективы практического использования в разных задачах.