AAE(自適應算術碼編碼器)

AAE(自適應算術碼編碼器)

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AAE( Adaptive Arithmetic Encoder),自適應算術碼編碼器編碼器(encoder)是將信號(如比特流)或數據編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲之形式的設備。編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤,後者稱碼尺.按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種.接觸式採用電刷輸出,一電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”。

基本介紹

  • 中文名:自適應算術碼編碼器
  • 外文名:AdaptiveArithmeticEncoder
  • 縮寫:AAE
  • AAE: 美國英文學院的簡稱
簡介,編碼器工作原理,實例,

簡介

按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號,再把這個電信號轉變成計數脈衝,用脈衝的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼,因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關,而與測量的中間過程無關。

編碼器工作原理

絕對脈衝編碼器:APC
增量脈衝編碼器:SPC
兩者一般都套用於速度控制或位置控制系統的檢測元件.
旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術參數主要有每轉脈衝數(幾十個到幾千個都有),和供電電壓等。單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈衝,而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的脈衝,通過這兩組脈衝不僅可以測量轉速,還可以判斷旋轉的方向。
增量型編碼器與絕對型編碼器的區分
編碼器如以信號原理來分,有增量型編碼器,絕對型編碼器。
增量型編碼器(旋轉型)
工作原理:
由一個中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線,有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差(相對於一個周波為360度),將C、D信號反向,疊加在A、B兩相上,可增強穩定信號;另每轉輸出一個Z相脈衝以代表零位參考位。
由於A、B兩相相差90度,可通過比較A相在前還是B相在前,以判別編碼器的正轉與反轉,通過零位脈衝,可獲得編碼器的零位參考位。
編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑膠,玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,其熱穩定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由於金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩定性就要比玻璃的差一個數量級,塑膠碼盤是經濟型的,其成本低,但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。
解析度—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為解析度,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉分度5~10000線。
信號輸出:
信號輸出有正弦波(電流或電壓),方波(TTL、HTL),集電極開路(PNP、NPN),推拉式多種形式,其中TTL為長線差分驅動(對稱A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。
信號連線—編碼器的脈衝信號一般連線計數器、PLC、計算機,PLC和計算機連線的模組有低速模組與高速模組之分,開關頻率有低有高。
如單相聯接,用於單方向計數,單方向測速。
A.B兩相聯接,用於正反向計數、判斷正反向和測速。
A、B、Z三相聯接,用於帶參考位修正的位置測量。
A、A-,B、B-,Z、Z-連線,由於帶有對稱負信號的連線,電流對於電纜貢獻的電磁場為0,衰減最小,抗干擾最佳,可傳輸較遠的距離。
對於TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器,信號傳輸距離可達150米。
對於HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器,信號傳輸距離可達300米。
算術編碼是把一個信源表示為實軸上0和1之間的一個區間,信源集合中的每一個元素都用來縮短這個區間。自適應算術編碼在一次掃描中可完成兩個過程,即機率模型建立過來和掃描編碼過程。自適應算術編碼在掃描符號序列前並不知道各符號的統計機率,這時假定每個符號的機率相等,並平均分配區間[0,1]。然後在掃描符號序列的過程中不斷調整各個符號的機率。同樣假定要編碼的是一個來自四符號信源{A,B,C,D}的五個符號組成的符號序列:ABBCD。編碼開始前首先將區間[0,1]等分為四個子區間,分別對應A,B,C,D四個符號。掃描符號序列,第一個符號是A,對應區間為[0,0.25],然後改變各個符號的統計機率,符號A的機率為2/5,符號B的機率為1/5,符號C的機率為1/5,符號D的機率為1/5,再將區間[0,0.25]等分為五份,A占兩份,其餘各占一份。接下來對第二個符號B進行編碼,對應的區間為[0.1,0.15],再重複前面的機率調整和區間劃分過程。
實現算術編碼首先需要知道信源發出每個符號的機率大小,然後再掃描符號序列,依次分割相應的區間,最終得到符號序列所對應的碼字。整個編碼需要兩個過程,即機率模型建立過程和掃描編碼過程。算術編碼的基本原理是:根據信源可能發現的不同符號序列的機率,把[0,1]區間劃分為互不重疊的子區間,子區間的寬度恰好是各符號序列的機率。這樣信源發出的不同符號序列將與各子區間一一對應,因此每個子區間內的任意一個實數都可以用來表示對應的符號序列,這個數就是該符號序列所對應的碼字。顯然,一串符號序列發生的機率越大,對應的子區間就越寬,要表達它所用的比特數就減少,因而相應的碼字就越短。

實例

一個實現算術編碼的示例。要編碼的是一個來自四符號信源{A,B,C,D}的由五個符號組成的符號序列:ABBCD。假設已知各信源符號的機率分別為:P(A)=0.2,P(B)=0.4,P(C)=0.2,P(D)=0.2。編碼時,首先根據各個信源符號的機率將區間[0,1]。分成四個子區間。符號A對應[0,0.2],符號B對應[0.2,0.6],符號C對應[0.6,0.8],符號D對應[0.8,1.0]。符號序列中第一個符號是A,其對應的區間為[0,0.2],接下來將這個區間擴展為整個高度,再根據各個信源符號的機率將這個間擴展為整個高度,再根據各個信源符號的機率將這個新區間分成四段;第二個符號是B,它對應新的子區間的第二個子區間,即對應區間[0.04,0.12];再將該區間擴展為整個高度,再根據這個過程直接最後一個符號得到一個區間[0.08032,0.0816],這樣該區間內的任何一個實數就可以表示整個符號序列,如0.081。

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