Информационные технологии (Коды Хэмминга)

 

1. Путь  IП: главный станционный, предназначен для движения только в нечётном направлении.

2. Путь  IIП: главный станционный, предназначен для движения только в чётном направлении.

3. Путь 4П:  станционный приёмо-отправочный, предназначен для движения в нечётном и чётном направлениях.

4. Путь 6П:  станционный приёмо-отправочный, предназначен для движения в нечётном и чётном направлениях.

5. Путь 3П:  станционный приёмо-отправочный, предназначен для движения в нечётном и чётном направлениях, но отправление с этого пути возможно только в нечётном направлении, поскольку путевым развитием не предусмотрено наличие стрелочного съезда, соединяющего путь 3П с главным путем IIП.

6.  Путь 1ТП: станционный тупиковый выставочный путь. Предназначен для отстоя вагонов в ожидании погрузки, выгрузки, и уборки вагонов для включения их в составы в соответствии с планом формирования. Примыкает к пути 3П.

7. Путь 2ТП: станционный тупиковый выставочный  путь. Предназначен для отстоя вагонов в ожидании погрузки, выгрузки, и уборки вагонов для включения их в составы в соответствии с планом формирования.  Примыкает к пути 6П.

 

Специализация и конструктивное выполнение светофоров:

 

1. НI: выходной с пути IП. Мачтовый. Позволяет следовать с пути IП поездным и маневровым порядком в нечётном направлении.

2. Н3: выходной  с пути 3П. Карликовый сдвоенный.  Позволяет следовать с пути 3П  поездным и маневровым порядком  в нечётном направлении.

3. Н4: выходной с пути 4П. Карликовый сдвоенный. Позволяет следовать с пути 4П поездным и маневровым порядком в нечётном направлении.

4. Н6: выходной с пути 6П. Карликовый сдвоенный. Позволяет следовать с пути 6П поездным и маневровым порядком в нечётном направлении.

5. ЧII: выходной с пути IIП. Мачтовый. Позволяет следовать с пути IIП поездным и маневровым порядком в чётном направлении.

6. Ч4: выходной с пути 4П. Карликовый сдвоенный. Позволяет следовать с пути 4П поездным и маневровым порядком в чётном направлении.

7. Ч6: выходной с пути 6П. Карликовый сдвоенный. Позволяет следовать с пути 4П поездным и маневровым порядком в чётном направлении.

8. М1, М3, М7: маневровые. Карликовые. Предназначены для осуществления маневровой работы в нечётной горловине станции.

9. М5: маневровый из тупика. Карликовый. Предназначен для следования с пути 1ТП маневровым порядком.

10. М13: маневровый из тупика. Карликовый. Предназначен для следования с пути 2ТП маневровым порядком.

11. М9: маневровый. Карликовый. Предназначен для следования с пути IП маневровым порядком.

12. М11: маневровый. Карликовый. Предназначен для следования с пути 3П маневровым порядком.

13. М2, М4, М6: маневровые. Карликовые. Предназначены для осуществления маневровой работы в чётной горловине станции.

14. М8: маневровый. Карликовый. Предназначен для следования с пути IIП маневровым порядком.

15. Н:  нечётный входной. Мачтовый. Позволяет  следовать на пути IП, 3П, 4П, 6П поездным порядком.

16. НД: нечётный входной по неправильному пути. Карликовый. Позволяет следовать на пути 4П, 6П поездным порядком при приёме по неправильному пути.

17. Ч:  чётный входной. Мачтовый. Позволяет  следовать на пути IIП, 4П, 6П поездным порядком.

18. ЧД: чётный входной по неправильному пути. Позволяет следовать на пути IIП, 4П, 6П, 3П поездным порядком при приёме по неправильному пути.

 

3. Кодирование сигналов телеуправления и телесигнализации

 

В диспетчерской  централизации существует возможность  искажения приказов, т.е. команд телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС). Причинами  искажения сигналов могут являться повреждения аппаратуры железнодорожной  автоматики, повреждения монтажа, повреждение  линейных проводов, наведенные ЭДС.

Возможно  появление двух видов искажений: качественных и количественных. В  первом случае изменяется качество импульса (логический «ноль» или «единица»), во втором - число импульсов определенного  качества.

Задача  защиты от количественных искажений  решается с помощью применения счётчиков  импульсов. Задача защиты от качественных искажений, которые являются более  опасными, решается с применением  избыточного кодирования, при котором  коды различаются друг от друга в  двух и более разрядах.

В рамках данного проекта рассматривается  один из способов избыточного кодирования - применение кода Хэмминга.

Коды  Хэмминга являются самоконтролирующимися  и самокорректирующимися. Коды Хэмминга позволяют обнаруживать ошибки при  передаче данных. Построены коды Хэмминга применительно к двоичной системе  счисления.

Сущность  избыточного кодирования с применением  коды Хэмминга состоит в том, что  к коду, наряду с информационными  импульсами, приписываются контрольные  импульсы. Для удобства декодирования  контрольные импульсы устанавливаются  на местах с номерами степеней основания  кода, т.е. на позициях 1,2,4,8,16 и т.д. в  соответствии со степенями цифры 2, которая является основанием используемой при кодировании двоичной системы  счисления. Значение контрольных импульсов определяется с помощью проверочной матрицы. Метод определения значения контрольных символов (0 или 1) основан на проверки четности числа единиц в соответствующих каждому контрольному импульсу строках проверочной матрицы.

 

В соответствии с заданием необходимо составить  коды Хэмминга для пятиразрядных  информационных кодов и в соответствии с номером варианта допустить  ошибку в коде и определить, в  каком символе она была допущена.

 

3.1. Составление  кодов Хэмминга

 

3.1.1. Определяем суммарное число импульсов (информационных и контрольных). Для этого необходимо, чтобы выполнялось неравенство:

 

2^k ≥ k + Ɩ + 1,                                                       (1)

 

где k - количество контрольных импульсов;

Ɩ - количество информационных импульсов.

Решая данное неравенство, устанавливаем, что для  пяти информационных импульсов необходимо четыре контрольных импульса:

 

2⁴ ≥ 4 + 5 + 1.

 

Таким образом, код Хэмминга будет иметь вид: k₁k₂ Ɩ₅k₃ Ɩ₄ Ɩ₂k₄ Ɩ₁

 

3.1.2. Составляем проверочную матрицу. Проверочная матрица составляем следующим образом:

- столбиком  записываем четырехразрядные двоичные  числа в диапазоне от одного  до девяти. Каждый разряд соответствует  одному из контрольных импульсов  (например, четвертый разряд соответствует  контрольному импульсу k₄);

- слева  от столбиков записываем общий вид кода Хэмминга, полученный в п.3.1.1.;

- для  каждого контрольного импульса  определяем контролируемый им  информационный символ (группу символов). Для того, чтобы это сделать, необходимо определить, напротив каких символов в вертикальном столбце стоят единицы.

 

	k4	k3	k2	k1
1	0	0	0	1	k1
2	0	0	1	0	k2
3	0	0	1	1	Ɩ5
4	0	1	0	0	k3
5	0	1	0	1	Ɩ4
6	0	1	1	0	Ɩ3
7	0	1	1	1	Ɩ2
8	1	0	0	0	k4
9	1	0	0	1	Ɩ1

 

Таким образом, проверочная матрица имеет вид:

 

k1	Ɩ5	Ɩ4	Ɩ2	Ɩ1
k2	Ɩ5	Ɩ3	Ɩ2
k3	Ɩ4	Ɩ3	Ɩ2
k4	Ɩ1

 

3.1.3. С помощью проверочной матрицы составляем тридцать две девятиразрядных комбинации кодов Хэмминга.

 

Пример  составления кода Хэмминга.

Составим  код Хэмминга для информационного  кода 00001:

а) в данном коде Ɩ₅ имеет значение 0, Ɩ₄ - 0, Ɩ₃ - 0, Ɩ₂ - 0, Ɩ₁ - 1.

б) заносим  эти данные в проверочную матрицу:

 

k1	0	0	0	1
k2	0	0	0
k3	0	0	0
k4	1

в) определяем значения контрольных импульсов  таким образом, чтобы в каждой строчке было чётное число единиц:

 

k1	1	0	0	0	1
k2	0	0	0	0
k3	0	0	0	0
k4	1	1

 

г) составляем код Хэмминга в соответствии с  его общим видом, полученным в  п.3.1.1.

Получаем  код: 100000011

Аналогичным образом составляем остальные коды. Полученные коды приведены в табл. 1.

 

Таблица 1 - Коды Хэмминга

 

Номер	Информационный код	Код Хэмминга
0	00000	000000000
1	00001	100000011
2	00010	110100000
3	00011	010100111
4	00100	010101000
5	00101	110101011
6	00110	100001100
7	00111	000001111
8	01000	100110000
9	01001	000110011
10	01010	010010100
11	01011	110010111
12	01100	110011000
13	01101	010011011
14	01110	000111100
15	01111	100111111
16	10000	111000000
17	10001	011000011
18	10010	001100100
19	10011	101100111
20	10100	101101000
21	10101	001101011
22	10110	011001100
23	10111	111001111
24	11000	011110000
25	11001	111110011
26	11010	101010100
27	11011	011110111
28	11100	101011000
29	11101	101011011
30	11110	111111100
31	11111	011111111