Тема ЭФФЕКТ Аппаратно-программное повышение эффективности космических исследований Земли и других планет.

Научный руководитель д.т.н. Зиман Я.Л.

Гос. регистрация: № 0120.0 511040

“Разработка методики калибровки видеоспектрометрических систем”

В 2006 г. по этапу 2 получены следующие результаты:

- На основе анализа задач тематической обработки видеоданных, получаемых видеоспектрометрическими системами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса, определены основные требования к перспективным сканирующим съемочным системам, фотометрическому и геометрическому качеству видеоданных.

- Разработана методика фотометрической калибровки видеоспектрометрических съемочных систем на линейных ПЗС-детекторах, включающая исследование неоднородности характеристик элементов линейных ПЗС-детекторов, измерение относительной спектральной чувствительности и абсолютизацию чувствительности съемочной системы к спектральной плотности энергетической яркости.

- Разработаны методики геометрической калибровки многозональных съемочных систем на линейных ПЗС-детекторах, направленные на определение координат проекций отдельных чувствительных элементов на псевдофокальную плоскость. Первая методика основана на регистрации съемочной системой при панорамной съемке изображений объектов с априорно известными с высокой точностью координатами. Вторая - на регистрации изображения бесконечно удаленного тестового объекта, формируемого перемещающимся перед неподвижной съемочной системой теодолитом.

- Разработана методика уточнения в полете связи систем координат сканирующей аппаратуры ДЗЗ и приборов астроориентации, подразумевающая синхронную съемку приборами астроориентации звездного неба, а аппаратурой ДЗЗ - участков земной поверхности, содержащих опорные точки с известными географическими координатами

- Разработано программно-математическое обеспечение фотометрической и геометрической калибровки видеоспектрометрических съемочных систем на линейных ПЗС-детекторах.

“Оптимизация параметров космических съемочных систем, обусловленная сжатием получаемых ими видеоданных”.

В ходе работ по этапу 3 НИР, проведенных в 2006 г., получены следующие результаты:

- На основе анализа информационных характеристик видеоспектрометрических систем ДЗЗ из космоса сформулирована задача сжатия получаемых при ДЗЗ видеоданных для согласования информационного потока с пропускной способностью радиоканала при непосредственной трансляции видеоинформации, а также определены основные требования к бортовым алгоритмам сжатия видеоданных ДЗЗ.

- Предложена концепция сжатия видеоданных с ограниченными потерями, обеспечивающая гарантированный уровень возможных ошибок восстановления и позволяющая максимально использовать пропускную способность радиоканала, по возможности повышая радиометрическую точность видеоданных.

- Разработаны реализующие предложенный подход алгоритмы сжатия, основанные на предиктивном кодировании и на частотном преобразовании с последующим использованием адаптивного статистического кодера на принципе Голомба и прогрессивной передачи данных.

Оптимизация параметров метода синтеза многосенсорных видеоданных различного пространственного и спектрального разрешения

- На основе модельных расчетов и обработки реальных изображений оптимизирован выбор основных параметров метода: числа классов, размера окна и коэффициента регуляризации.

Разработка алгоритмов декодировании для малоизбыточных недвоичных кодов, создание методов восстановления стёртых символов вблизи пропускной способности каналов, завершение разработки стенда для аппаратуры помехоустойчивого кодирования.

1. Проведён анализ характеристик алгоритмов многопорогового декодирования (МПД) вблизи предельной пропускной способности канала.

2. Рассмотрена возможность применения более мощных кристаллов ПЛИС для дальнейшего повышения характеристик декодеров.

3. Продолжено усовершенствование демонстрационного стенда для контроля МПД декодеров на ПЛИС.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта.

Найдены условия, при которых возможно обеспечение более высокой эффективности работы пороговых элементов в мажоритарном, в частности многопороговом декодере, что позволяет достичь более высоких характеристик таких алгоритмов при большом уровне шума.

Расширен диапазон регулируемых настроек имитаторов цифровых космических и спутниковых каналов связи на демонстрационном стенде, при которых могут исследоваться характеристики алгоритмов многопорогового декодирования (МПД).

Проанализированы характеристики новых кристаллов ПЛИС разных фирм. Рассмотрены способы более полного использования ресурсов каждого типа кристаллов при реализации конкретных алгоритмов МПД с заданными значениями основных параметров производительности и эффективности. Показано, что ресурсы элементной базы позволяют весьма эффективно использовать до 80% - 90% их ёмкости при максимально высокой реализуемой производительности декодеров типа МПД.

Продолжено развитие специализированного сайта ИКИ РАН по методам кодирования www.mtdbest.iki.rssi.ru .

Подготовлен и сдан заказчику, НПО им. Лавочкина, отчёт по методам эффективного декодирования в космических каналах дальних космических аппаратов и в спутниковых каналах «Выбор алгоритмов помехоустойчивого кодирования информации в радиолинии бортового радио комплекса», шифр «Резонанс».

Продолжены научно-исследовательские работы по гранту РФФИ №05-07-90024.