Передача гиперспектральных видеоданных дистанционного зондирования Земли по радиоканалам с ограниченной пропускной способностью


https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.2.74

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: использование гиперспектральной съемки одновременно в сотнях спектральных каналов является устойчивой тенденцией развития космических систем дистанционного зондирования Земли. Оно приводит к опережающему росту информативности бортовых оптико-электронных систем наблюдения по отношению к пропускной способности радиоканалов передачи информации с космических аппаратов. В результате возникает проблемная ситуация, состоящая в том, что современные радиотехнические системы передачи информации с ограниченной пропускной способностью не позволяют передавать полные объемы зарегистрированных гиперспектральных видеоданных как при непосредственной оперативной передаче, так и при воспроизведении из бортового запоминающего устройства. Отсюда следует необходимость разработки технологий сокращения (сжатия) потока гиперспектральных видеоданных для их передачи на наземные пункты приема информации с использованием спутниковых радиотехнических систем передачи информации с ограниченной пропускной способностью. Результаты: анализ информационной производительности существующих бортовых гиперспектральных оптико-электронных систем показал, что она достигает единиц гигабит в секунду и в перспективе будет увеличиваться, при этом пропускная способность радиоканалов передачи видеоданных с космических аппаратов с учетом возможностей используемых диапазонов частот и ограничений технической реализации не превышает нескольких сотен мегабит в секунду. Для сокращения объемов передаваемой информации обосновано совместное использование программных алгоритмов сжатия видеоданных в каждом спектральном канале и выбора для передачи ограниченного числа наиболее информативных спектральных каналов из всех зарегистрированных гиперспектральных видеоданных. Это обеспечивает сокращение объема передаваемой информации в несколько десятков раз и согласование информационной производительности оптико-электронных систем наблюдения с пропускной способностью радиоканалов передачи видеоданных. Определены достижимые коэффициенты сжатия гиперспектральных видеоданных при совместном использовании различных программных методов сжатия и методов выбора наиболее информативных спектральных каналов. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при проектировании и применении космических систем дистанционного зондирования Земли с гиперспектральной съемкой для выбора технологий и режимов передачи с космических аппаратов данных наблюдения по радиоканалам с ограниченной пропускной способностью.

Об авторах

Г. Н. Мальцев
Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского
Россия


И. А. Козинов
Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского
Россия


Список литературы

1. Савиных В. П., Цветков В. Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования. - М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 2001. - 228 с.

2. Бакланов А. И. Системы наблюдения и мониторинга. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 234 с.

3. Сорокин Ю. С. Космическая съемка Земли 2010- 2011. Ежегодник. - М.: Радиотехника, 2010. - 490 с.

4. Schowengerdt R. A. Remote Sensing. Models and Methods for Image Processing. - N. Y.: Academic Press, 2007. - 558 p.

5. Рождествин В. Н. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 528 с.

6. Мальцев Г. Н., Козинов И. А., Данилкин А. П. Космические системы и технологии многоспектрального дистанционного зондирования Земли // Информация и космос. 2010. № 1. С. 148-158.

7. Урличич Ю. М., Селин В. А., Емельянов К. С. О приоритетах практической реализации развития космической системы дистанционного зондирования Земли // Наука и технологии в промышленности. 2012. № 1. Ч. 2. С. 71-80.

8. Бондур В. Г. Современные подходы к обработке больших потоков гиперспектральной и многоспектральной аэрокосмической информации // Исследование Земли из космоса. 2014. № 1. С. 4-16. doi: 10.7868/S0205961414010035

9. Козинов И. А., Бабанин И. Г., Богомазов А. Ю. Оперативная передача видеоданных с космических аппаратов дистанционного зондирования Земли // Известия Юго-Западного гос. ун-та. Сер. Управление, вычислительная техника, информатика. 2012. № 2-3. С. 102-105.

10. Гершензон В. Е., Кучейко А. А. Стандартизация оборудования станций приема данных дистанционного зондирования Земли // Пространственные данные. 2006. № 1. С. 33-43.

11. Шевчук Р. Б. Комплексы приема информации с российских спутников дистанционного зондирования Земли // Геоматика. 2012. № 2. С. 66-76.

12. Мальцев Г. Н. Современное состояние и перспективы развития многофункциональной космической системы ретрансляции // Изв. ГУАП. Аэрокосмическое приборостроение. Вып. 4. 2013. С. 13-18.

13. Носенко Ю. И., Лошкарев П. А. Единая территориально-распределенная информационная система дистанционного зондирования Земли - проблемы, решения, перспективы. Ч. 1 // Геоматика. 2010. № 3. С. 35-43.

14. Miano J. Compressed Image File Formats: JPEG, PNG, GIF, XBM, BMP. - Boston: (ACM Press) Addison-Wesley Professional, 1999. - 288 p.

15. Motta G., Rizzo F., Storer J. A. Hyperspectral Data Compression. - N. Y.: Springer Science and Business Media, 2006. - 421 p.

16. Фатеев В. Ф., Миньков С. А. Потенциальные возможности космических многоспектральных оптико-электронных приборов при обнаружении малоразмерных объектов // Оптический журнал. 2000. № 7. С. 5-11.

17. Мальцев Г. Н., Козинов И. А., Фатеев В. Ф. Методы выбора наиболее информативных спектральных каналов при дистанционном зондировании Земли с малых КА // Изв. вузов. Приборостроение. 2007. № 6. С. 23-31.

18. Тарасов В. В., Якушенков Ю. Г. Многоспектральные оптико-электронные системы // Специальная техника. 2002. № 4.С.56-62.

19. Козинов И. А., Мальцев Г. Н. Модифицированный алгоритм обнаружения разладки случайного процесса и его применение при обработке многоспектральных данных // Информационно-управляющие системы. 2012. № 3. С. 9-17.

20. Козинов И. А. Обнаружение локальных свойств анализируемых сигналов и процессов с использованием вейвлет-преобразования // Информационно-управляющие системы. 2015. № 1. С. 21-28. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.21


Дополнительные файлы

Для цитирования: Мальцев Г.Н., Козинов И.А. Передача гиперспектральных видеоданных дистанционного зондирования Земли по радиоканалам с ограниченной пропускной способностью. Информационно-управляющие системы. 2016;81(2):74-83. https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.2.74

For citation: Maltsev G.N., Kozinov I.A. Transfer of Hyperspectral Video Data of Earth Remote Sensing via Radio Channels of Limited Capacity. Information and Control Systems. 2016;81(2):74-83. (In Russ.) https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.2.74

Просмотров: 24


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)