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

Гос.рег. № 0120.0 511040

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

4.5.1. Применение метода синтеза многосенсорных видеоданных в дистанционном зондировании Земли

Исследованы возможные применения метода синтеза видеоданных съемочных систем различного пространственного разрешения, основанного на разложении всех видеоданных на общем базисе – системе классов, распознаваемых на изображениях, полученных съемочной системой наиболее высокого разрешения. На примере синтеза изображений, полученных в каналах видимого, ближнего ИК, коротковолнового ИК и теплового ИК диапазонов спутниковых многозональных съемочных систем ETM, ASTER и MODIS проиллюстрирована эффективность метода для оценки состояния с.х посевов, минералогических исследований и распознавания гарей. В качестве направлений дальнейших исследований рассматривается синтез оптических и СВЧ видеоданных.

Пример синтезирования изображений MODIS: а – исходное изображение в каналах видимого и ближнего ИК диапазонов (размер пиксела 250 м, R: 0.62-0.67 мкм, G: 0.84-0.88 мкм, B: 0.62-0.67 мкм); б – синтезированное изображение в каналах видимого и ближнего ИК диапазонов (размер пиксела 250 м) и теплового ИК диапазонов (размер пиксела 1000 м): R: 10.7-11.3 мкм, G: 0.84-0.88 мкм, B: 0.62-0.67 мкм.

Если на исходном изображении (а) гари и водные объекты, имеющие низкую яркость, в видимом и ближнем ИК диапазонах, не отличаются друг от друга по спектральным признаком, то на изображении (б), синтезированном с тепловым ИК изображением, теплые гари надежно выделяются по своему красному цвету. При этом существенно, что синтезированное изображение сохраняет резкость исходного изображения, несмотря на более низкое разрешение теплового ИК канала.

4.5.2. Разработка алгоритмов каскадного декодировании для малоизбыточных недвоичных кодов. Исследование характеристик разработанной аппаратуры кодирования на специализированном аппаратно-программном стенде.

Получены характеристики малоизбыточных недвоичных кодов для кодовых скоростей R=7/8 и R=19/20. Для широкого спектра длин кодов от длины n=256 до n=30’000 для указанных кодовых скоростей получены характеристики помехоустойчивости и измерена производительность различных типов процессоров ПК общего назначения при декодировании недвоичными МПД и традиционными декодерами Рида –Соломона (РС).

Результаты изучения производительности и эффективности кодирования на программно-аппаратном стенде показали, что недвоичные МПД оказываются примерно на 3-4 десятичных порядка лучше кодов РС по вероятности ошибки при одновременном более высоком быстродействии символьного (недвоичного) МПД по сравнению с декодерами кодов РС ориентировочно на 1-2 порядка для типичных параметров и до 3-4 десятичных порядков для некоторых важных наборов параметров систем кодирования.

Предложенные коды и символьные МПД оказываются хорошей заменой кодов РС практически во всех сферах применения малоизбыточных кодов, в частности, в сверхбольших специализированных видео- и аудио- базах данных. При этом будет повышена достоверность хранения и обеспечена гарантированная сохранность восстановления любых фрагментов таких баз при практически любой реальной недостаточно высокой надёжности носителей данных, используемых сейчас и в обозримом будущем.

По данной теме в 2008 г. опубликовано 8 работ, а также получен патент на полезную модель.

Исследования поддерживаются грантом РФФИ № 08-07-00078.

Д.т.н. Золотарёв В.В. Тел. 333-45-45 zolotasd@yandex.ru

Публикации по теме:

1. Б.С. Жуков. Синтез видеоданных многозональных съемочных систем различного пространственного разрешения. Всероссийская научно–техническая конференция «Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов». Таруса, 22-25 сентября 2008. Сборник тезисов конференции.

2. Е.Б.Краснопевцева Роль телевизионных систем в исследовании малых тел Солнечной системы с космических аппаратов, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

3. Г.А.Аванесов, Р.В.Гордеев, Б.С.Жуков, Е.Б. Краснопевцева, М.И.Куделин, А.А. Форш Телевизионная система навигации и наблюдения, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

4. Г.А. Аванесов, Б.С. Жуков, Я.Л. Зиман, Е.Б. Краснопевцева, А.А. Форш Задачи, решаемые телевизионной системой навигации и наблюдения в проекте «Фобос-Грунт», Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

5. Т.В.Кондратьева, А.В.Никитин Моделирование изображений Фобоса на основе трехмерной модели и отработка стереосъемки в задачах припланетной навигации, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

6. В.А.Гришин Алгоритмы измерения высоты и компонент скорости по телевизионным изображениям при посадке на Фобос, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

7. Б.С.Жуков, Б.С.Дунаев, С.Б.Жуков Моделирование детальных изображений поверхности Фобоса для отработки задач информационной поддержки посадки на Фобос, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

8. Е.В.Коломеец, В.А.Шамис, С.Б.Жуков, Е.Б. Краснопевцева, А.А. Форш Стенд для наземной отработки Телевизионной системы навигации и наблюдения в проекте «Фобос-грунт» и его программно-математическое обеспечение, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

9. Я.Л.Зиман О проведенных в ИКИ аэрокосмических исследованиях Земли (Исторический экскурс), Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

10. Г.А. Аванесов, Я.Л. Зиман, И.В.Полянский, А.А. Форш Комплекс многозональной спутниковой съемки на КА “Метеор-М”, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г., Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

11. Г.А.Аванесов, И.В.Полянский МСУ-200 - новая космическая многозональная камера среднего разрешения для экоприродного мониторинга, Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

12. Б.С. Жуков, С.Б. Жуков, Я.Л. Зиман, И.B. Полянский, О.В. Бекренев, Л.И. Пермитина Предварительная обработка данных комплекса многозональной спутниковой съемки (КМСС) с космического аппарата (КА) «Метеор-М», Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

13. Е.В.Коломеец Аппаратно-программный комплекс отработки приборов комплекса многозональной спутниковой съемки (КМСС), Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

14. В.А.Ваваев, М.В.Ваваев, И.В.Полянский Радиометрическая градуировка комплекса многозональной спутниковой съемки (КМСС), Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

15. А.С.Василейский, Б.С.Жуков, С.Б.Жуков, А.Н.Куркина, И.В.Полянский Относительная радиометрическая калибровка комплекса многозональной спутниковой съемки (КМСС), Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

16. Б.С.Дунаев, М.М.Железнов, Б.С.Жуков, С.Б.Жуков, Я.Л. Зиман, И.В.Полянский Наземная геометрическая калибровка комплекса многозональной спутниковой съемки (КМСС), Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

17. Я.Л. Зиман Воспоминания о создании и работе в ИКИ самолетной лаборатории моделирования исследований Земли из космоса (Из предыстории оптико-физического отдела), Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

18. Кондратьева Т.В., Никитин А.В. Формирование модельных стереоизображений Фобоса и их фотограмметрическая обработка в задачах припланетной навигации. Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов”. г. Таруса 22–25 сентября 2008 г.

19. А.А. Форш, М.И. Куделин, Т.Ю. Дроздова, Б.С. Новиков, Е.Б. Краснопевцева. Система информационного обеспечения комплекса научной аппаратуры в проекте «Фобос-Грунт». Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов». Россия, Таруса, 22-25 сентября 2008 г.

20. Золотарёв В.В., Овечкин Г.В. Применение многопорогового декодирования для повышения достоверности передачи данных. –В сб.: 15-я Международная научно-техническая конференция «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», Рязань, 2008, с. 3 - 5.

21. Золотарёв В.В., Дмитриева Т.А. Разработка методики улучшения эффективности многопороговых декодеров при работе в канале с неравномерной энергетикой. - В сб.: 15-я Международная научно-техническая конференция «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», Рязань, 2008, с. 39 - 41.

22. Золотарёв В.В. Каскадные схемы МПД декодирования для больших баз данных. – «Мобильные системы», М., с.66-71.

23. Зубарев Ю.Б., Золотарёв В.В., Овечкин Г.В. Обзор методов помехоустойчивого кодирования с использованием многопороговых декодеров. - «Цифровая обработка сигналов», М., 2008, № 1, с.2 -11.

24. Зубарев Ю.Б., Золотарёв В.В. Каскадные схемы декодирования для баз данных на основе МПД. - В сб.: «10 Международная конференция «Цифровая обработка сигналов и её приложения- DSPA-08», М., 2008, с.

25. Золотарёв В.В., Овечкин Г.В. Алгоритмы многопорогового кодирования для гауссовских каналов. – «Информационные процессы», Том 8, М., №1, 2008, с. 68-83.

26. В.В.Золотарёв, Р.Р.Назиров. Сверхнадёжное исправление ошибок на основе МПД алгоритмов для баз данных систем ДЗЗ. В сб.: ИКИ по дистанционному зондированию Земли. (выходит в ноябре 2008 г.)

27. В.В.Золотарёв, Т.А.Дмитриева. Разработка и исследование работы алгоритма многопорогового декодирования с предварительной оценкой ошибочности проверок. Вестник РГРТУ, №2 (выпуск 24), Рязань, 2008,с.7-11