Главная страница
Навигация по странице:

  • 2.4.1 Критичность к задержке данных при передаче информации

  • 2.5 Расчет радиоканала

  • 2.5.2 Расчет зон радиопокрытия технологии bluetooth

  • ДИПЛОМ. В общей части описаны такие вопросы, как назначение и характеристика проектируемой сети видеомониторинга анализ технической литературы и патентных исследований


    Скачать 1.68 Mb.
    НазваниеВ общей части описаны такие вопросы, как назначение и характеристика проектируемой сети видеомониторинга анализ технической литературы и патентных исследований
    Дата13.12.2022
    Размер1.68 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаДИПЛОМ.docx
    ТипПояснительная записка
    #843921
    страница5 из 9
    1   2   3   4   5   6   7   8   9

    2.4 Анализ стандарта сжатия видеоизображения
    Одним из главных условий является наименьшая ширина полосы на выходе камер при заданном качестве изображения. То есть необходимо максимально уменьшить, сжать объем информации.

    В качестве вычислительного ядра выбранная уличная камера использует фирменный процессор компрессии третьего поколения ARTPEC-2, который осуществляет оцифровку видеосигнала, сжатие его в форматы MJPEG и MPEG-4 и отправку по сети. Благодаря процессору ARTPEC-2 камера осуществляет в режиме реального времени параллельное сжатие и передачу по сети потоков MJPEG и MPEG-4, что позволяет максимально эффективно использовать ресурсы локальной сети. Для удаленного просмотра «живого» видео оптимально подходит MPEG-4; если же возникает необходимость в детальном анализе видео, то можно использовать более ресурсоемкий формат MJPEG.   

    Использование определенного стандарта сжатия информации осуществляется, основываясь на следующих требованиях:

    - повышение степени сжатия при сохранении качества, что влечет за собой выигрыш в битрейте;

    - приемлемое качество видео;

    - критичность к задержке данных при передаче.

    Для обеспечения наименьшей битовой скорости необходимо определить какой из предлагаемых камерой стандартов сжатия лучше («сильнее») сжимает.

    При сжатии происходит устранение пространственной и временной избыточности.

    В данной системе видеоконтроля наблюдение осуществляется за грузопассажирским движением. При расчете зон обзора и расстановки видеокамер было определено, что камеры не оснащены поворотными устройствами и как в следствии находятся в статическом состоянии. Следует, на наблюдаемом перекрестке происходит слабое движение, задний план не меняется. Изменения будут только при движении автотранспорта или людей. Ввиду простоты движения, видеоинформация при обработке не вызовет каких-либо затруднений у кодеков. Таким образом, в каждом кадре видеопотока существует временная избыточность. Для ее устранения используют кодирование видеопотока по стандарту MPEG. Также при такой видеосъемке существует пространственная избыточность, которую в свою очередь устраняют кодированием по стандарту M-JPEG.

    Рассмотрим следующие стандарты кодирования видеопоследовательностей: M-JPEG и MPEG. Для определения различия между ними, введем три типа кадров I, P, B:

    - I- interframe (внутрикадровое кодирование);

    - P-predicted (предсказывание кадра);

    - B-bidirectional (двунаправленное кодирование).

    В стандарте M-JPEG все кадры I типа, то есть происходит только внутрикадровое кодирование. В стандарте MPEG же используются все три типа кадров. Таким образом, в стандарте MPEG помимо внутрикадрового кодирования происходит предсказывание кадра, в котором определяется вектор движения и разность кадров, и двунаправленное кодирование, в котором производится усреднение интенсивности кадров. Таким образом, происходит выигрыш в скорости в несколько раз, то есть повышается степень сжатия при сохранении качества.
    2.4.1 Критичность к задержке данных при передаче информации
    В процессе передачи информации в элементах системы контроля в полке ГАИ возникает задержка поступления их в точку назначения. Влияние задержки данных по времени проявляется в возможности (невозможности) восприятия оператором (человеком) того или иного фрагмента сообщения, в данном случае, цельного видеофрагмента. Так, по субъективным оценкам, для указанных сообщений максимальная величина задержки информации от видеокамер до полка ГАИ не должна превышать 400 мс. Задержка строго определяется восприятием человека и требует передачи пакетов в реальном масштабе времени (с предельно малой задержкой).

    Для выполнения этого условия необходимо определить задержку, за время сжатия данных, и обеспечить ее минимизацию, то есть при выборе кодека помимо скорости и качества выбрать наименьшее время сжатия.

    Основным критерием оценки времени сжатия является неравенство (12):

    , (12)

    где - длительность процесса сжатия информации, сек.;

    - длительность информации, cек.

    Т.е. время сжатия информации должно быть меньше самой длительности информации. Иначе компрессор не будет успевать сжимать поток видеоданных, следует информация для обработки будет накапливаться, а это значит, что условие передачи информации в масштабе реального времени нарушается.


    2.5 Расчет радиоканала
    2.5.1 Расчет необходимого уровня сигнала на входе приемника
    При расчете уровня сигнала на входе радиоприемника важны три фактора:

    - полученный сигнал должен обладать мощностью, достаточной для его обнаружения и интерпретации приемником;

    - чтобы при получении отсутствовали ошибки, мощность сигнала должна поддерживаться на уровне, в достаточной мере превышающем шум;

    - при повышении частоты сигнала затухание возрастает, что приводит к

    искажению.

    Первые два фактора связаны с затуханием интенсивности сигнала и использованием усилителей или ретрансляторов. Для канала связи мощность сигнала передатчика должна быть достаточной для четкого приема. В то же время интенсивность сигнала не должна быть слишком большой, так как в этом случае контуры передатчика или приемника могут оказаться перегруженными, что также приведет к искажению сигнала. Если расстояние между приемником и передатчиком превышает определенную постоянную, свыше которой затухание становится неприемлемо высоким, для усиления сигнала в заданных точках пространства располагаются ретрансляторы, усилители и антенны. Задача усиления сигнала значительно усложняется, если существует множество приемников, особенно если расстояние между ними и передатчиками непостоянно.

    Третий фактор списка известен как амплитудное искажение. Вследствие того, что затухание является функцией частоты, полученный сигнал искажается по сравнению с переданным, что снижает четкость приема. Для устранения этой проблемы используются методы выравнивания искажения в определенной полосе частот. Одним из возможных подходов может быть использование устройств, усиливающих высокие частоты в большей мере, чем низкие.

    Размеры зоны покрытия передатчика будут определяться дальностью связи между передатчиком и приемником bluetooth, уровнем мощности приемника и передатчика.

    Уровень мощности сигнала на входе приемной антенны определяется выражением (13):

    , дБ/мВт, (13)

    где - уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика, дБ/мВт;

    - затухание сигнала при распространении, определяемое по формуле (17) и (20), дБ;

    Lдоп ≈ 15 - дополнительные потери сигнала при распространении на трассе, дБ;

    Bэ ≈ 11,5 - дополнительные потери сигнала при распространении в здании, дБ.

    Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика рассчитывается по формуле (14):

    , (14)

    где pпрд = 20 – уровень мощности передатчика, дБм;

    Вф прд= 0 - потери в фидере антенны передатчика, дБ;

    ВД прд = 0 - потери в дуплексном фильтре на передачу, дБ;

    Вк = 0 - потери в комбайнере (устройство сложения), дБ;

    Gпрд= 2 - коэффициент усиления антенны передатчика в направлении связи, дБ.

    Тогда уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика составит:

    дБ

    Основным условием обеспечения связи будет необходимость превышения уровня мощности сигнала на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности Рпрм мин в дБм, определяемого техническими характеристиками приемника и вычисляемого по формуле (15):

    , (15)

    где ρпрм = -80 - чувствительность приемника, дБм;

    Вф прм = 0 - потери в фидере антенны передатчика, дБ;

    ВД прм = 0 - потери в дуплексном фильтре на прием, дБ;

    КМШУ = 0 - коэффициент усиления антенного тракта для приема, дБ;

    Gпрм= 2 - коэффициент усиления антенны приемника в направлении связи, дБи;

    Ви = 90 - уровень индустриальных помех, дБм.

    Тогда минимально необходимый уровень мощности приемника составит:

    дБ

    Для того чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны Рпрм, превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной антенны Рпрм мин, исходя из чувствительности приемника, необходимо, чтобы выполнялось условие (16):

    , (16)

    где Lдоп - дополнительные потери в радиоканале.

    Они учитываются с целью повышения вероятности обеспечения связи требуемого качества. Дополнительные потери обусловлены целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за неточного совпадения плоскостей поляризации антенн (5-10 дБ); запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе размещения радиолинии и обычно задается в пределах от 5 до 15 дБ; атмосферное поглощение. В проектируемой радиолинии достаточно принять Lдоп = 15 дБ.

    Тогда:

    , дБ

    Если это условие не выполняется значит необходимо добавить усиления на радиолинию, т.е. выбрать антенны с большим коэффициентом усиления и/или использовать дополнительные усилители.
    2.5.2 Расчет зон радиопокрытия технологии bluetooth
    В данном пункте дипломного проекта рассчитываются затухания радиоканала приближенно и более точно по моделям Кся – Бертони и Окамура – Хата.

    Модель Окамура – Хата не учитывает специфику зоны развертывания сети связи, т.е. этажность зданий, ширину улиц. Модель Кся – Бертони более точная, учитывающая потери при распространении в свободном пространстве, затухания при дефракции от крыш близлежащих зданий, потери при многократном переотражении от стен зданий.
    Первое приближение (модель Окамура – Хата)
    Для районов типично городской застройки потери будут определяться выражением (17):

    , дБ, (17)

    где f – рабочий диапазон частот, МГц;

    hпрм и hпрд – высоты подвеса приемной и передающей антенн, м;

    – поправочный коэффициент зависящий от типа местности в которой действует система связи;

    R– расстояние между антеннами, м.
    Для г. Уфа (большой город) поправочный коэффициент определяется выражением (18):

    (18)

    Данные для расчета потерь и результаты вычислений сведены в таблицу 14.

    Таблица 14 - Данные для расчета потерь и результаты вычислений




    Место расположения камер

    hпрм, м

    hпрд, м

    R, м



    L, дБ

    Перекресток

    ул. Пушкина – ул. Театральная

    камера 1

    4,5

    4

    20

    -11,349

    13,8

    камера 2

    4,5

    4

    6

    -11,349

    7,6

    камера 3

    4,5

    4

    21

    -11,349

    14,7

    Перекресток

    ул. Ленина –

    ул. Октябрьской Революции

    камера 1

    4,5

    3

    15

    -11,349

    11,4

    камера 2

    4,5

    3

    3

    -11,349

    17,8

    камера 3

    4,5

    3

    15

    -11,349

    11,4

    Перекресток ул. Менделеева –

    ул. Бакалинская

    камера 1

    4,5

    3

    25

    -11,349

    20,6

    камера 2

    4,5

    3

    30

    -11,349

    23,9

    камера 3

    4,5

    4

    34

    -11,349

    23,2


    Таблица 15 - Результаты вычислений уровня мощности сигнала на входе приемника по модели Окамура-Хата

    Место расположения камер

    L, дБ

    R, м

    Pпрм, дБ

    Перекресток

    ул. Пушкина – ул. Театральная

    камера 1

    13,8

    20

    -18,3

    камера 2

    7,6

    6

    -12,1

    камера 3

    14,7

    21

    -19,2

    Перекресток

    ул. Ленина –

    ул. Октябрьской Революции

    камера 1

    11,4

    15

    -15,9

    камера 2

    17,8

    3

    -22,3

    камера 3

    11,4

    15

    -15,9

    Перекресток ул. Менделеева –

    ул. Бакалинская

    камера 1

    20,6

    25

    -25,1

    камера 2

    23,9

    30

    -28,4

    камера 3

    23,2

    34

    -27,7


    Уточнение зон радиопокрытия (модель Кся – Бертони)



    Рисунок 9- К определению ослабления радиосигнала

    Ослабление сигнала в свободном пространстве в случае, когда антенна передатчика располагается ниже среднего уровня крыш (столбы) определяется по формуле (19):

    , дБ (19)

    Суммарное ослабление в дБ на радиолинии определяется из соотношения (20):

    , (20)

    где R - расстояние между антеннами, м;

    λ = 1,25·105 - длина волны, м;

    - высота подвеса антенны передатчика относительно средней высоты здания, м;

    h0 = 10 - средний уровень крыш, м;

    - среднее погружение антенны приемника относительно средней высоты окружающих зданий, м;

    ,

    где х ≈ 20 – расстояние по горизонтали между антенной приемника и кромкой крыши, на которой дефрагментирует волна, м.

    ,

    где d = 0 - средний интервал между кварталами, м.

    Данные для расчета потерь и результаты вычислений сведены в таблицу 16.

    Таблица 16 - Данные для расчета потерь и результаты вычислений




    Место расположения камер

    hпрм, м

    hпрд, м

    R, м

    ∆hв/

    ∆hм, м

    L, дБ

    Перекресток

    ул. Пушкина – ул. Театральная

    камера 1

    4,5

    4

    20

    -20/19,5

    78,7

    камера 2

    4,5

    4

    6

    -20/19,5

    89,2

    камера 3

    4,5

    4

    21

    -20/19,5

    78,3

    Перекресток

    ул. Ленина –

    ул. Октябрьской Революции

    камера 1

    4,5

    3

    15

    -21/19,5

    81,2

    камера 2

    4,5

    3

    3

    -21/19,5

    95,2

    камера 3

    4,5

    3

    15

    -21/19,5

    81,2



    Продолжение таблицы 16

    Перекресток ул. Менделеева –

    ул. Бакалинская

    камера 1

    4,5

    3

    25

    -21/19,5

    76,8

    камера 2

    4,5

    3

    30

    -21/19,5

    75,2

    камера 3

    4,5

    4

    34

    -20/19,5

    74,1


    Таблица 17 - Результаты вычислений уровня мощности сигнала на входе приемника по модели Кся – Бертони

    Место расположения камер

    L, дБ

    R, м

    Pпрм, дБ

    Перекресток

    ул. Пушкина –

    ул. Театральная


    камера 1

    78,7

    20

    -83

    камера 2

    89,2

    6

    -94

    камера 3

    78,3

    21

    -83

    Перекресток

    ул. Ленина –

    ул. Октябрьской Революции


    камера 1

    81,2

    15

    -86

    камера 2

    95,2

    3

    -100

    камера 3

    81,2

    15

    -86

    Перекресток

    ул. Менделеева –

    ул. Бакалинская


    камера 1

    76,8

    25

    -81

    камера 2

    75,2

    30

    -80

    камера 3

    74,1

    34

    -79


    Результаты расчетов зон радиопокрытия технологии bluetooth представлены в приложениях М, Н, П, Р, С, Т, У, Ф, Х.
    1   2   3   4   5   6   7   8   9


    написать администратору сайта