CC BY
94
Пластовая вода после трехфазных сепараторов О-1Д поступает для очистки в резервуар Р-1 (РВС-2000) и далее насосами НПВ откачивается через узел учета воды на КНС.
Также разработана принципиальная технологическая схема ДНС-1 с УПСВ Вынгапуровского месторождения, которая будет опубликована в следующей статье и будут приведены расчеты.
Литература
1. РД 39-0004-90. Руководство по проектированию и эксплуатации сепарационных узлов нефтяных месторождений, выбору и компоновке сепарационного оборудования. М.: Газпромнефть-Муравленко, 2011. С. 53.
2. РД-39-0148070-320-88. Руководство по применению технологии сепарации на месторождениях с подгазовыми зонами. М.: Газпромнефть-Муравленко, 2012. С. 62.
The principle of compression of a signal with H.264/MPEG-4
Malikova Zh. Принцип сжатия сигнала с H.264/MPEG-4 Маликова Ж. Б.
Маликова Жадра Бейсенгалиевна /Malikova Zhadra -магистрант, кафедра радиотехники, электроники и телекоммуникации, Евразийский Национальный университет имени Л. Н. Гумилева, г. Астана, Республика Казахстан
Аннотация: в статье анализируется основной стандарт кодирования видео H.264/MPEG-4. Используя кодек H.264/MPEG-4, можно получить отличное качество изображения при меньшей скорости потока.
Abstract: the article analyzes the main standard of coding of video H.264/MPEG-4. Using the H.264/MPEG-4 codec it is possible to receive excellent quality of the image at a smaller speed of a stream.
Ключевые слова: H.264/MPEG-4, сжатие видеоинформации, кодеры MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.261, H.263.
Keywords: H.264/MPEG-4, compression of a video informatio, MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.261, H.263 coders.
Сейчас трудно представить нашу жизнь без видеоинформации, она составляет неотъемлемую часть в телевидении, кино, мобильных устройствах, интернете. Из-за того, что ширина канала и объем носителей ограничены, запись, хранение и воспроизведение видео в несжатом виде представляются нецелесообразным. Сжатие видео применяется практически всегда. Оно широко используется во многих системах, в том числе для передачи ТВ-сигналов высокой четкости (HD) через спутник, кабель и наземные системы передачи, в системах редактирования видео, видеокамерах, системах безопасности, сетевом видео. А так же в Blu-Ray дисках и в приложениях, работающих в режиме реального времени, таких как видео-чаты, видеоконференции, и системы телеприсутствия.
H.264 MPEG-4 Part 10/AVC — стандарт видеокодирования, предназначенный для достижения высокой степени сжатия видеопотока при сохранении высокого качества. Стандарт H.264/AVC предназначен для технических решений, включающих следующие области применения:
1) кабельное, спутниковое, наземное вещание, вещание с помощью кабельных и DSL модемов;
2) хранение на оптических и магнитных носителях, DVD и т.д.;
3) диалоговые службы, работающие в различных сетях (например, ISDN, Ethernet, LAN, DSL, беспроводные и мобильные сети, а также любые сочетания этих сетей);
4) видео по запросу или службы потокового мультимедиа в различных сетях;
5) MMS (службы мультимедийных сообщений) в различных сетях и т.д. H.264 является результатом совместного проекта группы экспертов по кодированию видео ITU-T и группы экспертов по вопросам кинотехники ISO/IEC (MPEG) [1].
Название H.264 используется со стороны ITU-T, в то время как ISO/IEC дали стандарту название MPEG-4 Part 10/AVC, поскольку он представляет собой новый элемент в их пакете MPEG-4. В пакет MPEG-4, к примеру, входит и MPEG-4 Part 2 - стандарт, применяемый в видеокодерах и сетевых камерах на базе IP-систем. Финальный черновой вариант первой версии стандарта был закончен в мае 2003 года.
H.264, разработанный для исправления некоторых недостатков в предыдущих стандартах сжатия видеоизображений, достигает своих целей благодаря устойчивости к ошибкам, которая позволяет
воспроизводить изображение несмотря на ошибки при передаче данных по различным сетям - малой задержке и получению лучшего качества при более длительной задержке - простой структуре синтаксиса, которая упрощает внедрение стандарта - декодированию на основе точного совпадения, при котором определяется точное количество числовых расчетов, производимых кодером и декодером, что позволяет избежать появления накапливающихся ошибок.
В настоящее время основным стандартом кодирования видео является H.264/MPEG-4 AVC, который с 2003 г. применяется для цифрового видео практически во всех областях. Однако увеличение разнообразных услуг, рост популярности видео высокой четкости, а также появление новых HD форматов (например, с разрешением 4К х 2К или 8К х 4К) предъявляют новые требования к эффективности кодирования, что превосходит возможности кодирования H.264/MPEG-4 AVC. Необходимость в этом появляется еще больше, когда высокое разрешение сопровождается режимом стерео или MultiView (многоракурсность). Кроме того, трафик, используемый видео приложениями для мобильных устройств и планшетных компьютеров, также как передача видео по запросу, представляют серьезные проблемы в современных сетях. Желание получить более высокое качество и разрешение является также результатом появления новых мобильных устройств. Таким образом, сейчас и в перспективе вопрос сжатия видеоинформации является весьма актуальным. В 2013 году была опубликована первая версия нового стандарта кодирования H.265/HEVC, который создавался с целью сменить своего предшественника H.264/AVC. Стандарт HEVC был разработан для применения во всех существующих областях H.264/MPEG-4 AVC. Новый стандарт позволяет сжимать видеоинформацию эффективнее предыдущего, а также позволяет повысить качество видео при одинаковой скорости воспроизведения.
H.264 является результатом совместного проекта группы экспертов по кодированию видео ITU-T и группы экспертов по вопросам кинотехники ISO/IEC (MPEG). ITU-T проводит координацию телекоммуникационных стандартов от имени Международного телекоммуникационного союза. ISO расшифровывается как Международная организация по стандартизации, а IEC - Международная электротехническая комиссия, которая осуществляет надзор за всеми электротехническими, электронными и сопутствующими им технологиями [3].
H.264 также обладает гибкостью, которая позволяет применять его для решения различных задач с самыми разными требованиями к скорости передачи данных. К примеру, в области развлекательного видео (телетрансляции, DVD, спутниковое и кабельное телевидение) H.264 способен обеспечить скорость от 1 до 10 Мбит/с. с большой задержкой, в то время как для телекоммуникационных услуг H.264 может предложить скорость передачи данных менее 1 Мбит/с. с малой задержкой [3].
Кодер H.264 содержит практически те же элементы, что и кодеры MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.261, H.263. В целом сжатие происходит по тем же принципам, хотя во всех основных элементах есть качественные изменения. Это позволило значительно повысить качество кодирования. Кодер включает две ветви обработки видеопотока:
1) канал прямого кодирования, где обработка данных происходит слева направо;
2) канал реконструкции видеоизображения, в нем обработка данных происходит справа налево.
В декодере обработка данных происходит справа налево. На вход кодера поступает кадр Fn. Обработка кадра происходит по макроблокам, соответствующим фрагментам размером 16х16 точек в исходном изображении. Кадры, служащие для прогноза, должны быть предварительно закодированы и восстановлены. В результате вычисляется макроблок остаточных коэффициентов Dn. Этот макроблок поступает в преобразователь, где происходит частотное преобразование остаточных коэффициентов. Частотные коэффициенты квантуются (масштабируются), что позволяет произвести сжатие видеоданных с потерями. Полученный набор преобразованных и квантованных коэффициентов X служит исходным для обратного канала реконструкции данных. В дальнейшем коэффициенты переупорядочиваются в блоке прямого сканирования. В результате коэффициенты выстраиваются в линейный массив в порядке возрастания. Затем происходит энтропийное кодирование упорядоченного массива коэффициентов, что обеспечивает сжатие данных без потерь. Закодированные коэффициенты вместе с дополнительной информацией, требуемой для правильного декодирования макроблока (режима прогноза, коэффициент квантования и т.д.), составляют сжатый битовый поток данных абстрактного сетевого уровня (NAL). Этот поток может передаваться по каналу связи либо быть записан на любой носитель для хранения.
Можно сделать вывод о том, используя новый кодек можно получить одинаковое качество изображения при меньшей скорости потока. Однако новый кодек более ресурсоемкий и на кодирование одного и того же материала уходит в несколько раз больше времени.
Литература
1. Смоленцев Н. К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в МЛТЬЛБ. - М.: ДМК Пресс, 2005. С. 304.
2. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. С. 464.
3. Дворкович А. В. Эффективное кодирование видеоинформации в новом стандарте H.264/AVC. -Труды НИИР, 2005.
Application of Kalman filter in the system of the helicopter type UAV stabilization
Karshov R.
Применение фильтра Калмана в системе стабилизации БПЛА
вертолетного типа Каршов Р. С.
Каршов Роман Сергеевич /Karshov Roman - студент, бакалавр, кафедра систем автоматического управления и контроля,
Национальный исследовательский университет, Московский институт электронной техники, г. Зеленоград
Аннотация: в работе представлены результаты реализации фильтра Калмана. Показана возможность оценки систематической погрешности в измерениях компонента линейной скорости квадрокоптера с помощью фильтра Калмана при наличии шумов измерений.
Abstract: in operation results of implementation of the filter of Kallman are provided. The possibility of an assessment of systematic inaccuracy in measurements of a component of the line speed of the quadcopter by means ofKallman's filter in the presence of noise of measurements is shown.
Ключевые слова: Беспилотный летательный аппарат (БПЛА), квадрокоптер, стабилизация, фильтр Калмана.
Keywords: Unmanned aerial vehicle (UAV), quadcopter, stabilization, the Kalman filter.
С каждым годом беспилотные летательные аппараты (БПЛА) набирают все большую популярность в нашей жизни. Уникальные возможности БПЛА, такие как компактность, высокая мобильность, оперативность в эксплуатации и отсутствие дорогостоящего обслуживания, обуславливают их широкое применение, как в военной сфере, так и в гражданской. БПЛА активно применяются в качестве разведчиков труднодоступных районов, где получение информации подвергает опасности здоровье или жизнь человека. БПЛА обеспечиваются различными сенсорами в качестве полезной нагрузки, с целью получения наиболее полной информации о местности. Расстояние полета зависит от мощности передатчика и емкости батарей.
При написании статьи в качестве БПЛА рассматривался квадрокоптер. Данное устройство представляет собой беспилотный летательный аппарат с четырьмя винтами, вращающимися попарно в противофазе, что необходимо для компенсации крутящего момента. Сложность стабилизации квадрокоптера состоит в том, что он имеет шесть степеней свободы, в то время как управление осуществляется только изменением скорости вращения винтов, что приводит к неустойчивости системы.
Актуальность данной темы вытекает из принципа работы квадрокоптера. Помехи, вызванные внешними факторами, такими как погодные условия, влияют на стабильность управления. Однако при отсутствии внешних помех обеспечить стабилизацию места висения достаточно сложно, ввиду наличия внутренних помех, причиной которых является большой допуск на установку роторов, пропеллеров и несбалансированный вес.
С целью уменьшения помех системы в работе рассматривается фильтр Калмана. Алгоритм фильтра Калмана состоит из двух этапов: предсказание и корректировка [1].На первом этапе происходит предсказание состояний в текущий момент времени, а на втором - корректировка предсказанных значений, полученных с датчика.
Положение квадрокоптера в пространстве характеризуется координатами центра масс
аппарата и тремя углами поворота вокруг осей х b,yb,zb системы координат. Упрощённые уравнения динамики (1) и (2), описывающие движение квадрокоптера в указанных координатах и ориентации осей xb,yb,zb , приведены ниже [2]:
