ЖУРНАЛ СТА 4/2020

конференц-связи, обеспечивая работу пользователя практически в реальном времени. В системах наблюдения малая задержка важна при панорамировании, наклоне и масштабировании изображе- ния. Длительные задержки ограничи- вают уровень масштабирования (уве- личения) и возможности перемещения камеры (панорамирование/наклон). Уменьшение задержки прохождения сигнала туда и обратно улучшает эти возможности, обеспечивая при этом более естественное восприятие изобра- жения пользователями. Это именно то, что подразумевается под термином «за- мыкание цикла». Те же самые факторы играют роль и в случае ведения оператором беспилот- ного наземного транспортного средства с дистанционным управлением (UGV – Unmanned Ground Vehicle). Как прави- ло, для таких телеопераций допустимая скорость автомобиля, рельеф местно- сти, управляемость – всё напрямую связано с задержкой видео: чем более реалистичную картину передаёт объ- ектив камеры на экран компьютера «стекло в стекло», тем более совершен- ным будет UGV (рис. 1). Изображение с прямых широких до- рог с медленным движением легко адаптировать к длительным задержкам. Напротив, если вы переместите робота на узкую горную тропу и попросите уда- лённого водителя идти в ногу с осталь- ной частью конвоя, не упав с обрыва, игра станет совершенно другой. Теле- управление быстрым UGV требует, что- бы оператор видел в точности ту карти- ну, которая открывается перед транс- портным средством, и он должен видеть это без какой-либо заметной задержки. Появление видеокодеков с низкой за- держкой и программного обеспечения видео устраняет эту проблему из цепоч- ки передачи сигнала. То же самое отно- сится и к другим беспилотным транс- портным средствам, независимо от то- го, работают ли они в воздухе, под во- дой или на орбите. Возможно, не менее важным, чем рас- ширение границ мобильности беспи- лотных транспортных средств, факто- ром являются дополнительные возмож- ности их применения, ставшие доступ- ными благодаря сочетанию видео с ультранизкой задержкой и виртуозно- го управления. Вместо того чтобы раз- рушить устройство IED (Improvised Explosive Device – самодельное взрыв- ное устройство) с помощью контроли- руемой детонации, комбинация малой задержки с эффективным управлением позволяет техническим специалистам EOD (Explosive ordnance disposal – лик- видация взрывных устройств) безопас- но обезвредить угрозу на месте (рис. 2). Это предотвращает возможный ущерб и сохраняет важные улики, необходимые для задержания и судебного преследо- вания производителя бомбы. Однако такой подход требует деликатных и очень точных манипуляций, которые невозможно было бы выполнить при наличии ощутимых задержек обратной связи. Нетрудно представить себе по- добное приложение, которое использу- ется для дистанционной хирургии (те- лемедицина), где требуется аналогич- ная комбинация точных манипуляций и опыта хирурга. Итак, какие же компоненты доступ- ны разработчикам для реализации опи- санных систем? Далее мы кратко рас- смотрим варианты передачи видео об- ратной связи с низкой задержкой и по- кажем, что сжатие цифровых данных является наиболее целесообразным вы- бором при условии, что возникающие аппаратные проблемы с задержкой ре- шаются должным образом. Затем мы увидим, как компоненты со сверхниз- кой задержкой могут быть интегрирова- ны с соответствующим аппаратным обеспечением для создания практиче- ских систем обратной связи. Рассмот- ренные принципы проиллюстрируем четырьмя примерами из практики. В АРИАНТЫ ПЕРЕДАЧИ ВИДЕО С НИЗКОЙ ЗАДЕРЖКОЙ Самый простой подход – полностью избежать задержки, посылая аналого- вое видео PAL/NTSC прямо с камеры через коаксиальный кабель в пункт дис- танционного управления. Он таит в се- бе недостатки, связанные с аналоговы- ми технологиями: ухудшение качества сигнала на больших расстояниях, от- сутствие гибкости, сложности передачи для крупных установок, содержащих более одной видеоинсталляции или точки удалённого управления. Однако при возможных скоростях передачи данных такой подход даёт минималь- ную задержку. К недостаткам следует отнести и необходимость кабельного соединения, что совершенно недопу- стимо при реализации любых решений телеуправления или дистанционного присутствия, поэтому данный пример лишь иллюстрирует эволюцию удалён- ного видео, но не представляет практи- ческой ценности в свете современных требований. Для беспроводного дистанционного присутствия необходима передача ви- деоданных по беспроводному соедине- нию (Cord-Cutting). Это, в свою оче- редь, требует представления данных для передачи в цифровом формате. Видео в форматах PAL/NTSC оцифровывается легко и с минимальной задержкой, но только если изображение предвари- тельно не сжато, это оцифрованное не- обработанное видео превышает полосу пропускания доступных каналов беспро- водной связи. Для одного канала несжа- того видео стандартной чёткости требу- ется полоса пропускания 105 Мбит/с (к слову, для несжатого видео высокой чёткости требуется около 1,5 Гбит/с). Но даже если полоса пропускания удовлетворяет требованиям, чем уˆже полоса пропускания при данном уров- не мощности, тем выше будет энер- гоэффективность беспроводной линии связи. Следовательно, выделение ши- рокой полосы пропускания для переда- чи видео, как правило, затруднительно, а даже если это возможно, такой подход значительно увеличивает стоимость си- стемы и снижает производительность РЧ-оборудования. К счастью, требуемая для передачи видео полоса пропускания может быть уменьшена путём сжатия данных с ис- пользованием стандартизированного формата, каким является, например, H.264. Однако дополнительная обра- ботка сигнала приводит к задержке, как за счёт сжатия на стороне камеры, так и за счёт декодирования и отображения на пульте дистанционного управления или на стороне клиента. Аппаратное сжатие/декомпрессия с ограниченной пропускной способностью могут вызы- АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А / ОТОБ РАЖЕ НИЕ ИНФОРМАЦИИ Рис. 2. Для подобных применений минимальные задержки видео жизненно важны СТА 4/2020 77 www.cta.ru