Каталог охранных устройств
Контакты
СТАТЬИ

Помехоустойчивость видеонаблюдения

 

Главными требованиями к средствам передачи сигналов цифрового телевизионного видеонаблюдения по стандартным каналам связи являются использование существующих каналов связи и обеспечение при этом высокой помехоустойчивости.

Как известно, цифровая информация передается в виде последовательности двоичных символов - единиц и нулей. Из двоичных символов состоят кодовые комбинации, каждая из которых содержит информацию о букве, цифре или, в случае передачи телевизионного сигнала, о значении одного отсчета этого сигнала.

В результате действия шумов и помех отдельные двоичные символы, составляющие изображение охраняемого объекта, могут быть приняты с ошибкой. Интенсивность ошибок характеризуется их относительной частотой, показывающей вероятность того, что принятый отдельный двоичный символ ошибочен. Ошибки могут, быть одиночные и пакетные (групповые). Одиночные ошибки не зависят друг от друга. Пакетные ошибки искажают сразу несколько соседних двоичных символов по определенному закону. Например, вследствие действия достаточно продолжительной импульсной помехи несколько идущих подряд двоичных символов становятся равными 0 или 1, что будет воспринято на мониторе охраны, как сплошная темная или светлая полоса на изображении объекта.

Основные причины возникновения ошибок:

  • действие аддитивного шума, в основном проявляющееся во входных каскадах приемной аппаратуры;
  • индустриальные и атмосферные помехи, возникающие в результате различных электрических разрядов;
  • помехи, создаваемые злоумышленниками при помощи радиопередатчика, работающего в той же полосе частот, что и беспроводная система видеонаблюдения;
  • многолучевое распространение радиоволн, возникающее из-за отражений от зданий и сооружений и от поверхности земли.

Повышение помехоустойчивости охранного видеонаблюдения требует кодирования видеоинформации помехоустойчивыми кодами.

Увеличение мощности передатчика, увеличение усиления антенны, применение в приемниках беспроводного телевизионного видеоконтроля малошумящих усилителей и охлаждение входного каскада приемника, рациональное планирование использования радиоканалов и помехоустойчивое кодирование – вот те методы, которые направлены на повышение надежности функционирования сложных систем охранного телевидения.

Однако эти методы имеют ограничения, связанные с реальными техническими возможностями, конечной шириной доступного диапазона длин волн, стоимостью аппаратуры и т. д. В случае передачи цифровых сигналов видеонаблюдения значительное повышение помехоустойчивости может быть достигнуто путем применения помехоустойчивого кодирования.

Для уменьшения влияния пакетных ошибок применяется скремблирование (перемежение или перемешивание). Данные, перед передачей по каналу связи, переставляются в заданном порядке, а в приемной части восстанавливается исходный порядок, т. е. выполняется дескремблирование. При этом пакетная ошибка, возникшая в канале связи, например, в результате направленного облучения видеокамеры наблюдения лазером, превращается в набор рассредоточенных во времени одиночных ошибок, которые проще обнаруживаются и исправляются с помощью помехоустойчивого кодирования. В результате дескремблирования восстанавливается исходный порядок битов. Искаженные биты рассредоточиваются. Однако, как будет показано ниже, одиночные ошибки значительно легче исправляются с помощью корректирующих кодов.

Скремблирование используется и для шифровки передаваемых данных видеонаблюдения, так как восстановить правильный порядок следования битов при дескремблировании можно только обладая информацией о правилах перестановки битов.

Рассмотрим теперь общий вопрос о возможности одновременного выполнения требований эффективного использования полосы частот канала связи и обеспечения помехоустойчивости видеонаблюдения. В определенной мере эти требования взаимно противоположны.

Пусть, например, для повышения эффективности использования полосы частот в каждый момент времени сигнал, в канале связи системы охранного телевидения, будет иметь не 2, а 4 или более возможных значений. В случае применения амплитудной модуляции это достигается наличием соответствующего количества уровней амплитуды несущей, при частотной модуляции должно быть соответствующее количество возможных значений частоты, при использовании фазовой модуляции - возможных значений фазы сигнала и так далее. В общем случае можно сказать, что должен быть расширен алфавит символов в канале связи цифровой системы видеонаблюдения.

Очевидно, что при этом ухудшится помехоустойчивость системы теленаблюдения, так как приемник должен будет одновременно различать не 2, а 4 или более значений сигнала. Чтобы обеспечить уверенное различение требуемого количества уровней сигнала необходимо увеличивать отношение сигнал/шум в канале связи, т. е. наращивать мощность передатчика. Это соответствует основным положениям теории связи - для увеличения пропускной способности канала связи при фиксированной ширине полосы частот необходимо повышать отношение сигнал/шум". Помехоустойчивое кодирование передаваемой информации позволяет в приемной части системы обнаруживать и исправлять ошибки. Коды, применяемые при помехоустойчивом кодировании, называются корректирующими кодами или кодами, исправляющими ошибки. Если применяемый способ кодирования сигнала цифровой системы видеонаблюдения позволяет обнаружить ошибочные кодовые комбинации, то в случае приема "зашумленного" изображения можно заменить принятый с ошибкой элемент изображения на предыдущий принятый элемент или на соответствующий элемент предыдущей строки или предыдущего кадра. При этом заметность искажений на экране монитора оператора видеонаблюдения существенно уменьшается. Такой способ называется маскировкой ошибки. Более совершенные корректирующие коды позволяют не только обнаруживать, но и исправлять ошибки. Как правило, корректирующий код может исправлять меньше ошибок, чем обнаруживать. Число ошибок, которые корректирующий код может исправить в определенном интервале последовательности двоичных символов, например, в одной кодовой комбинации, называется исправляющей способностью кода.

Один из самых простых и известных примеров помехоустойчивого кодирования в системах теленаблюдения - проверка на четность. В каждую кодовую комбинацию вводится один дополнительный (контрольный или проверочный бит) двоичный символ единицы, если сумма единиц в исходной кодовой комбинации равна нечетному числу, и равный нулю в противоположном случае.

Если в приемной части системы теленаблюдения один из двоичных символов кодовой комбинации принят с ошибкой, значение контрольного бита не будет удовлетворять указанному правилу. Это несоответствие будет обнаружено специальной схемой приемного оборудования охранного телевидения и станет признаком того, что произошла ошибка. Таким образом, проверка на четность позволяет обнаруживать одиночные ошибки, но не позволяет их исправлять.

Для исправления одиночных ошибок необходимо, чтобы кодовое расстояние между любыми двумя разрешенными кодовыми комбинациями корректирующего кода было не менее трех. В этом случае принятая запрещенная кодовая комбинация заменяется ближайшей к ней разрешенной кодовой комбинацией. Так как ошибки одиночные, то переданная разрешенная кодовая комбинация отстоит от принятой запрещенной кодовой комбинации на единицу, а остальные разрешенные кодовые комбинации - не менее чем на две единицы. В этом случае ошибка надежно исправляется.

В телевизионных системах охраны большое значение имеет возможность коррекции пакетных ошибок, искажающих сразу несколько соседних двоичных символов. Кроме того, при выборе кода системы цифрового охранного телевидения необходимо учитывать сложность построения декодера, так как декодер должен быть в каждом телевизионном мониторе охраны.

Большинство разработок систем цифрового охранного телевидения для обеспечения помехоустойчивой передачи телевизионных видеосигналов по каналу связи используют коды Рида-Соломона.

Корректирующие коды разделяются на блочные и сверточные. Кодирование и декодирование осуществляются всегда в пределах одной кодовой комбинации, а в сверточных кодах непрерывно над последовательностью двоичных символов.

Блочные коды систем телевизионной охраны бывают разделимые и неразделимые. В разделимых кодах можно в каждой кодовой комбинации указать, какие двоичные символы зашифрованного видеосигнала и телеметрии являются информационными, а какие - проверочными. В неразделимых кодах такая возможность отсутствует.

Следующая ступень классификации помехоустойчивых кодов охранного телевидения - систематические коды. Они отличаются тем, что в них проверочные двоичные символы формируются как линейные комбинации информационных символов.  Перейдем к знакомству с циклическими кодами. Свойства этих кодов позволяют в достаточно компактной и ясной форме изложить правила как получения самого кода, так и построения декодера приемника монитора для него. При использовании циклических кодов кодирующие и декодирующие устройства можно строить в виде сдвиговых регистров с обратными связями через сумматоры "по модулю два". Различные виды циклических кодов получаются с помощью различных производящих полиномов. Существует развитая математическая теория этого вопроса. Среди большого количества циклических кодов к числу наиболее эффективных и широко используемых в сетях видеонаблюдения относятся БЧХ - коды (Бозе – Чоудхури - Хоквингема).

Коды Рида-Соломона используются, как правило, вместе с каким-либо простым корректирующим кодом, выходные кодовые комбинации которого являются элементами для кода Рида-Соломона, например в европейском стандарте цифрового телевидения DVB используется код Рида-Соломона (внешнее кодирование), записываемый как (204, 188, 8), где 188 - число байтов в пакете транспортного потока MPEG-2, 204 - число байтов в пакете после добавления проверочных символов, 8 - минимальное кодовое расстояние между допустимыми кодовыми комбинациями. Другой широко используемый в цифровом телевидении и других цифровых системах передачи информации класс кодов - коды с решетчатой структурой. Эти коды относятся к сверточным и преобразуют входную бесконечную последовательность двоичных символов в выходную бесконечную последовательность двоичных символов, в которой на каждый символ входной последовательности приходится более одного символа.

Источник: портал о видеонаблюдении panasonicvideo.ru


Принципы обнаружения пожара
Жидкокристаллические мониторы систем видеонаблюдения
Антенны мобильных комплексов CCTV
Охрана периметра. Датчики положения
Охрана периметра. Радиолучевые двухпозиционные средства обнаружения
Охрана периметра. Радиолучевые однопозиционные средства обнаружения
Охрана периметра. Сейсмические средства обнаружения
Охрана периметра. Пассивные инфракрасные облучатели
Комбинированные извещатели (СВЧ+ИК)
Алгоритмы сжатия
Передача по оптоволокну
Кодеки, кодеры, декодеры
Мультиплексирование и демультиплексирование в сетях CCTV
Помехоустойчивость видеонаблюдения
Охрана периметра. Инфракрасные активные двухпозиционные камеры
Вариообъективы
Объективы
Мегапиксельные объективы
Вариообъективы "день/ночь"
Охрана периметра
Антивандальные видеокамеры
Web – видеокамеры
Сетевые видеокамеры
Скоростные купольные видеокамеры
Охрана периметра. Мобильные беспроводные комплексы
Видеокамеры
Миниатюрные видеокамеры
Черно-белые видеокамеры
Цветные видеокамеры
Тепловизионные видеокамеры

Страницы: 1 2 3 4

Все документы предоставлены для ознакомления!
Перепечатка материалов сайта возможна только с письменного разрешения администрации сайта!

Тел./Факс:
Рейтинг@Mail.ru  Яндекс цитирования 
Продвижение сайта - Synergy Alliance