СИСТЕМА ЗАПИСИ, ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ВИДЕО С БОРТА ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2025 года по МПК B64D47/08 B64D45/00 

Настоящее техническое решение относится к области передачи видеоинформации радиотехническими средствами и, более конкретно, к передаче видеоинформации с пилотируемого или беспилотного воздушного судна в наземный приемный пункт.

Известен «комплекс бортовых средств цифровой связи» патент рф №2016143882, опубликован 13.11.2017. Аналог содержит блок переключения интерфейсов, подключенный двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам блока управления, первый и второй приемопередатчики ОВЧ-диапазона, первый и второй приемопередатчики ВЧ-диапазона, шину управления блока управления, подключенную к входу блока переключения интерфейсов, модулятор-демодулятор(модем), соединенный двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами блока управления и блока переключения интерфейсов, антенну ВЧ-диапазона, антенну ОВЧ-диапазона, первый выход управления блока переключения интерфейсов соединен с модемом, второй выход управления блока переключения интерфейсов - с входом первого приемопередатчика ОВЧ-диапазона, третий выход управления блока переключения интерфейсов - с входом второго приемопередатчика ОВЧ-диапазона, четвертый выход управления блока переключения интерфейсов - с входом первого приемопередатчика ВЧ-диапазона, пятый выход управления блока переключения интерфейсов - с входом второго приемопередатчика ВЧ-диапазона, вход/выход пульта управления и индикации связан с соответствующим входом/выходом блока управления, низкочастотный вход/выход блока управления является первым входом/выходом комплекса, низкочастотный вход/выход блока переключения интерфейсов является вторым входом/выходом комплекса, отличающийся тем, что дополнительно введены вторая антенна вч-диапазона, вторая антенна ОВЧ-диапазона, вычислительное устройство ВЧ-диапазона, подключенное двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу блока переключения интерфейсов, вычислительное устройство ОВЧ-диапазона, подключенное двухсторонними связями к соответствующему входу/выходу блока переключения интерфейсов, при этом первая и вторая антенны ВЧ-диапазона подключены к соответствующим высокочастотным входам/выходам первого и второго приемопередатчиков ВЧ-диапазона соответственно, а первая и вторая антенны ОВЧ-диапазона подключены к соответствующим высокочастотным входам/выходам первого и второго приемопередатчиков ОВЧ-диапазона. Изобретение относится к бортовым радиосистемам обмена данными и может быть использовано для информационного обмена, например, между воздушными средствами и наземными комплексам в каналах радиосвязи ОВЧ- и ВЧ-диапазонов. Для повышения помехоустойчивости и дальности радиосвязи это устройство оснащено двумя независимыми радиотрактами ВЧ- и ОВЧ-диапазонов, состоящими из двух антенн, двух приемо-передающих устройств, двух вычислительных устройств ВЧ- и ОВЧ-диапазонов соответственно. Применение двух независимых радиотрактов в одном устройстве приводит к значительному увеличению массы и габаритов устройства, а также снижает его энергетическую эффективность, что является существенным недостатком для устройств, устанавливаемых на борту воздушного судна. Также за счет использования двух частотных диапазонов ВЧ- и ОВЧ-устройство не обеспечивает высокую эффективность использования частотного ресурса.

Наиболее близкой является система, описанная в патенте рф №2004123857/22 «система записи, хранения и передачи видео и/или аудио информации с борта воздушного судна», опубликован 10.01.2005. Известная система содержит цветную или черно-белую видеокамеру, подключенную к входу передатчика по витой паре, выход которого через витую пару соединен с приемником сигнала по витой паре, выход которого подключен ко входу видеорегистратора и видеомультиплексора, бортовой жк-монитор, подключенный к первому выходу видеорегистратора, радиомодем передачи данных, подключенный ко второму выходу видеорегистратора, авиационный абонентский терминал, подключенный к третьему выходу видеорегистратора, пульт тревожной сигнализации и отображения информации, радиомодем приема данных, подключенный ко входу пульта управления и отображения информации.

Недостаток известной системы состоит в малой дальности радиосвязи между воздушным судном и наземным приемным пунктом за счет передачи несжатой видеоинформации по радиоканалу. Передача несжатой видеоинформации требует соответствующего расширения ширины полосы занимаемых частот. Это приводит к известным сложностям, в первую очередь к уменьшению отношения сигнал/шум на входе приемника, оказывающего определяющее влияние на дальность радиосвязи. В известной системе на борту воздушного судна несжатый видеоинформационный сигнал с выхода видеокамер через витую пару поступает непосредственно в видеорегистратор и на радиомодем передачи данных. В наземном приемном пункте известной системы принятый несжатый видеоинформационный сигнал с выхода радиомодема приема данных поступает на пульт приема и отображения данных.

Задача предлагаемого технического решения состоит в увеличении дальности радиосвязи путем уменьшения полосы занимаемых радиочастот. Уменьшение полосы занимаемых радиочастот, в свою очередь, достигается за счет уменьшения битовой скорости видеоинформационного сигнала путем сжатия информации. Поставленная задача решается тем, что в известную систему записи, хранения и передачи видео- и/или аудиоинформации с борта воздушного судна дополнительно введены блоки компрессора и декомпрессора цифрового видеосигнала.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого технического решения. Система содержит цифровую видеокамеру 1, передатчик цифрового видеосигнала по кабельной сети 2, приемник цифрового видеосигнала по кабельной сети 3, компрессор цифрового видеосигнала 4, мультиплексор видео 5, видеорегистратор 6, радиомодем передачи данных 7, передающую антенну 8, приемную антенну 9, радиомодем приема данных 10, декомпрессор видео 11, пульт управления и отображения видео 12. Выход цифровой видеокамеры 1 соединен с входом передатчика цифрового видеосигнала по кабельной сети 2, выход которого через кабельную сеть соединен с входом приемника цифрового видеосигнала по кабельной сети 3, выход которого соединен с компрессором цифрового видеосигнала на основе стандарта сжатия видео 4, выход которого соединен с первым входом мультиплексора видео 5, первый выход которого соединен с видеорегистратором 6, второй выход мультиплексора видео соединен с входом радиомодема передачи данных 7, выход которого соединен с передающей антенной 8, приемная антенна 9 соединена с входом радиомодема приема данных 10, выход которого соединен с входом декомпрессора цифрового видеосигнала, выполненного на основе стандарта сжатия видео 11, выход которого соединен с входом пульта управления и отображения видео 12.

Система записи, хранения и передачи видео с борта воздушного судна работает следующим образом.

На борту воздушного судна несжатый цифровой видеосигнал с цифровой камеры 1 через кабельную сеть 2 и приемник цифрового видеосигнала 3 поступает на вход компрессора цифрового видеосигнала 4. С выхода компрессора сжатый цифровой видеосигнал поступает на один из входов мультиплексора видео 5. С первого выхода мультиплексора видео объединенный с нескольких цифровых камер сжатый цифровой видеосигнал поступает на видеорегистратор 6, который производит запись видеоинформации на носитель. Со второго выхода мультиплексора видео объединенный с нескольких цифровых камер сжатый цифровой видеосигнал поступает на радиомодем передачи данных 7, который производит преобразование цифрового видеопотока в радиосигнал, который через передающую антенну 8 передается в наземный приемный пункт.

В наземном приемном пункте излученный радиосигнал принимается антенной 9 и передается на вход радиомодема приема данных 10. С выхода радиомодема принятый сжатый цифровой видеопоток поступает на вход декомпрессора цифрового видеосигнала 11, с выхода которого несжатый цифровой видеосигнал поступает на пульт управления и отображения видео 12.

Эффективность предложенного технического решения можно показать следующим путем.

Затухание радиосигнала на трассе воздушное судно-наземный приемный пункт при условии прямой видимости (о. И. Яковлев. Распространение радиоволн. М.: - ленанд, 2009):

(1), где - несущая частота радиоканала, - расстояние между воздушным судном и наземным приемным пунктом.

Если летательный аппарат и приемный наземный пункт находятся на максимальном расстоянии, при котором возможна радиосвязь, затухания в радиоканалеможно записать как:

(2), где - выходная мощность передатчика радиомодема передачи данных, - чувствительность приемника радиомодема приема данных, - сумма коэффициентов усиления приемной и передающей антенн.

Из выражений 1 и 2 следует:

.

Выразим чувствительность приемника радиомодема приема данных через полосу радиосигнала (н. Н. Буга. Радиоприемные устройства. М.: - радио и связь, 1986):

(4), где - пороговое отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума, при котором возможен прием сигнала, - исходная ширина полосы радиосигнала.

Уменьшение объема передаваемой видеоинформации за счет применения компрессора цифрового видеосигнала позволяет уменьшить битовую скорость, что приводит к уменьшению ширины полосы радиосигнала:

(5), где - коэффициент сжатия видеоинформации компрессором цифрового видеосигнала.

Из выражений 3 и 5 следует:

, или

Как видно из выражения 7, дальность радиосвязи пропорциональна коэффициенту сжатия информации , то есть при увеличении коэффициента сжатия видеоинформации компрессором цифрового видео и при постоянных характеристиках радиотракта увеличивается дальность радиосвязи.

Изобретение относится к системам хранения и передачи видеоинформации с борта пилотируемого или беспилотного воздушного судна. Система содержит цифровую видеокамеру, передатчик цифрового видеосигнала по кабельной сети, приемник цифрового видеосигнала по кабельной сети, мультиплексор видео, видеорегистратор, радиомодем передачи данных, передающую антенну. Наземный приемный пункт содержит приемную антенну, радиомодем приема данных, пульт управления и отображения видео. В состав системы дополнительно введены компрессор цифрового видеосигнала бортовой части компонентов и декомпрессор цифрового видеосигнала наземного приемного пункта. Вход компрессора цифрового видеосигнала соединен с выходом приемника цифрового видеосигнала по кабельной сети, выход компрессора цифрового видеосигнала соединен с первым входом мультиплексора видео, вход декомпрессора цифрового видеосигнала соединен с выходом радиомодема приема данных, выход декомпрессора цифрового видеосигнала соединен с входом пульта управления и отображения видео. Технический результат – увеличение дальности радиосвязи между воздушным судном и наземным приемным пунктом. 1 ил.

Система записи, хранения и передачи видео с борта воздушного судна, выполненная в составе бортовой части компонентов, связанной с наземным приемным пунктом, причем бортовая часть компонентов, включающая регистратор-передатчик, содержит по меньшей мере одну цифровую видеокамеру, передатчик цифрового видеосигнала по кабельной сети, приемник цифрового видеосигнала по кабельной сети, мультиплексор видео, видеорегистратор, радиомодем передачи данных, передающую антенну, а наземный приемный пункт содержит приемную антенну, радиомодем приема данных, пульт управления и отображения видео, причем выход цифровой видеокамеры соединен с входом передатчика цифрового видеосигнала по кабельной сети, выход которого через кабельную сеть соединен с входом приемника цифрового видеосигнала по кабельной сети, выход которого соединен с первым входом мультиплексора видео, первый выход которого соединен с видеорегистратором, второй выход мультиплексора видео соединен с входом радиомодема передачи данных, выход которого соединен с передающей антенной, приемная антенна соединена с входом радиомодема приема данных, выход которого соединен с входом пульта управления и отображения видео, отличающаяся тем, что в состав системы дополнительно введены компрессор цифрового видеосигнала бортовой части компонентов и декомпрессор цифрового видеосигнала наземного приемного пункта, причем вход компрессора цифрового видеосигнала соединен с выходом приемника цифрового видеосигнала по кабельной сети, выход компрессора цифрового видеосигнала соединен с первым входом мультиплексора видео, вход декомпрессора цифрового видеосигнала соединен с выходом радиомодема приема данных, выход декомпрессора цифрового видеосигнала соединен с входом пульта управления и отображения видео.