Проект направлен на создание отечественного программно-аппаратного комплекса (ПАК) для передачи FPV-видеопотока и управления беспилотными аппаратами, в т.ч. безэкипажными катерами, в условиях нестабильных и ограниченных по пропускной способности каналов связи.

Цель проекта — определить условия устойчивой передачи видеопотока с использованием ПАК на базе нейросетевого кодека видеосжатия в каналах связи с ограниченной пропускной способностью, задержками и потерями пакетов.

Ключевые особенности:

- нейросетевой видеокодек с максимальным сжатием;

- подстройка параметров кодирования под доступную полосу при ухудшении характеристик сети;

- специализированный транспортный протокол;

- передача видео и команд управления в отсутствие связи и вдали от пилота, в т.ч. по КВ- и УКВ-радиоканалам (единственный способ передачи в отсутствие другой связи, конкурентное преимущество: отсутствует у аналогов);

- минимальная задержка при передаче данных: через геостационарный спутник – 0,5 сек, через сети мобильной связи – 0,1 сек, через радиоканалы - менее 0,1 сек;

- решение задач за десятки, сотни и тысячи километров: наблюдение, ретрансляция, управление.

В ходе эксперимента планируется установить зависимости между фактическим битрейтом видеопотока (количеством бит, используемых для передачи и обработки данных в единицу времени) и качеством восстановленного изображения. К измеряемым параметрам относятся фактический битрейт видеопотока, задержка доставки вкадров, частота кадров, разрешение кодирования и качество восстановленного изображения.

Полученные результаты будут использованы для формирования требований к разделу стандарта в области коммуникаций беспилотных систем, определяющего требования к передаче видеоданных в условиях нестабильных каналов связи.

Для достижения цели эксперимента планируется решить следующие задачи:

1. Провести испытания передачи видеопотока с использованием ПАК на базе нейросетевого видеокодека в различных условиях функционирования канала связи. Измеримым результатом станет набор экспериментальных данных, характеризующих работу системы.
2. Выполнить передачу видеопотока при различных параметрах канала связи и зафиксировать основные характеристики работы системы. В ходе испытаний будут регистрироваться фактический битрейт видеопотока, частота кадров, разрешение декодированного изображения. Измеримым результатом станет зависимость характеристик видеопотока от условий передачи данных.
3. Провести оценку качества восстановленного видеопотока на принимающей стороне. В рамках оценки будут фиксироваться визуально наблюдаемые артефакты, искажения изображения, подвисания видеопотока. Измеримым результатом станет описание качества работы системы в различных режимах передачи и выявление условий, при которых качество изображения становится недостаточным для практического применения.
4. Выполнить оценку задержки передачи видеопотока от источника изображения до принимающей стороны. Измеримым результатом станет оценка задержки видеопередачи в различных условиях работы системы и её зависимости от параметров канала связи.

Эксперимент является:

- по типу применения беспилотного аппарата - связным (ретрансляция, передача данных, телеметрия);

- по характеру результатов - количественным (позволяет не только зафиксировать явление, но и выявить математические связи между факторами);

- по условиям проведения - натурным (проводится на реальных объектах в реальных условиях, используется для испытаний готовых систем);

- по целям исследования - контролирующим (направлен на изучение влияния внешних воздействий на объект с учетом его состояния и ожидаемого эффекта);

- по количеству варьируемых факторов - многофакторным (изучается взаимодействие сразу нескольких параметров).

В рамках эксперимента рассматривается сценарий передачи видеопотока с бортового источника изображения на принимающую сторону через канал связи с ограниченной пропускной способностью и нестабильными характеристиками. Беспилотная платформа в данном случае используется как носитель ПАК и источника видеоданных, а предметом испытаний является устойчивость передачи видеопотока в условиях ухудшения канала связи.

Передаваемый видеопоток может использоваться оператором или внешними программными средствами для наблюдения, контроля обстановки или последующего анализа, при этом в рамках эксперимента основное внимание уделяется передаче видеоданных и оценке качества изображения, получаемого на принимающей стороне.

Гипотеза эксперимента состоит в том, что устойчивость передачи видеопотока в каналах связи с ограниченной пропускной способностью, задержками и потерями пакетов зависит от соответствия параметров кодирования текущим условиям передачи данных.

Предполагается, что при снижении доступной пропускной способности канала и увеличении сетевых искажений уменьшение фактического битрейта видеопотока позволит сохранить передачу видео на принимающую сторону без срыва видеопотока. При этом качество восстановленного изображения будет снижаться постепенно и может быть количественно сопоставлено с параметрами канала связи.

Гипотеза считается проверенной, если в ходе испытаний будут установлены зависимости между характеристиками канала связи, параметрами видеопотока и качеством восстановленного изображения, а также будут выявлены условия, при которых передача видео остается устойчивой или становится недостаточной для практического применения.

В ходе испытаний планируется получить набор данных, характеризующих передачу видеопотока с использованием ПАК на базе нейросетевого видеокодека в каналах связи с различными ограничениями.

К экспериментальным данным относятся:

1. Видеоданные:
- исходный видеопоток, поступающий на вход ПАК;
- восстановленный видеопоток на принимающей стороне.
2. Параметры канала связи:
- доступная пропускная способность канала.
3. Параметры видеопотока и кодирования:
- фактический битрейт видеопотока;
- частота кадров;
- разрешение изображения.
4. Параметры качества и устойчивости передачи:
- качество восстановленного изображения на принимающей стороне;
- наличие визуальных артефактов и искажений;
- наличие подвисаний, прерываний или срывов видеопотока;
- задержка от источника изображения до принимающей стороны;
- условия, при которых качество видеопотока становится недостаточным для практического применения.

На страницу проекта