Как найти разрешение по скорости

ГЛАВА 4. Разрешение сигналов

                   Возможны случаи, когда полезный сигнал и помеха одинаковы по своей структуре и отличаются только параметром, несущим сообщение. При этом, в общем говоря, имеется возможность разрешить сигналы, т.е. обнаружить присутствие второго сигнала (помехи) и, если нужно, раздельно определить параметры обоих сигналов. При малых различиях между параметрами разрешение становится ненадежным из-за ошибок измерения. Наименьшая разность параметров, при которой еще возможно надежное разрешение сигналов, характеризует качество сигналов, которое называется разрешающей способностью.

4.1. Разрешающая способность по дальности и скорости

                   Различить сигналы многих целей можно по параметрам эхо-сигналов. Разрешающая способность включает в себя понятие о разделении. Она означает способность определять, имеется ли одна или более целей в поле зрения РЛС. Рассмотрим отдельно разрешающую способности по дальности (времени задержки) и по скорости (доплеровскому смещению частоты).

Разрешающая способность по дальности. Допустим, принимаются два сигнала, отраженных от целей, находящихся на одном направлении, но на разных дальностях. Задержки сигналов u(t) и u(t-τ) отличаются друг от друга на величину τ. Для простоты полагаем, что энергия сигналов одинакова и равна Ею Необходимо оценить, при каких значениях τ их можно раздельно наблюдать. В методе различимости двух сигналов, предложенным Вудвордом, определяется средний квадрат отклонения u(t) и u(t-τ):

                            (4.1)

После вычислений: , где нормированная автокорреляционная функция равна:

Таким образом, мерой разрешающей способности сигналов во времени является автокорреляционная функция сигнала. Для того чтобы различие сигналов было большим, нужно форму сигнала u(t) выбирать такой, чтобы │R(τ)│ было как можно ближе к нулю всюду, за исключением окрестности точки τ=0.

                   Разрешающая способность по времени тем выше, чем меньше длительность отклика СФ. При обнаружении сигнала со случайной начальной фазой ее влияние на отклик СФ исключают с помощью детектора, включенного после фильтра.

Рекомендуемые материалы

Если цель перемещается, то разрешающая способность  по дальности согласно:

.                                           (4.2)

Разрешающая способность по скорости. При движении цели частота отраженного от нее сигнала будет отличаться на величину доплеровского смещения F_д или Ώ = 2π F_д.

                   Допустим, принимается два сигнала, спектр одного , спектр другого . Для различения двух целей, находящихся на одной дальности и одном направлении, но имеющих разные радиальные составляющие скорости движения, можно взять, как и в предыдущем случае, интеграл от квадрата разности спектров в качестве меры разрешающей способности по частоте

                      (4.3)

Величину необходимо максимизировать для всех априорных значений допплеровских смещений, исключая область, близкую к Ω = 0.

Обозначим    — это выражение комплексной функции частотной корреляции. Можно определить постоянную разрешения Ω_э (интервал неопределенности) по допплеровской частоте как эквивалентную ширину функции

                                      (4.4)

Постоянная разрешения по скорости определяется соотношением:

                                         (4.5)

4.2. Классы зондирующих сигналов

                   Все существующие виды сигналов можно разделить на простые и сложные. Простыми сигналами будем называть сигналы, для которых произведение эффективной длительности Т сигнала на эффективную ширину спектра F равно единице: FT = 1.

К простым сигналам относятся одиночные радиоимпульсы с огибающими, описываемыми простыми функциями времени и частоты.

Сложный сигнал можно получить из простого импульсного сигнала путем дополнительной внутриимпульсной модуляции ВЧ колебаний по частоте или фазе. Тогда при той же длительности простого сигнала получается более широкий спектр за счет дополнительной внутриимпульсной модуляции, и произведение длительности сигнала на ширину спектра будет на много больше единицы. Сложный сигнал характеризуется соотношением    F T >> 1. Сложные сигналы описываются сложными функциями времени и частоты.

4.3. Сжатие сложного сигнала по времени и частоте

                   Для оптимальной обработки сигнала в обнаружителях применяют либо корреляторы, либо  согласованные фильтры. Коррелятор является фильтром с переменными параметрами, его называют активным фильтром. Согласованный фильтр имеет постоянные параметры и его называют пассивным фильтром. Максимальное значение откликов коррелятора и СФ пропорционально энергии входного сигнала, однако форма откликов коррелятора и СФ на сложный сигнал различна.

Отклик СФ через спектр входного сигнала:

                           (4.6)

Из этого выражения видно, что фазовый спектр сигнала компенсируется обратной фазовой характеристикой СФ. В результате длительность отклика определяется энергетическим спектром сигнала  Чем шире энергетический спектр входного сигнала, тем короче отклик СФ. В результате длительность сигнала на выходе СФ равна

                                             (4.7)

Произведение            

                                                                              (4.8)

Коэффициент сжатия сложного сигнала по длительности определяется отношением

                                          (4.9)

Величину FT называют базой сигнала. Таким образом, сигнал по длительности сжимается на величину, равную базе сигнала.

                   Рассмотрим отклик коррелятора на сложный сигнал. Для обработки такого сигнала коррелятором необходимо на перемножитель подать синхронно и синфазно копию сигнала. Тем самым внутриимпульсная модуляция снимается, и спектр полностью будет определяться только огибающей сигнала Если длительность входного сигнала Т, то ширина спектра огибающей отклика коррелятора 1/Т. Таким образом, коррелятор производит сжатие по спектру.

                   В той же мере, в какой сжатие по длительности повышает разрешающую способность по дальности, сжатие по спектру повышает разрешающую способность по скорости. Применяя смешанный корреляционно-фильтровой метод обработки сложного сигнала, можно производить сжатие сложного сигнала по длительности и частоте. Это свойство сложных сигналов привлекло специалистов тем, что появилась возможность увеличить энергию сигнала не за счет повышения импульсной мощности, а за счет увеличения длительности сигналов, не ухудшая при этом разрешающей способности по дальности. Увеличение энергии сигнала путем повышения импульсной мощности зондирующего сигнала ограничивается энергоспособностью электронных приборов и электрической прочностью антенно-фидерных трактов.

Другой причиной, по которой сложные сигналы стали использоваться, является повышение помехоустойчивости радиосистем относительно некоторых классов помех. 

4.4. Сложные сигналы с линейно-частотной модуляцией

                   Несущая частота такого сигнала изменяется в пределах длительности импульса Т линейно со скоростью Δω/Т, если девиация частоты Δω. Мгновенное значение частоты сигнала определяется выражением

    при                                (4.10)

где ω₀ – средняя частота сигнала.

Фаза сигнала есть интеграл от изменения частоты

                             (4.11)

Положив φ = 0, при t = 0 получим С = 0. Тогда мгновенное напряжение сигнала

  при                          (4.12)

Спектр сложного ЛЧМ сигнала найдем с помощью преобразования Фурье

                                      (4.13)

После преобразований получим амплитудный и фазовый спектры огибающей ЛЧМ сигнала

                  (4.14)

                         (4.15)

где FT = D,

Амплитудный и фазовый спектры ЛЧМ сигнала будут лишь смещены на частоту ω₀ – несущую частоту сигнала. Для них можно записать

                   (4.16)

                     (4.17)

При больших D амплитудный спектр в пределах полосы от ω₀-Δω/2   до ω₀+Δω/2 становится более равномерным и на границах полосы резко спадает, поскольку С(у) и S(y) при больших у стремятся к значению 0,5. Поэтому при больших значениях D, спектр сложного ЛЧМ сигнала близок к прямоугольному.

Корреляционная функция ЛЧМ сигнала равна

        (4.18)

Квадрат модуля корреляционной функции │R(τ,Ω│² огибающей будет функцией неопределенности ЛЧМ сигнала. (рис. 4.1)

Рис. 4.1. Функция неопределенности ЛЧМ сигнала

Максимум этой функции будет при τ=0 и Ω=0. Длительность корреляционной функции будет определяться 2Т, поскольку │R(τ,Ω│=0 при │τ│=Т. Внутри интервала от τ=-Т до τ=Т корреляционная функция комплексной огибающей будет колебательной. Нули и максимумы ее будут определяться функцией sin x/x. Первый нуль будет определяться значением τ_и=1/F или 2π/Δω. Ширина главного лепестка корреляционной функции комплексной огибающей по нулевым значениям будет равна 2F=4π/ω.

Для сложного ЛЧМ сигнала с большим D сечение функции неопределенности по оси Ω близко к прямоугольной форме,  а по оси τ определяется функцией sin x/x.    

4.5. Сложные фазоманипулированные сигналы

         Фазоманипулированным сигналом (ФМ) называют последовательность радиоимпульсов длительностью τ_и одинаковой формы, следующих друг за другом с интервалом τ_и и отличающиеся фазами ВЧ колебаний. Амплитуды импульсов чаще одинаковые, но могут быть и разными.

Фаза спектра ФМ сигнала  

                             (4.19)

является нечетной функцией частоты ψ(-ω)= — ψ(ω). Символы могут быть найдены из выражения

                              (4.20)

Спектр комплексной огибающей в общем виде записывается так:

             (4.21)

Корреляционная функция комплексной огибающей ФМ сигнала  определяет энергию единичного импульса. Корреляционная функция сигнала с прямоугольной огибающей описывается функцией

     (4.22)

Максимальное значение  Область сильной корреляции по оси времени равно τ_и, а по оси частот 2π/τ_и. Тогда корреляционная функция комплексной огибающей ФМ сигнала

        (4.23)

Число слагаемых этой функции (в двойной сумме) равно 2N. Максимум функции расположен при значениях τ=(n-k)τ_и и Ω=0. Максимальные значения по оси τ следуют через интервалы τ_и и образуют решетчатую функцию. Методика вычисления может быть сведена к составлению квадратной матрицы, элементы которой равны произведению . Сумма элементов главной диагонали дает значение максимума главного лепестка корреляционной функции. Соединение с главной боковые диагонали образуют два первых боковых лепестка. Сумма их дает максимум первых лепестков справа и слева от главного и т.д.

ГЛАВА 5. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

5.1. Задачи и применение радиолокации

Радиолокацией называется область радиотехники, использующая явления отражения и излучения электромагнитных волн различными объектами для обнаружения и измерения координат этих объектов. Радиотехнические устройства, предназначенные для решения указанных задач, называются радиолокационными станциями (РЛС).

С помощью радиолокационных средств решаются самые разнообразные задачи навигации, управления полётом и посадкой летательных аппаратов, проводкой кораблей, прогнозирования погоды, перехвата объектов противника и прицеливания при стрельбе по ним. Радиолокационные устройства начинают использоваться при исследовании свойств объектов наблюдения, для определения их физических и кинематических характеристик.

При решении различных задач радиолокационные станции обеспечивают:

¨ обнаружение объектов;

¨ определение их государственной принадлежности (опознавание);

¨ измерение координат объектов и определение их положения;

¨ определение параметров движения объектов, выявление их траекторий и предсказание их последующих положений;

¨ определение некоторых физических свойств и характеристик объектов.

Измерение координат объектов радиолокационными средствами осуществляется либо в сферической, либо в цилиндрической системах. За центр системы принимается место расположения РЛС (точка О на рис.5.1).

Рис.5.1. Система координат, принятая в радиолокации.

Сферическими координатами объекта наблюдения (точка М на рис.5.1) будут: D – радиус – вектор (дальность), j_аз – долгота (азимут), j_ум – угол места, дополняющий полярное расстояние q до 90⁰ (j_ум = 90⁰ — q). В цилиндрической системе положение объекта определяется аппликатой z (высота Н) и полярными координатами j_аз и r (горизонтальная дальность D_г) проекции точки М на плоскость хОy.

Объектом радиолокационного наблюдения или, как чаще говорят, целью может быть любое тело или группа тел с электрическими или магнитными свойствами, отличными от свойств среды, в которой распространяются радиоволны; целью может быть также и тело, характеризующееся собственным излучением радиоволн. Радиолокационными целями являются самолёт, корабль, человек, грозовое облако, участок поверхности земли, специальный радиомаяк и т.п.   

5.2. Физические основы обнаружения целей и

определения их координат и скорости

При радиолокационном наблюдении информация о целях переносится радиолокационными сигналами. Радиолокационными сигналами называются электромагнитные колебания, параметры которых определенным образом связаны с целью.

Известно несколько методов получения радиолокационных сигналов:

1.Метод активной радиолокации является наиболее распространённым и основан на облучении цели электромагнитной энергией и приёме отражённых (рассеянных) целью радиоволн приёмным устройством РЛС.

2.Метод активного ответа – при этом при облучении цели электромагнитной энергией срабатывает установленный на цели ретранслятор (ответчик), который посылает вполне определённые радиосигналы;  эти сигналы принимаются приёмником РЛС.

3.Метод пассивной радиолокации заключается в приёме сигналов собственного радиоизлучения целей (радиотепловое излучение тел, излучение собственных радиотехнических устройств и др.)

Обнаружение целей состоит в фиксации поступающих на вход приёмного устройства РЛС радиолокационных сигналов.

Измерение координат обнаруженных целей основано на определении значений параметров радиолокационных сигналов, несущих информацию об этих целях. При этом используются следующие физические свойства радиоволн:

¨ скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (с) имеет конечное и приблизительно постоянное значение;

¨ траектории распространения радиоволн можно считать прямыми линиями;

¨ частота принимаемых электромагнитных колебаний отличается от частоты излучённых колебаний в том случае, если цель перемещается относительно РЛС (эффект Доплера).

Время распространения радиоволн от РЛС до цели и обратно t_D:

                                                 .

Тогда дальность цели по методу активной радиолокации:

Обычно величину t_D  называют временем запаздывания отражённого сигнала.

Радиальная составляющая скорости движения цели:

где   — доплеровское смещение частоты отражённых от целей радиолокационных сигналов;

V_р — основано на использовании эффекта Доплера, который проявляется дважды:

во – первых, частота электромагнитных колебаний, переизлучаемых движущейся целью f_отр, отличается от частоты излучённых колебаний f_изл:

.

и, во – вторых, частота колебаний, принятых отражённых сигналов:

.

Тогда

.

Принимаем, что .

Знак “+” соответствует сближению РЛС и цели, знак “-” – их удалению.

5.3. Дальность действия в свободном пространстве

Дальностью действия радиолокационной станции называется наибольшее расстояние между станцией и целью, на котором обнаружение цели производится с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги.

Дальность действия зависит от технических параметров станции, характеристик цели, условий распространения радиоволн, наличия и уровня различного рода помех и ряда других факторов, большинство из которых изменяется во времени случайным образом. Их количественные значения, необходимые для расчёта дальности, могут определяться лишь с какой-то вероятностью, определяющей в итоге и вероятность полученного значения дальности действия. График на рис.5.2 иллюстрирует характер зависимости относительного изменения дальности обнаружения от значения вероятности правильного обнаружения W_по при заданной ложной тревоге W_лт.

Рассмотрим дальность действия РЛС без учёта влияния земной поверхности и атмосферы на распространение радиоволн, т.е. РЛС и цель находятся в «свободном» пространстве.

При облучении потоком электромагнитной энергии одиночной цели, находящейся в свободном пространстве, небольшая часть рассеиваемой целью энергии направляется в сторону приёмной антенны РЛС. Обычно приёмная антенна располагается в одном пункте с передающей или (при импульсной работе) является одновременно и передающей.

Рис.5.2. Зависимость относительного изменения дальности обнаружения от значения вероятности правильного обнаружения.

Если передающее устройство РЛС вырабатывает энергию излучения Е_изл, максимальное значение коэффициента усиления передающей антенны по мощности равно G_опрд и цель находится на расстоянии D от радиолокационной станции, то плотность потока энергии у цели

где 4πD² – поверхность сферы радиусом D;

Р_изл – мощность излучения;

τ_с – время непрерывного облучения цели (при импульсной работе — длительность одного импульса).

Количество энергии, переизлучаемое целью, определяется средним значением эффективной отражающей площади цели S_эфф0

Плотность потока энергии у приёмной антенны

Энергия радиолокационного сигнала, поступающего из антенны в согласованный с ней приёмник, равна

где S_{а прм} – эффективная площадь приёмной антенны, связанная с геометрической площадью раскрыва антенны соотношением

На максимальной дальности обнаружения энергии принимаемого сигнала равна пороговому значению, т.е. минимально необходимому для обнаружения с заданными вероятностями W_по и W_лт.

Величина порогового значения энергии определяется чувствительностью приёмника РЛС Е_{прм мин}. Таки образом, для максимального значения дальности D_макс имеем.

где коэффициент различимости равен

Спектральная плотность мощности шума приёмника

k_ш – коэффициент шума приёмника;

k – постоянная Больцмана, равная 1,38·10^-23 вт·сек/град;

Т⁰ – абсолютная температура, при которой определяется величина k_ш (обычно 290⁰ К).

Получим следующее выражение для максимальной дальности действия

Это выражение может быть также представлено в других эквивалентных видах, если использовать известную зависимость между коэффициентом усиления и раскрывом антенны

Заменяя в (5.6) G_опрд и в соответствии с приведёнными выше формулами, получим

Использование одного из трёх приведённых выражений для расчёта D_макс зависит от заданных (известных) параметров передающей и приёмной антенн.

Если в РЛС для излучения и приёма используется одна и та же антенна, то в формулу (5.7) вместо произведений S_{а прд} S_{а прм} и G_опрд G_опрм,  следует подставить величины S_а² и G_о² соответственно

Анализируя выражения для D_макс можно, сделать следующие выводы:

1. Дальность действия РЛС определяется энергией излучаемых сигналов и не зависит от их формы (при прочих заданных параметрах станции).

2. Увеличение энергии излучения, так же как и улучшение чувствительности приёмника (уменьшение k_ш), не очень существенно влияет на величину D_макс, так как

С точки зрения экономии потребляемой РЛС энергии выгоднее для увеличения D_макс улучшать чувствительность приёмника (уменьшать величину Е_{прм мин}), но из соображений повышения помехозащищённости станции целесообразно увеличивать Е_изл.

Обычно при конструировании станций стремятся увеличить как за счёт увеличения чувствительности приёмника, так и путём выбора максимально возможной для конкретных условий энергии излучения.

3. Существенное увеличение дальности действия может быть достигнуто за счёт увеличения размеров антенны. При использовании одной антенны для излучения и приёма

где d_а – диаметр рефлектора (линейный размер) антенны.

4. При заданных размерах антенн, т.е. при S_{а прд}=const и

S_{а прм}=const:

т.е. укорочение волны при неизменных размерах антенн вызывает увеличение D_макс. Это объясняется тем, что в этом случае уменьшение λ приводить к увеличению коэффициента усиления антенн.

5. Если фиксировать значение G_о, то

Такая зависимость появляется в связи с тем, что при увеличении длины волны для сохранения прежних значений коэффициентов усиления антенн, необходимо увеличивать S_{а прд} и S_{а прм}.

В РЛС, где размеры антенн ограничиваются определёнными габаритами, для повышения дальности действия целесообразно уменьшать длину волны. Если же требования к размерам антенн не являются жесткими, можно повышать D_макс, увеличивая длину волны с одновременным увеличением размеров антенны так, чтобы величина G_о=const.

6. Небольшое изменение эффективной отражающей площади цели не очень существенно влияют на величину D_макс, так как

В ряде случаев удобнее пользоваться формулами, в которых отношение энергии излучения и порогового значения энергии сигнала заменяется отношением соответствующих мощностей. Такая замена возможна при условии согласования полосы пропускания приёмника Δf с длительностью сигнала τ_с. Так как в общем случае Δf τ_с=ξ, то отношение

При согласовании полосы пропускания приёмника Δf с длительностью сигнала τ_с коэффициент ξ=1 и отношение . Если ξ≠1, указанная замена может производиться лишь при учёте значения ξ.

Для получения необходимой величины k_p при обнаружении цели, находящейся на максимальной дальности, значение энергии излучения передатчика определяется при прочих заданных параметрах станции выражением

Если обеспечить получение необходимой величины Е_изл за время  τ_с по каким-либо причинам невозможно, то производят несколько облучений цели и накопление отражённых сигналов.

Иногда передающая и приёмная антенны оказываются разнесёнными на значительное расстояние друг от друга. Тогда количество энергии, переизлучаемой целью в направлении приёмной антенны, равно

где D_прд – расстояние от РЛС до цели.

Значение энергии отраженного сигнала на входе приёмника

где D_прм – расстояние от цели до приёмной антенны.

Для порогового значения сигнала получим

Последнее выражение показывает, что при малом расстоянии между целью и приёмным устройством облучение цели может производиться с большого расстояния, и наоборот, но обязательно должно выполняться условие

5.4.  Дальность действия при активном ответе

Для решения некоторых тактических задач и повышения тактических возможностей РЛС (например, для опознавания целей, увеличения дальности обнаружения, повышения точности измерения координат и т.д.) на объектах, подлежащих радиолокационному наблюдению, устанавливают ответчики (ретрансляторы). На приёмную антенну ответчика поступает прямой (запросный) сигнал передатчика РЛС. После соответствующих преобразований этот сигнал поступает на запуск передатчика ответчика, вырабатывающего ответный сигнал. Ответный сигнал, значительно превышающий по энергии сигнал, отражённый от цели, принимается антенной РЛС (рис.5.3). При заданных параметрах РЛС (запросчика): Е_{изл з}, G_{опрд з}, S_{а прм з}, и ответчика: Е_{изл от}, G_{опрд от}, S_{а прм от}, энергия запросного сигнала на входе приёмника ответчика, находящегося на расстоянии D от РЛС, равна

Рис.5.3. РЛС с активным ответом

Максимальной дальности запроса D_максз соответствует пороговое значение энергии запросного сигнала на входе приёмника ответчика, равное чувствительности приёмника, Е_{прм мин от}=k_рот k_шот kT⁰.

Таким образом,

Энергия ответного сигнала на входе приёмника РЛС равна

а максимальная дальность ответа D_{макс от} определится чувствительностью приёмника запросчика Е_{прм мин з}=k_рз k_шз kT⁰

Для радиолокационной системы с активным ответом параметры системы целесообразно выбирать таким образом, чтобы D_{макс з}=D_{макс от}, так как в противном случае дальность действия системы будет определяться наименьшим значением D_макс по одному из каналов (запроса или ответа), а возможности другого канала не будут полностью реализованы.

Считая D_{макс з}=D_{макс от}, получим выражение для дальности действия системы с активным ответом

,

где λ_з – длина волны запросчика;

      λ_от – длина волны ответчика.

Энергетические параметры системы должны при этом выбираться исходя из равенства выражений (5.12) и (5.13):

Если запрос и ответ иногда осуществляется на одной частоте и для передачи и приёма у запросчика, так же как и у ответчика, используется одна и та же антенна, то

Полученное соотношение иногда называют уравнением сбалансированной системы с активным ответом.

Выражение (5.13) будет справедливо при пассивной радиолокации, когда цель излучает энергию Е_ц=Е_{изл от}, энергия запросного сигнала на, а направленность излучения характеризуется коэффициентом G_ц=G_{опрд от}.

5.5. Влияние отражений от земной поверхности

на дальность действия РЛС

Если в наземных (корабельных) РЛС применены антенны с широкой диаграммой направленности, радиоволны достигают цели и возвращаются обратно к РЛС как прямым путем, так и отражаясь предварительно от земной поверхности.

Земля в районе точки отражения является достаточно «»гладкой и идеально отражающей поверхностью, цель наблюдается в пределах угла места φ_ум≤10⁰, амплитудные различия слагаемых сигнала несущественны.

Амплитуда напряженности поля излучения с учётом влияния земли при таких условиях равна

где ζ_m – амплитуда напряженности поля для случая свободного пространства;

         h – высота расположения антенны РЛС;

         φ_ум – угол места цели.

Диаграмма направленности антенны из-за влияния земли приобретает лепестковый характер с максимумом  в точках, где , и минимальными значениями  при .

Число лепестков диаграммы направленности n_л и их ширина θ_ум зависят от высоты подъема антенны h и длины волны

Угол места максимума нижнего лепестка равен приблизительно  λ/4h.

При подъеме антенны РЛС число лепестков будет увеличиваться при одновременном их сужении, а нижний лепесток будет располагаться ближе к земной поверхности.

Максимальное значение коэффициента направленного действия антенны по мощности с учетом влияния земли, которое принимаем практически равным соответствующему значению коэффициента усиления антенны, обозначим через G_0зм. Так как

то

Считая, что в РЛС используются для передачи и приёма одинаковые антенны, расположенные на одинаковой высоте h, или одна и та же антенна, получим формулу для максимальной дальности с учётом влияния земли:

где D_макс – максимальная дальность в свободном пространстве.

При обнаружении низколетящих целей, когда направление на цель антенной системы лежит ниже максимума первого лепестка,

и

выражение (5.17) примет следующий вид

При подстановке этого выражения в (5.8), получим формулу максимальной дальности обнаружения низколетящих целей с учётом влияния земли

Зависимость дальности обнаружения низколетящих целей от энергии излучения и чувствительности приёмника ещё слабее, чем для свободного пространства. Более существенно дальность обнаружения зависит от высоты полета цели H и высоты антенны радиолокационной станции h. Наиболее целесообразным способом увеличения дальности в этом случае является увеличение высоты подъема антенны радиолокационной станции.

5.6. Влияние на дальность действия РЛС ослабления энергии радиоволн в атмосфере

Распространяясь в атмосфере, радиоволны ослабляются из-за потери части электромагнитной энергии, которая поглощается и рассеивается молекулами кислорода и водяного пара, атмосферными осадками, частицами пыли и другими неоднородностями атмосферы.

Ослабление энергии радиоволн осадками происходит как за счёт её поглощения частицами влаги (в основном при малых размерах капель, например, при тумане), так  и вследствие её рассеяния (при крупных каплях).

Ослабление энергии зависит от длины волны, температуры, влажности, атмосферного давления и параметров частиц, вызывающих поглощение и рассеивание электромагнитной энергии.

Снег и град при одинаковой с дождем интенсивности значительно меньше влияют на величину ослабления энергии, поэтому их можно не принимать во внимание.

Следует иметь в виду, что затухание радиоволн уменьшается более чем в три раза при повышении температуры от 0 до 40⁰ С. Поглощение в кислороде пропорционально квадрату давления и, следовательно, уменьшается с подъемом на высоту. Поглощение в парах воды пропорционально влажности.

При прохождении радиоволн в прямом и обратном направлении через участок атмосферы длиной l км, на котором затухание характеризуется величиной δ_п дБ/км, общее ослабление энергии будет равно 2lδ_п дБ. Выражая в децибелах отношение энергий сигналов на входе приёмника без учёта и с учётом ослабления, получим

Переходя к натуральным логарифмам, находим

т.е. затухание энергии в атмосфере имеет экспоненциальный характер.

При отсутствии ослабления энергии принимаемого сигнала , а при его учёте, где k_D– величина, определяемая остальными параметрами, входящими в выражении для дальности. Из-за наличия ослабления одному и тому же пороговому значению сигналов (Е_прммин) будут соответствовать различные дальности.

В первом случае D=D_max, а во втором случае, когда требуется компенсировать потери энергии, меньшая дальность: D=D_{max п}. Таким образом, для пороговых условий получим

Отсюда находим выражение для максимальной дальности обнаружения с учётом ослабления энергии в атмосфере

5.7.  Влияние кривизны земной поверхности и атмосферной рефракции на дальность действия

В реальных условиях следует учитывать кривизну земной поверхности, так как способность радиоволн диапазона УКВ к огибанию выпуклых поверхностей выражена очень слабо и дальность действия будет ограничиваться предельным значением D_пред.

При прямолинейном распространении радиоволн предельная дальность, называемая «дальностью прямой видимости», будет равна (рис.5.4)

где R_з=6370 км – радиус Земли.

Так как и , то

При обнаружении высоколетящих космических объектов, например спутников связи, когда величины R_з и Н соизмеримы,

Рис.5.4. Предельная дальность действия РЛС при прямолинейном распространении радиоволн.

Неоднородность тропосферных слоев атмосферы по высоте приводит к искривлению траектории радиоволн (рефракции) в вертикальной плоскости. Величина и характер рефракции зависят от скорости изменения коэффициента преломления n при изменении высоты. Величина n определяется формулой

где Т⁰ – абсолютная температура воздуха;

р_в – барометрическое давление воздуха, мбар (1 мм рт.ст.=1,3332 мбар);

е – парциальное давление водяного пара (абсолютная влажность), мбар

Учёт влияния рефракции при расчётах распространения радиоволн обычно состоит в замене радиуса Земли R_з его эффективным значением

Лекция «4 Сводка и группировка в статистике» также может быть Вам полезна.

R_{з эфф}; атмосфера при этом считается однородной (радиоволны распространяются прямолинейно).

Значение эффективного радиуса Земли определяется из уравнения

Для стандартной атмосферы , и выражение для предельной дальности с учётом рефракции:

Формула расчета пропускной способности видео (Stream_Resolution_Frame Rate) (разобрал сам.)

Поток
Скорость передачи данных — это поток данных, используемый видеофайлом в единицу времени, также называемый битрейтом или битрейтом, который является наиболее важной частью контроля качества изображения при кодировании видео. , Как правило, мы используем единицы измерения Кбит / с или Мб / с. Вообще говоря, при одном и том же разрешении, чем больше поток видеофайла, тем меньше степень сжатия и выше качество изображения. Чем больше кодовый поток, тем выше частота дискретизации в единицу времени, тем выше поток данных и выше точность и тем ближе обрабатываемый файл будет к исходному файлу. Чем лучше качество изображения, тем четче качество изображения и тем выше возможности декодирования устройства воспроизведения. высокая.

Частота кадров

Кадр — это неподвижное изображение, а последовательные кадры образуют анимацию, такую ​​как телевизионное изображение. Обычно мы говорим количество кадров. Проще говоря, это количество кадров изображений, переданных за 1 секунду. Это также можно понять, поскольку графический процессор может обновлять несколько раз в секунду, обычно выражается в fps (кадрах в секунду). Каждый кадр представляет собой неподвижное изображение, и быстрое отображение кадров создает иллюзию движения. Высокая частота кадров позволяет получить более плавную и реалистичную анимацию. Чем больше кадров в секунду (fps), тем плавнее отображается движение.

разрешение

Разрешение видео относится к размеру или размерам изображения, создаваемого продуктами для обработки видеоизображений. Стандартные разрешения видео: 352 × 288, 176 × 144, 640 × 480, 1024 × 768. В двух наборах чисел изображения первый — это длина изображения, второй — ширина изображения, два умножаются для получения пикселей изображения, а соотношение сторон обычно составляет 4: 3. В настоящее время Qcif (176 × 144), CIF (352 × 288), HALF D1 (704 × 288), D1 (704 × 576) и другие разрешения.

D1 — это стандарт формата отображения системы цифрового телевидения, разделенный на следующие 5 спецификаций:

D1: формат 480i (525i): 720 × 480 (480 горизонтальных строк, чересстрочная развертка), такое же разрешение, как у аналогового телевидения NTSC, частота строки составляет 15,25 кГц, что эквивалентно тому, что мы называем 4CIF (720 × 576)

D2: Формат 480P (525p): 720 × 480 (480 строк по горизонтали, прогрессивная развертка), что намного четче, чем чересстрочная развертка D1, и имеет те же характеристики, что и DVD с прогрессивной разверткой, с частотой строки 31,5 кГц.

D3: формат 1080i (1125i): 1920 × 1080 (1080 строк по горизонтали, чересстрочная развертка), метод высокой четкости использует наибольшее разрешение, разрешение составляет 1920 × 1080i / 60 Гц, частота строк составляет 33,75 кГц

D4: формат 720p (750p): 1280 × 720 (720 строк по горизонтали, прогрессивная развертка), хотя разрешение ниже, чем у D3, но из-за прогрессивной развертки все больше людей на рынке считают, что оно относительно 1080I (фактически 540 строк подряд) Визуальный эффект более четкий. Но лично, когда максимальное разрешение достигает 1920 × 1080, D3 кажется более четким, чем D4, особенно с точки зрения текстового выражения: разрешение 1280 × 720p / 60 Гц, а частота линии — 45 кГц.

D5: формат 1080p (1125p): 1920 × 1080 (1080 строк по горизонтали, прогрессивная развертка), текущий самый высокий стандарт для гражданского видео высокой четкости, разрешение составляет 1920 × 1080P / 60 Гц, а частота линии составляет 67,5 кГц.

Среди них стандарты D1 и D2 являются высшими стандартами для наших аналоговых телевизоров общего назначения, которые нельзя назвать HD-стандартом. Стандарт D3 1080i является базовым стандартом для телевизоров высокой четкости. Он совместим с форматом 720p, тогда как 1080P D5 является только профессиональным стандартом.

Взаимосвязь между частотой кадров, кодовым потоком и разрешением

формула:

Пропускная способность / (поток * = количество людей в сети одновременно

Размер файла = время × битрейт / 8

Размер видеофайла — 5,86M, время воспроизведения — 3 минуты 7 секунд:

1. Кодовый поток, соответствующий файлу,

     5.86 * 1024 * 1024 * 8 / (3 * 60 + 7) =262872.95657754bps

2. Количество одновременных онлайн-пользователей, которых может поддерживать эксклюзивная пропускная способность 10M

    10* 1024 * 1024 / 262872.95657754 =39.889078498294

3. Минимальная пропускная способность, необходимая для системы, одновременно обслуживающей 1000 человек в сети, составляет

    262872* 1000 / (1024 * 1024) = 250.69427490234M

Исходная ссылка:https://blog.csdn.net/LUFANGBO/article/details/83793198

---

Необходимость установки битрейта видео

В приложениях для видеоконференцсвязи качество видео и использование полосы пропускания сети противоречат друг другу. Как правило, чем выше пропускная способность, занимаемая видеопотоком, тем выше качество видео; если требуются высококачественные видеоэффекты, тем больше требуется пропускная способность сети; Ключом к разрешению этого противоречия, конечно же, является технология кодирования и декодирования видео. Оценка преимуществ и недостатков технологии видеокодеков заключается в сравнении, какое качество видео лучше при одинаковых условиях пропускной способности, а какое занимает меньшую полосу пропускания сети при тех же условиях качества видео.

Чем выше скорость передачи видео, тем лучше качество? Теоретически это так, но в пределах диапазона наших невооруженных глаз, когда скорость передачи данных высока до определенного уровня, разницы нет. Таким образом, настройка скорости передачи данных имеет оптимальное значение. В документе H.264 (также называемом AVC или X.264) рекомендованная скорость передачи данных для видео выглядит следующим образом:

Размер видео Разрешение Рекомендуемая скорость передачи данных

480P    720X480    1800Kbps

720P    1280X720    3500Kbps

1080P    1920X1080    8500Kbps

Три, рекомендации по скорости кода мобильного телефона

В приведенном выше введении в сочетании с некоторыми проектами для мобильных телефонов, которые я реализовал, я обобщил набор формул для установки скорости передачи данных и поделился им с вами следующим образом:

Формула расчета проекта 192X144 320X240 480X360 640X480 1280X720 1920X1080

---

Очень низкая скорость передачи данных (ширина X высота X3) / 4 30 кбит / с 60 кбит / с 120 кбит / с 250 кбит / с 500 кбит / с 1 Мбит / с

---

Низкая скорость передачи данных (ширина X высота X3) / 2 60 кбит / с 120 кбит / с 250 кбит / с 500 кбит / с 1 Мбит / с 2 Мбит / с

---

Средняя скорость передачи данных (ширина X высота X3) 120 кбит / с250kb/s   500kbps  1mbps   2mbps     4mbps

---

Высокая скорость передачи данных (ширина X высота X3) X 2 250 кбит / с 500 кбит / с 1 Мбит / с 2 Мбит / с 4 Мбит / с 8 Мбит / с

---

Очень высокая скорость передачи данных (ширина X высота X3) X4 500 кбит / с 1 МБ / с 2 Мбит / с 4 Мбит / с 8 Мбит / с 16 Мбит / с

Совет Alibaba Cloud: указывайте скорость передачи и разрешение в соответствии с определением

Ссылка: https://www.jianshu.com/p/be38f54dafcb

---

настройки параметров:

        cameraView.addCameraListener(object : CameraListener() {

            override fun onCameraOpened(options: CameraOptions) {
                super.onCameraOpened(options)
                cameraView.setVideoSize(SizeSelectors.maxWidth(720))
                cameraView.videoBitRate = 1500 * 1000
                cameraView.audioBitRate = 64000
            }

            override fun onCameraError(exception: CameraException) {
                super.onCameraError(exception)
                ToastUtils.error("camera error: $exception")
            }

        })

Передача сжатия видео Android

1、https://github.com/Tourenathan-G5organisation/SiliCompressor

2、https://github.com/zerochl/FFMPEG-AAC-264-Android-32-64

3、https://www.cnblogs.com/wzqnxd/p/10038881.html

4、https://blog.csdn.net/qq_36421691/article/details/79113392

5、https://www.jianshu.com/p/910b5206b229

Размер кадра

Разрешающая способность («разрешение» записи или «размер кадра»)…

Определяется количеством пикселей при оцифровывании изображения (по горизонтали и вертикали соответственно). Наиболее часто используются следующие разрешения записи и их условные обозначения:

D1 — «полный» кадр, размер изображения 704х576 — позволяет получить максимальное качество изображения при использовании аналоговой камеры высокого разрешения (540 ТВЛ и более) и дает возможность различать в видеозаписи наименьшие детали. Однако хранение записей с таким разрешением требует большего объема дискового пространства, и поэтому разрешение D1 используется в ответственных местах видеорегистрации — контроль операции и процессов (кассы – контроль купюр и материальных ценностей, места пропуска людей – регистрация лиц посетителей, транспорт – регистрация номерных знаков).

DCIF — «расширенный» кадр, размер изображения 528х384. По сравнению с D1 характеризуется 30% потерей исходной информации, но позволяет получить высокое качество, как по вертикали, так и по горизонтали. Может применяться в менее ответственных местах, где не требуется регистрация мелких деталей.

2CIF — «длинный» кадр, размер изображения 704х288 — используется одно поле изображения, но с максимальным разрешением по горизонтали. Характеризуется хорошим горизонтальным разрешением и позволяет почти в 2 раза уменьшить объем создаваемого архива по сравнению с D1. Однако низкое вертикальное разрешение, не позволяет вести видеорегистрацию в узких зонах наблюдения (наблюдение вдоль коридора). Используется в основном при панорамном обзоре.

CIF — «четверть» кадр, размер изображения 352х288 — усеченное поле. Обычно используется только при наблюдении по сети при ограниченной пропускной способностью канала, а также регистрации общей ситуации при малых зонах обзора (от 3 до 5 м). При этом малый объем видеопотока позволяет резко увеличить продолжительность архива и снизить нагрузку на сетевой канал передачи видеоинформации.

QCIF — размер изображения 176х144 — используется только при сетевом мониторинге по низкоскоростным каналам связи с потоком до 56-128 Кбит/с. О качестве изображения можно сказать только то, что «видно какое то движения», и более ничего.

Скорость записи

Скорость записи видеорегистратора определяется количество кадров, записываемых в секунды. Стандартный видеосигнал в системе PAL (CCIR) формируемый аналоговыми видеокамерами, используемыми в Европе и России, несет 25 кадров/с. Поэтому запись со скорость 25 кадр/с называют «живим» видео. Уменьшение количества записываемых кадров приводит к потере видеоинформации, и при скорости 4 кадр/с видеозапись представляет собой набор кадров с резко выраженными изменениями между ними.

Как правило, в видеорегистраторах используются следующие скорости видеозаписи:

6 кадр/с – для наблюдения за периметром и объемами помещений,
9-12 кадр/с – для фиксации действий персонала, посетителей и технологических процессов,
15-25 кадр/с – для регистрации быстро изменяющихся процессов.

Расчет объема трафика и объема записи

Форматы сжатия видеоинформации, расчет объема архива и скорости трафика H.264

Для уменьшения объема хранимой видеоинформации в видеорегистраторах применяются различные алгоритмы ее компрессии.

Основным преимуществом алгоритма H.264 является межкадровое сжатие, при котором для каждого следующего кадра определяются его отличия от предыдущего, и только эти отличия после компрессии сохраняются в архиве. При работе алгоритма периодически в архиве сохраняются опорные кадры (I-кадры), представляющие собой сжатое полное изображение, а затем на протяжении 25-100 кадров сохраняются только изменения, называемые промежуточными кадрами (P- и B-кадрами). Такой способ компрессии позволяет получить высокое качество изображения при малом объеме, но требует большего объема вычислений, чем компрессия в стандарте MJPEG.

При использовании алгоритма MJPEG компрессии подвергается каждый кадр не зависимо от наличия в нем отличий от предыдущего. Поэтому единственным способом уменьшения объема сохраняемых данных является увеличение компрессии и тем самым снижение качества записи. Такой способ используется только в простых автономных видеорегистраторах, не требующих длительного хранения информации.

Еще одним преимуществом алгоритма H.264 является его возможность работы в режим постоянного потока (CBR — constant bit rate) при котором степень компрессии видеоинформации изменяется динамически и таким образом четко фиксируется объем создаваемого архива за одну секунду. Такая особенность алгоритма позволяет однозначно определить максимальный объем архива за час непрерывной работы системы, а также необходимый сетевой трафик при удаленном доступе.

Ниже приведена таблица, отражающая соответствие между размером кадра и скоростью записи одной видеокамеры и объемом архива записываемого регистратором за 1 час (измеряется в Мбайт/ч) и сетевым трафиком передачи по сети (измеряется в Мбит/с). Реальные значения могут устанавливаться пользователем в указанных пределах самостоятельно, при этом меньшие значения соответствуют меньшему качеству изображения.

Разрешение записи	При скорости 25 кадр/с	При скорости 12 кадр/с	При скорости 6 кадр/с
D1 (704×576)	Архив = (660-900) Мбайт/ч Трафик = (1500-2000) Кбит/с	Архив = (450-620) Мбайт/ч Тарфик = (1024-1400) Кбит/с	Архив = (320-530) Мбайт/ч  Трафик = (720-1200) Кбит/с
DCIF (528х384)	Архив = (430-620) Мбайт/ч Трафик = (960-1400) Кбит/с	Архив = (250-360) Мбайт/ч Трафик = (550-820) Кбит/с	Архив = (160-240) Мбайт/ч Трафик = (350-530) Кбит/с
2CIF (704×288)	Архив = (530-620) Мбайт/ч Трафик = (1200-1400) Кбит/с	Архив = (300-360) Мбайт/ч Трафик = (680-820) Кбит/с	Архив = (200-240) Мбайт/ч Трафик = (440-530) Кбит/с
CIF (352×288)	Архив = (220-340) Мбайт/ч Трафик = (480-760) Кбит/с	Архив = (120-200) Мбайт/ч Трафик = (270-450) Кбит/с	Архив = (70-130) Мбайт/ч Трафик = (160-280) Кбит/с
QCIF (176×144)	Архив = (60-90) Мбайт/ч Трафик = (150-200) Кбит/с	Архив = (40-55) Мбайт/ч Трафик = (90-120) Кбит/с	Архив = (18-25) Мбайт/ч Трафик = (40-56) Кбит/с

При реальной настройке видеорегистратора скорость потока (объем архива) сильно зависит и от информативности изображения. Так, если изображение содержит множество мелких деталей или движущихся (изменяющийся) предметов, то оно всегда требует большего сетевого потока (объема архива) чем статическое изображение без мелких деталей. Таким образом, при расчете емкости дисков видеорегистратора и требуемого сетевого трафика для подключения к нему рекомендуем использовать максимальные значения параметров, приведенных в таблице.

Как рассчитать емкость HDD

Как рассчитать емкость жестких дисков и необходимый сетевой канал?

Для точного ответа на этот вопрос необходимо знать следующие параметры видеосистемы:

— количество видеокамер, подключаемых к видеорегистратору (существуют модели видеорегистраторов позволяющие подключить 4, 8 или 16 видеокамер),
— режим работы видеосистемы (круглосуточный, 12-часовой рабочий день, периодический, запись по детектору движения),
— желаемое разрешение и скорость записи видеоинформации в архив,
— пропускную способность сетевого канала по которому будет осуществляться доступ к видеорегистратору.

Знание этих параметров позволит с высокой точностью определить объем требуемых жестких дисков.

Расчет выполним на примере системы построенной на базе видеорегистратора AVTECH с алгоритмом компрессии H.264.

Пример. Рассчитать объем жестких дисков необходимых для хранения 30-и дневного видеоархива системы видеорегистрации торгового предприятия, оборудованного 7 внутренними и 4 уличными видеокамерами. Обеспечить запись с разрешением D1 и скоростью 6 кадров в секунду на каждый канал. Запись осуществлять только по детектору движения.

Из таблицы определяем объем архива, создаваемого одной камерой при разрешении D1 и скорости записи 6 кадр/с. Используя для расчета максимальное значение 530 Мбайт/ч. Таким образом, для 1-часовой непрерывной записи всех 7 внутренних камер потребуется 7 * 530 Мбайт/ч = 3,6 Гбайт/ч, а для записи всех 4 уличных — 4 * 530 = 2 Гбайт/ч.

Так как запись ведется по детектору движения, то для офиса можно предположить, что внутренние камеры будут осуществлять запись не более 50% от общего времени, а значит для их хранения необходимо 3,6 Гбайт/ч * 50% = 1,8 Гбайт/ч. Камеры расположенные на улице сильнее подвержены сработкам детектора движения, поэтому для них оставляем расчетное значение объема 2 Гбайт/ч без изменений.

Теперь определим объем архива, создаваемого видеорегистратором за 1 сутки. Так как рабочий день длится порядка 10 часов, то для хранения записей внутренних камер необходимо 10 ч * 1,8 Гбайт/ч = 18 Гбайт. Уличные же камеры работают круглые сутки, поэтом для хранения их видеозаписей необходимо 24 ч * 2 = 48 Гбайт. Таким образом, за одни сутки видеорегистратор будет записывать 18 + 48 = 66 Гбайт информации. В итого получаем, что для хранения 30 суток необходимо порядка 66 Гбайт * 30 = 1980 Гбайт.

Получить такой объем дискового пространства можно при помощи 1 диска емкостью 2 Тбайт.

Так как запись ведется в разрешении D1 со скоростью 6 кадр/с, то по таблице определяем сетевой поток одной камеры, который составит 1,2 Мбит/с, а соответственно для одновременного просмотра 11 камер потребуется трафик 13,2 Мбит/с.

При записи подвижного объекта можно часто наблюдать смазанные изображения, т.е. изображения с низким разрешением. Почему так происходит, когда, казалось бы, все предусмотрено — используются камеры высокого разрешения, в программе установлены: высокое разрешение и высокая скорость оцифровки?

Причина кроется в том, что камера работает в режиме накопления. Величина накопления может изменяться в камерах различного типа от 1 секунды до 1/100000 секунды. Именно перемещение предмета за время накопления будет определять «смаз» изображения. Камеры с автоматической регулировкой диафрагмы объектива чаще всего работают с накоплением по длительности равным одному полукадру, т.е. 1/50 секунды. Перемещение изображения на 1-3 пикселя на матрице с 768 пикселями в строке может привести к уменьшению разрешения на подвижном объекте в 2-3 раза. При записи кадров, т.е. изображений состоящих из 2 полей разрешение для подвижного предмета соответственно ухудшится еще в 2 раза — до 4-6 раз с выраженной «елочкой». Например, при наблюдении в поле зрения 384 см на 288 см идущего со скоростью 4-5 км/час человека при записи полей разрешение снизится не мене чем в 2 раза, а при записи кадров в 4 раза. Это значит, что, имея камеру с разрешением 600 ТВЛ, мы можем «загубить» разрешение для идущего человека в данном примере до 150 ТВЛ.

Очевидно, что для улучшения разрешения необходимо задавать соответствующее накопление (менее длительности полукадра = 1/50 сек). Следует учитывать, однако, что при этом пропорционально упадет чувствительность камеры. Если создать достаточную освещенность объекта возможности нет — применять высокое разрешение для записи подвижных предметов не имеет смысла.

Отсюда следует еще один очевидный вывод: при записи с высоким разрешением малоподвижных предметов применять высокие скорости записи (близкие к реальному времени — 25 полей или кадров в секунду) также нет никакой необходимости.

В особенности эти рассуждения касаются записи кадров, т.к., ухудшения разрешения за счет сдвига между полями («елочки») избежать не удастся, даже применяя малые времена накопления. Рекламируемые способы «деинтерлейса», т.е. программной ликвидации «елочки» разрешения не только не добавят, а, наоборот, при некоторых алгоритмах могут его уменьшить даже для неподвижных предметов. Цель подобных обработок не «вернуть» разрешение, а улучшить восприятие, что имеет смысл только при просмотре ТВ — фильмов.

Так как охрана по своей сути связана с подвижными объектами, внимательно проанализировав проект, можно оптимизировать систему с точки зрения выбора оборудования и дискового пространства архива. В любом случае, необходимо придерживаться правил:

1. Для избежания «елочки» на движущихся предметах записывать только поля.

2. Изображения высокого разрешения достаточно записывать со скоростью не выше 1/2 — 1/4 от реального времени — т.к. быстрые перемещения будут «смазаны», а для записи медленных перемещений высокая скорость не требуется.

3. Если заведомо необходима информация о подвижных объектах, достаточно вести запись с невысоким разрешением, — т.к. подвижные объекты итак будут с низким разрешением.

4. Записывать только активные изображения (имеющие какие-либо изменения в поле зрение) – т.к. записанные не изменившиеся изображения являются избыточной информацией.

5. Задавать разрешение и скорость записи индивидуально для каждой камеры – т.к. на объекте могут быть различные камеры и различные требования к разрешению и скорости записи.

6. Запись с высоким разрешением и скоростями близкими к реальному видео потребует специальных камер, повышенного освещения, мощных процессоров и больших архивов – это предмет для создания специального проекта.

Выполнение вышеперечисленных рекомендаций приведет к уменьшению объема архивов и снизит требования к производительности процессора в несколько раз, что существенно сократит расходы на создание системы.

Не забывайте, что создание «крутых» систем требует комплексной разработки проекта от камер, освещения до хранения и анализа архивов больших объемов.

---

Разрешающая способность: 4K? или 2160p? или 8.3MP?

Обозначения 4K, 2160p и 8.3MP по существу относятся к одному и тому же – это всего лишь различные варианты измерений.

В то время, как исторически наиболее часто использовалось общее количество пикселов (например, 1MP, 2MP, 3MP, 5MP и т.д.), в последние несколько лет стало приобретать популярность обозначение изображения по вертикали (например, 720p или 1080p).

Однако в настоящее время все более популярным становится обозначение изображения по горизонтали (например, 2K, 4K и т.д.).

Обозначение «р»

Число рядом с символом «p» (например, 720p или 1080p) соответствует полному числу строк в данном видео. Например, видео, обозначаемое как 720p, содержит 720 строк пикселов (при общей площади 1.3Mp). Видео, обозначаемое как 1080p, содержит 1080 строк пикселов (при общей площади 2.1Mp). Наконец, видео, обозначаемое как 2160p, содержит 2160 строк пикселов (при общей площади 8.3Mp).

Сам по себе значок «р» указывает на прогрессивную развертку (в отличие от чересстрочной). В настоящее время практически все камеры для видеонаблюдения имеют прогрессивную развертку, так что значок «р» в этом смысле уже не играет особого значения.

Обозначение «К»

Обозначение «K» (например, 2K или 4K) указывает на полное число столбцов в данном видео, выраженное в тысячах. Например, видео с обозначение 4K содержит около 4000 столбцов пикселов. Реально видео «4К» содержит или 3840 столбцов, или 4096 столбцов, хотя в видеонаблюдении это почти всегда 3840 (следует помнить, что 3840 — это для телевидения сверхвысокой четкости UHD-1, в то время как 4096 для цифрового кино DCI).

Конечно, жаль, что в условных обозначениях для столбцов (р) и строк (К) используются различные измерения – «р» измеряется в разах, а «К» в тысячах. Как бы то ни было, но в видеонаблюдении приходится постоянно помнить, о чем идет речь.

Обозначение «МР

MP – это общее число пикселов, полученное перемножением числа столбцов «р» на число строк «К». Например, для камеры 1080p: 1920 столбцов (то есть 2К) умножаем на 1080 строк и получаем 2МР (точнее, 2.07МР, но обычно это обозначают как 2MP или 2.1MP).  

Что лучше

Наименее удобным для видеонаблюдения является обозначение вида «р», поскольку в большинстве измерений не используется значение по вертикали. К примеру, такой параметр, как «плотность пикселов» (PPF / PPM) основывается на значении по горизонтали. В этом смысле значение «К» является более полезным, поскольку позволяет понять разницу в количестве пикселов по горизонтали, что является ключевым для оценки плотности пикселов. Например, 4К-камера при всех прочих равных дает в 2 раза большую плотность пикселов по сравнению с 2К-камерой. 

Обозначение «К» меньше используется, оно мало знакомо, поскольку только начинает использоваться на рынке, обычно для 4К-камер.

На рынке по-прежнему широко используется обозначение МР. Например, 2К-камера – это примерно 2МР, а 4К-камера – это около 8МР. Заметим, что число «К» удвоилось, а «МР» при этом увеличилось в 4 раза (вследствие перемножения столбцов на строки). Большее число звучит, конечно, более впечатляюще.

Примечание относительно частоты кадров (для компании «Avigilon»)

Хотя до этого мы говорили только о числе пикселов, но 4К – это стандарт, в котором оговаривается также и частота кадров, которая должна составлять 24 кадра в секунду и более.

Однако у многих мегапиксельных камер для видеонаблюдения частота кадров намного ниже. Например, компания «Avigilon» производит 4K-камеры, однако у них максимальное значение лишь 12 кадров в секунду. Действительно, компания «Avigilon» демонстрирует  7K-камеру (то есть, это примерно 7000 столбцов или горизонтальных пикселов), однако это реализовано примерно при 5 кадрах в секунду, при заметных рывках в смене кадров (заметных на их собственном демонстрационном видео).

С другой стороны, большинство пользователей оказывается более терпимыми к низкой частоте кадров, нежели к низкому разрешению. К примеру, в настоящее время большинство отвергнет камеру с разрешением ниже 720р, однако многие были бы вполне удовлетворены 10 кадрами в секунду.

Соображения по качествуизображения

В завершение сказанного: все время важно иметь ввиду, что количество пикселов/разрешение – это еще не гарантия качества изображения.

У многих мегапиксельных камер имеются проблемы с динамическим диапазоном и чувствительностью, что является следствием сложности обработки изображений. 

Перевод: Ю. Гедзберг

Есть небольшая страничка с платным контентом в виде видеороликов.
Я разместил несколько видео на отдельном сервере с разрешением 1920px, скорость прекрасная, но если соединение у пользователя медленное, то видео конечно же начинает останавливаться каждые несколько секунд.

Самыйпростой способ решить эту проблему, это загрузить видео на платный хостинг типа JWplayer там видео сразу преобразуется в разные форматы, дается плеер и при воспроизведении автоматически выбирается качество видео в зависимости от скорости соединения. Но не совсем всё хорошо, потому что даже на хорошем соединении у пользователя видео начинает переключаться то на 180px, то на 720 и выглядит это не очень стабильно.

Следующий вариант, который мне пришел в голову это загурзить всё-таки на свой сервер, но уже несколько файлов с разными разрешениями (480, 720, 1920)
Но теперь вопрос, как заставить переключаться между ними?
Можно это сделать на JS в зависимости от разрешения экрана и для мобильных включать видео 480px, но это не совсем то потому что у кого-то может и дома на большом мониторе быть мдленное соединение.

Есть ли какие-то решения? Может быть какой-нибудь видео-плеер на JS умеет отслеживать загрузку и переключать разрешение или есть какое-то более лучшее решение этой проблемы?