Pitanje:
Koji su algoritmi kompresije podataka uspješno korišteni u svemirskim letjelicama?
GreenMatt
2013-07-18 02:17:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Znanstvena svemirska letjelica može generirati vrlo velike količine podataka. Međutim, ograničena je i pohrana dostupna na brodu i širina pojasa dostupna za prijenos podataka na zemaljske stanice. Dakle, potrebna je kompresija podataka. Koji su algoritmi uspješno korišteni na svemirskim letjelicama?

Za [kasniji život Voyagera] (http://history.nasa.gov/computers/Ch6-2.html) (odjeljak "Voyarerova budućnost"): "Službenici Voyager projekta odlučili su koristiti Flight Data System u dvoprocesorskom načinu rada za prvi put da je Uran pružio kompresiju podataka sa slike. Stoga je sadržaj informacija ostao visok iako je brzina prijenosa bila znatno smanjena. " "Nedavni napredak u teoriji kodiranja za komunikacije gotovo bez grešaka" (Cheung i sur.): "Tehnika koju je pionirao R. F. Rice ... algoritam je u osnovi univerzalni izvorni kod o razlikama između uzastopnih piksela".
Uredio sam označavanje, uklonio oznaku letačkog računala i dodao oznaku podatkovnih sustava. Letačko računalo specifičan je dio hardvera. U svemirskoj letjelici mogu biti i drugi procesori. Za modernu znanstvenu misiju svaki instrument obično ima svoj procesor; nadalje, kompresiju podataka često rade ovi procesori, tako da glavni procesor svemirske letjelice ne obavlja taj dodatni posao.
Jedna od stvari koja me uvijek mučila je da se ljudi svađaju oko toga koliko se malo podataka gubi u raznim shemama kompresije s gubitkom ... a ne kako utječe na otkrivanje značajki. Koliko mi je poznato, međutim, ne postoji arhiva nekomprimiranih podataka + automatske rutine otkrivanja koje se na njoj trebaju pokretati.
Ovo je široko, otvoreno pitanje s gotovo toliko odgovora koliko je bilo i bit će svemirskih letjelica. Nitko neće moći napisati "cjelovit" odgovor, ali nekoliko nas može opisati ono što znamo. (Ovo nije idealna vrsta pitanja za web lokacije u stilu StackExchange, iako je ionako dobro i zanimljivo pitanje.)
@DarenW: Loš izbor riječi s moje strane, hvala što ste to istakli. To može objasniti manje nego zadovoljavajuće odgovore koje sam dobio. Uređivao sam kako bih "tehnike" zamijenio "algoritmima".
Dva odgovori:
#1
+15
Adam Wuerl
2013-07-18 09:07:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Podaci o slici obično se komprimiraju pomoću standardnih algoritama za kompresiju slike. Na primjer, nacionalni format za prijenos slika, MIL-STD-2500C, definira standardni, proširivi format za prijenos podataka o slikama unutar vojske. Standard poziva nekoliko vrsta kompresije slike u skladu sa standardom (poput JPEG).

Podaci telemetrije često se uopće ne komprimiraju. Jedno je obrazloženje da je često nekoliko redova veličine manje podataka od onoga što generira korisni teret (bilo da se radi o slikama, komunikacijama ili podacima s druge vrste instrumenta ili senzora), pa samim time i u širokoj shemi stvari koje ne vrijedi komprimirati . Telemetrija se također često šalje kao tok podataka (umjesto kao datoteka), što ograničava vrste shema kompresije koje bi se mogle koristiti.

U stvari, radio frekvencijski signali često se namjerno povećavaju veličinom tehnikama poput ispravljanja pogrešaka unaprijed (FEC) i konvolucijskog kodiranja, koji su način dodavanja suvišnih podataka signalu kako bi prijenos postao robusniji prema pogreškama prijenosa endemskim za svemirske komunikacijske veze.

Ipak, postoje standardi za kompresiju podataka o svemirskim letjelicama bez gubitaka i gubitaka. Savjetodavni odbor za svemirske podatkovne sustave (CCSDS) objavio je set standarda za svemirske komunikacijske veze. Trenutno postoje četiri objavljena standarda koja raspravljaju o sažimanju podataka bez gubitaka i sažimanju podataka o slici.

Hvala vam na nevjerojatnim izvorima, članak o kompresiji bez gubitaka bio mi je posebno zanimljiv.
#2
+13
gerrit
2013-07-18 02:50:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Usredotočit ću se na meteorološke satelite. Oni su izvrsni primjer satelita koji mjere vrlo velike količine podataka (i jedan s kojim imam osobno iskustvo). Dno crta je: oni zapravo ne komprimiraju podatke, ali ih mogu pogoršati / ograničiti. Specifično svojstvo meteoroloških satelita je da korisnici žele podatke brze , pa bi to moglo napraviti razliku u usporedbi s drugim vrstama satelita.

Napredna vrlo visoka rezolucija Radiometar (AVHRR) je meteorološki snimač koji leti na meteorološkim satelitima NOAA i EUMETSAT-a od 1979. Snima cijelu Zemlju u razlučivosti od 1 km u pet istovremeno upravljanih kanala. Ova je razlučivost toliko visoka da relativno kratko vrijeme tijekom kojeg ima vezu prema dolje nije dovoljno da sateliti NOAA povežu sve podatke. Stoga globalne podatke vezuju prema dolje samo u posebnom formatu poznatom pod nazivom Global Area Coverage (GAC): prosječno se izračunavaju 4 susjedna piksela, a 2 od 3 linije skeniranja se zanemaruju. Vjerojatno je ovo vrsta kompresije s gubitkom. Korisnici kojima su potrebni podaci pune rezolucije za vlastitu regiju mogu ih preuzeti izravno sa satelita (a to čine i nacionalne meteorološke agencije) ili unaprijed naručiti podatke pune rezolucije za određene regije (ali ne globalno).

Ograničena su tri svojstva:

  1. širina pojasa
  2. pohrana
  3. računska snaga

Uz dovoljno računske snage, sateliti NOAA mogli su komprimirati sve podatke i sve to prema dolje. Jao, serija NOAA KLM datira iz 1999. godine i nemaju računsku snagu. Od tada su sva tri gore spomenuta svojstva narasla, a što se tiče meteoroloških satelita, čini se da su širina pojasa i pohrana više nego računska snaga. Stoga mislim da se ne događa napredna kompresija za ogromne količine podataka izmjerenih meteorološkim satelitima.

Naravno, postoje i drugi sateliti koji također prikupljaju velike količine podataka. Nemam stručnosti u vezi s tim, ali možda drugi ljudi mogu pridonijeti relevantnim odgovorima.

Možete li pojasniti da se ne događa kompresija? Ili ga komprimiraju, na pr. s PNG-om, te da bi za daljnji dobitak trebalo previše CPU / složenosti / novije opreme? Teško mi je zamisliti da šalju RAW podatke!
@NPSF3000 Meteorološki sateliti mogu kontinuirano prenositi sirove podatke, redak po redak. To omogućuje korisnicima izravno očitavanje slika dok satelit prolazi iznad glave. Sažimanje ima smisla ako podatke izbacite jednom po orbiti, ali to bi uzrokovalo više kašnjenja nego što to dopušta aplikacija sadasnjeg prikazivanja.
čak i ako strujite podatke, postoje neke vrlo jednostavne tehnike kompresije koje mogu uštedjeti hrpu podataka. Ne znam što rade, otud i zašto to pitam.
@NPSF3000 Koliko sam shvatio da se ne komprimiraju, u to sam siguran 99%, ali ne i 100%.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...