CC BY
19<Тешетневс^ие чтения. 2016
5. Vygonskiy Y. G., Mukhin V. A. Mnogo-funkcionalnaya kosmicheskaya Sistema retronslyacyi dlya informacionnogo obmena s kosmicheskimi inazemnymi abonentami. (Multifunctional space system for relaying information exchange with space and terrestrial
subscribers). Patent № 2503127 Ros. Federaciya, reg. № 2011152148, zayavl. 20.12.11; opubl. 27.12.13, Bul. № 36.
© Бессмертная Ю. С., Кузовников А. В., Выгонский Ю. Г., 2016
УДК 530.1
ФРАКТАЛЬНОЕ СЖАТИЕ СИГНАЛОВ В МНОГОПОЗИЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ X-SAR ЕВРОПЕЙСКОГО КОСМИЧЕСКОГО АГЕНТСТВА
А. Ф. Богданов, Н. А. Потемкин
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 40 E-mail: [email protected]
Современные компьютеры весьма интенсивно применяют графику. Операционные системы с интерфейсом оконного типа используют картинки, например, для отображения директорий или папок. Некоторые совершаемые системой действия, например загрузка и пересылка файлов, также отображаются графически. Многие программы и приложения предлагают пользователю графический интерфейс (GUI), который значительно упрощает работу пользователя и позволяет легко интерпретировать полученные результаты. Компьютерная графика используется во многих областях повседневной деятельности при переводе сложных массивов данных в графическое представление.
Ключевые слова: фракталы; сжатие; фрактальный алгоритм; X-SAR.
FRACTAL COMPRESSION SIGNALS IN MULTIPOSITION SATELLITE SYSTEMS X- SAR ESA
A. F. Bogdanov, N. A. Potemkin
Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 40, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation E-mail: [email protected]
Modern computers apply graphic intensively. Operating systems with the interface of window type use images, for example, to display the directories or folders. Some of the system functions, such as downloading and file transfer are also displayed graphically. Many Apps offer a graphical user interface (GUI), which simplifies the user experience and makes it easy to interpret the results. Computer graphics is used in many areas of daily activities in the translation of complex data sets in a graphical representation.
Keywords: Fractals; compression; fractal algorithm; X-SAR.
Введение. Фрактал (лат. fractus - дроблёный, сло- в 1975 году и получил широкую популярность с вы-
манный, разбитый) - геометрическая фигура, обла- ходом в 1977 году его книги «Фрактальная геометрия
дающая свойством самоподобия, то есть составленная природы» [2].
из нескольких частей, каждая из которых подобна Далее рассмотрим сжатие изображений со спутни-
всей фигуре целиком [4]. Является самоподобной или ка X-SAR.
приближённо самоподобной. Обладает дробной мет- На рис. 1 представлено первоначальное изображе-
рической размерностью или метрической размерно- ние со спутника размером 435 Кб и разрешением
стью, превосходящей топологическую. Многие объ- 473x314 пикселей.
екты в природе обладают фрактальными свойствами, Далее (рис. 2) представлено это же изображение
например, побережья, облака, кроны деревьев, сне- после обработки, время, потраченное на сжатие t = 6
жинки, кровеносная система и система альвеол чело- с, размер файла = 11 Кб, коэфициент сжатия = 40.
века или животных [3]. Как видно из рис. 1-2, при сжатии появляются
Фракталы, особенно на плоскости, популярны бла- сильные потери текстовой информации, её невозмож-
годаря сочетанию красоты с простотой построения но прочитать, хотя всё изображение в целом остаётся
при помощи компьютера. Первые примеры самопо- узнаваемым.
добных множеств с необычными свойствами появи- Ниже представлен график зависимости размера
лись в XIX веке (например, множество Кантора). изображения от коэффициента сжатия (рис. 3). Ис-
Термин «фрактал» был введён Бенуа Мандельбротом пользование сжатия с потерями предоставляет воз-
Системы управления, космическая навигация и связь
можность за счет потерь регулировать качество изображений. Коэффициенты сжатия у фрактальных алгоритмов варьируются в пределах 2-2000 раз [1]. Причем большие коэффициенты достигаются на реальных изображениях, что нетипично для предшест-
вующих алгоритмов. Кроме того, при разархивации изображение можно масштабировать. Уникальная особенность этого алгоритма заключается в том, что увеличенное изображение не дробится на квадраты.
D-PAF Job Number 141941
X-SAR,
Kazarij Volga / Russia
GMT: 09-0CT-1994/Q4:D9:43 , Data Take ID: 142,20 Latitude / Longitude at Image Center: N 55.86° / E 48.3 D-PAF Product ID: X2SAR9410D904Q943MGD_DP1995D3"
Рис. 1. Первоначальное изображение со спутника
r-f ^n, ЩУщ / SfВ ЯГ
ТьЛ > '-Ш- £ 1ÏV1 i э3 £/&-ï-e&i iMte* v.t».-* П M ïi э
' ¿чаавд ci ' е да.2
pi ф. --s?. bfdA-] •jfei-.r'i^.. CP
Рис. 2. Обработанное изображение со спутника
12
0 -I-1-1-1-1
0 50 100 150 200
Коэффициент сжатия
Рис. 3. Зависимость размера изображения от коэффициента сжатия
Решетневс^ие чтения. 2016
Во фрактальном сжатии используется принципиально новая идея - не близость цветов в локальной области, а подобие разных по размеру областей изображения. Это, безусловно, наиболее прогрессивный подход на сегодняшний день. Алгоритм ориентирован на полноцветные изображения и изображения в градациях серого цвета.
Недостатком этого алгоритма является потребность в больших вычислительных мощностях при архивации.
Фактически это первый существенно несимметричный алгоритм. Причем если у всех предшествующих алгоритмов коэффициент симметричности (отношение времени архивации ко времени разархива-ции) не превышает 3, то у фрактального алгоритма он колеблется от 1 000 до 10 000.
Библиографические ссылки
1. Ватолин Д., Смирнов М. Методы сжатия данных: Сжатие изображений. URL: http://www.compression.ru/book/part2/part2_3.htm.
2. Уэлстид С. Фракталы и вейвлеты для сжатия изображений в действии. М. : Триумф, 2003. 360 с.
3. Шарабайко М. Реализация алгоритма фрактального сжатия для цветных изображений. URL: http://www.fic.bos.ru/solutions/FractalCodecYV24.php.
4. Свободная энциклопедия Википедия, Фрактал. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Фрактал.
References
1. Vatolin D., Smirnov M. Data compression methods: Compress images. URL: http://www.compression.ru/ book/part2/part2 3.htm.
2. Uelstid S. Fractals and wavelets for image compression in action. M. : Publisher TRIUMPH, 2003. 360 р.
3. Sharabayko M. The implementation of the algorithm of fractal compression for color images. URL: http://www.fic.bos.ru/solutions/FractalCodecYV24.php.
4. The free encyclopedia Wikipedia, fractal. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Фрактал.
© Богданов А. Ф., Потемкин Н. А., 2016
УДК 621.396.67
МИКРОПОЛОСКОВАЯ КВАЗИОПТИЧЕСКАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА Ku-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ПОДРЕШЕТКИ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА
А. А. Былов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Разработана структура квазиоптической фазированной антенной решетки на основе подрешетки отражательного типа в печатном исполнении. Кратко описаны преимущества и конструктивный синтез планар-ных отражательных антенных решеток. Приведены рассчитанные посредством электродинамического моделирования в САПР CST MWS электрические и направленные характеристики разработанной антенной системы.
Ключевые слова: фазированная антенная решетка, ячейка Флоке, диаграмма направленности, облучатель, квазиоптическая антенна, фазовращатель.
MICROSTRIP QUASI-OPTICAL PHASED ARRAY ANTENNA OF Ku-BAND BASED ON SUBARRAY REFLECTIVE TYPE
A. A. Bylov
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The object of this paper is to develop quasi-optical phased array antenna of Ku-band. This antenna is based on the antenna reflectarray. The benefits and the constructive synthesis of the planar antenna reflectarrays are described briefly. The resulting radio characteristics of designed antenna reflectarray are calculated in the CAD CST MWS and they are given in closing part of the article.
Keywords: phased antenna array, Floquet cell, directivity pattern, antenna feed, quasi-optical antenna, phase shifter.
Современные фазированные антенные решетки (ФАР) являются многофункциональными антенными системами и находят все более широкое применение в
различных областях науки и техники. Однако для создания остронаправленного излучения традиционная ФАР должна иметь большое количество излуча-
