Аннотация. Представлена процедура адаптивного кодирования сигналов динамических систем для последующей передачи другой системе. Предложен алгоритм настройки уровня квантования сигнала, основанный на вычислении модуля скользящего среднего. Алгоритм численно и экспериментально исследован, описан процесс его работы. В качестве кодируемого сигнала использовано изменение положения реального квадрокоптера при движении в вертикальной плоскости. Результаты численного моделирования демонстрируют применимость предложенного алгоритма для кодирования сигналов в реальной динамической системе. Алгоритм адаптивного кодирования реализован программно для использования с радиомодемами с целью последующего переноса на реальный квадрокоптер. Описана логика работы программы, описан метод формирования информационных пакетов на основе результатов кодирования. Численно исследовано качество кодирования гармонических сигналов различных частот; влияние скорости изменения сигналов на качество полученного сигнала характеризуется средне-квадратичным отклонением. Даны рекомендации по улучшению качества кодирования при известном характере исходного сигнала.

Ключевые слова: адаптивное кодирование, передача данных, пропускная способность, динамические системы, квадрокоптер

Список литературы:

1. Jayant N., Johnston J., Safranek R. Signal compression based on models of human perception // Proc. of the IEEE. 1993. Vol. 81, N 10. P. 1385—1422.
2. Chen Z., Guillemot C. Perceptually-friendly H.264/AVC video Coding // 16th IEEE Intern. Conf. on Image Processing (ICIP). 2009. P. 3417—3420.
3. Chen Z., Guillemot C. Perceptually-Friendly H.264/AVC Video Coding Based on Foveated Just-Noticeable-Distortion Model // IEEE Transact. on Circuits and Systems for Video Technology. 2010. Vol. 20, N 6. P. 806—819.
4. Noll P. MPEG digital audio coding // IEEE Signal Processing Magazine. 1997. Vol. 14, N 5. P. 59—81.
5. Кулешов С. В. Временной анализ кодеков H.264 // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 11. С. 1092—1095.
6. Рубина И. С., Тропченко А. Ю. Исследование алгоритмов кодирования преобразованием в задачах сжатия кадров видеопоследовательности // Изв. вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55, № 10. С. 26—30.
7. Юрков К. В., Петров С. Е. О двух подходах к параметрическому кодированию стереосигнала // Изв. вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55, № 1. С. 57—62.
8. Andrievsky B., Fradkov A., Peaucelle D. State estimation over the limited-band communication channel for pitch motion control of LAAS Helicopter benchmark // Proc. 17th IFAC Symp. Aut. Contr. Aerospace (ACA’2007). Toulouse, France. 2007.
9. Fradkov A., Andrievskiy B., Evans R. Hybrid quantized observer for multi-input-multi-output nonlinear systems // Dynamics and control of hybrid mechanical systems. World Scientific Series on Nonlinear Science, Ser. B. Singapore: World Scientific, 2010. Vol. 14. P. 89—102.
10. Goodman D., Gersho A. Theory of an adaptive quantizer // IEEE Trans. Commun. 1974. Vol. COM-22, N 8. P. 1037—1045.
11. Andrievsky B., Fradkov A. Adaptive coding for position estimation in formation flight control // Proc. IFAC Workshop Adaptation and Learning in Control and Signal Processing (ALCOSP 2010). 2010. P. 72—76.
12. Andrievsky B., Fradkov A. L. Adaptive coding for maneuvering UAV tracking over the digital communication channel // 6th Intern. Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops, ICUMT 2014. St. Petersburg, Russia, 2014. P. 236—241.
13. Tatikonda S., Mitter S. Control Over Noisy Channels // IEEE Transact. on Automatic Control. 2004. Vol. 49, N 7. P. 1196—1201.
14. Wang J., Yan Z. Coding scheme based on spherical polar coordinate for control over packet erasure channel // Intern. J. Robust and Nonlinear Control. 2014. Vol. 24, N 7. P. 1159—1176.
15. Quevedo D., Silva E., Goodwin G. Control over Unreliable Networks Affected by Packet Erasures and Variable Transmission Delays // IEEE J. on Selected Areas in Communications. 2008. Vol. 26, N 4. P. 672—685.
16. Quevedo D., Silva E., Nešić D. Design of Multiple Actuator-Link Control Systems with Packet Dropouts // IFAC Proc. 2008. Vol. 41, N 2. P. 6642—6647.
17. Andrievskiy B. Numerical evaluation of controlled synchronization for chaotic Chua systems over the limited-band data erasure channel // Cybernetics and physics. 2016. Vol. 5, N 2. P. 43—51.
18. Андриевский Б. Р., Фрадков А. Л. Управление и наблюдение через каналы связи с ограниченной пропускной способностью // Гироскопия и навигация. 2009. № 4 (67). С. 103—114.
19. Fax J., Murray R. Information flow and cooperative control of vehicle formations // IEEE Transact. Automat. Contr. 2004. Vol. 49, N 9. P. 1465—1476.
20. Proskurnikov A., Fradkov A. L. Problems and methods of network control // Automation and Remote Control. 2016. Vol. 77, N 10. P. 1711—1740.
21. Бушуев А. Б., Томашевич С. И., Кульчицкий А. А., Воробьев В. С., Мансурова О. К. Поведение агента, заданное логистическим отображением // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 8. С. 600—605.
22. Tomashevich S. I., Belyavsky A. O. Navigation data transfer in a quadrotor formation via a binary communication channel with adaptive coding and data erasure // 24th St. Petersburg Intern. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS). 2017. P 1—3. DOI:10.23919/icins.2017.7995569.
23. Andrievskiy B., Tomashevich S., Fradkov A. L., Amelin K. Quadrocopters Formation Control over the Limited-band Communication Network // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48, N 9. P. 85—90.
24. Fradkov A. L., Tomashevich S., Andrievskiy B., Amelin K., Kaliteevskiy I. Adaptive Coding For Data Exchange Between Quadrotors In The Formation // IFAC-PapersOnLine. 2016. Vol. 49, N 13. P. 275—280.
25. Amelin K., Tomashevich S., Andrievskiy B. Recursive Identification of Motion Model Parameters for ultralight UAV // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48, N 11. P. 233—237.
26. Кулешов С. В. Потенциальные свойства цифровых каналов передачи данных // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, № 11. С. 17—20.