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最高可達100倍壓縮!釩星北鬥開放平台:漸進式圖檔壓縮庫,實作北鬥三号RDSS短封包圖檔傳輸

在北鬥三号系統的服務區域擴充到全球,RDSS服務性能和容量相對北鬥二号大幅提升的背景下,我們研究了基于北鬥三号 RDSS鍊路的語音圖像傳輸技術,可以彌補傳統通信系統覆寫能力弱,以及目前階段我國衛星通信能力相對不足的缺陷。相較于北鬥二号,北鬥三号短封包服務性能已得到大幅提升,可面向我國及周邊使用者提供更優質的服務,目前,北鬥三号五級卡單條發送容量是1750位元組/條。

我們在深入了解RDSS鍊路傳輸特點的基礎上,突破了高壓縮比的語音圖像編碼和解碼技術,設計了低延時的語音圖像資料排程協定,實作了使用者間點對點連續語音圖像傳輸,以及使用者和背景間語音圖像即時回傳。

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我們的RDSS圖像傳輸技術能夠完成40倍壓縮率情況下,圖像品質評價名額PSNR不低于20dB,且創新性實作了圖像壓縮的漸進傳輸方式。

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(北鬥三号短封包發送圖檔流程示範)

一、工作流程

1、終端拍下相片或者從相冊選擇相片後,可選擇裁剪比例和壓縮率;

2、确認發送後,終端内置的壓縮庫将圖檔分割為N包,并通過北鬥三号短封包衛星發到電腦端;

3、電腦端接收資料包後,通過壓縮庫進行解壓,并實時顯示最新圖像效果;

4、本技術采用漸進式傳輸方式,收到2-3包資料則能看清大概輪廓,收到資料包越多則越清晰;

5、在接收資料的後期即使丢包了1-2包資料也不會對圖檔品質造成較大影響;

二、功能優勢

1、高壓縮比

創新性提出并實作了分包傳輸情況下圖像漸進式顯示技術,最優化利用寶貴的信道帶寬,實作窄帶寬下抗誤碼、高壓縮比圖像傳輸,最大可實作100倍壓縮比。

2、高品質

實作圖像資料的漸進式資料分包傳輸協定,背景收到資料後會進行解壓和補償,根據滿足使用者實際使用中的圖像品質要求。

3、高時效

傳統的方式是收到所有壓縮包後才解壓看到圖檔,如果遇到丢包則無法解壓,而本技術收到2-3包資料則能看清大概輪廓,收到資料包越多則越清晰。

最高可達100倍壓縮!釩星北鬥開放平台:漸進式圖檔壓縮庫,實作北鬥三号RDSS短封包圖檔傳輸
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(背景)

天通衛星電話的流量費為16元/MB,一張圖檔原圖為2MB,使用本壓縮庫可以壓縮到20KB再還原到2MB

(得出)

1兆流量可以發51張圖檔,使用本壓縮庫發送2MB圖檔費用僅0.3元/張

三、技術特點

1、圖像漸進式傳輸技術

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北鬥三号最高可支援的傳輸方式是每1秒鐘14Kbit資料,資料鍊路的誤碼率為10^(-5),在這一條件下對壓縮後圖像資料傳輸,要求壓縮算法具有較強的抗誤碼能力,保證誤碼不擴散,為保證資料傳輸的實時性,壓縮算法應在高壓縮比下能具有良好的圖像品質。

為了支援北鬥三号低碼速率傳輸條件下資料分包傳輸協定,實作高誤碼率下圖像壓縮資料的可靠性傳輸,同時實作圖像的自适應壓縮,滿足在不同傳輸延時要求下圖像資料的可靠傳輸。

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(PSNR峰值信噪比)

我們研究提出了基于RDSS傳輸協定下圖像壓縮資料分包重傳政策,創新性提出并實作了分包傳輸情況下圖像漸進式顯示技術,最優化利用寶貴的信道帶寬,實作窄帶寬下抗誤碼、高壓縮比圖像傳輸。

2、窄帶寬下高壓縮比圖像傳輸政策優化

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針對北鬥三号低碼速率、較高誤碼率和資料包大小限制等傳輸條件下,實作圖像資料的漸進式資料分包傳輸協定,滿足實際使用中實時性與圖像品質的要求。

該技術根據實際傳輸需求,采用自适應高壓縮比政策,壓縮後圖像資料按漸進順序進行二次封裝,封裝協定中包含幀頭和幀計數資訊,可支援應用層資料包重傳,最優化利用寶貴的信道帶寬,滿足使用者對圖像資料擷取的實時性要求和對高圖像品質的要求。

3、抗長時延的語音圖像傳輸協定

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為了解決RNSS語音圖像傳輸方面的困難,本文通過在RNSS傳輸中引入網絡編碼技術,設計提出了基于編碼備援的語音圖像傳輸協定 。

該機制提出根據鍊路丢包率,發送端在正常的封包序列中合理加入備援編碼封包,接收端通過這些編碼封包解碼産生丢失的原始封包,進而避免了丢包重傳所帶來的時間損耗。

四、應用場景

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五、示範視訊

圖檔壓縮解壓庫示範視訊v5.0-20220808

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