"Кошмарный" сценарий - это когда твой вооруженный пулеметом робот вдруг начинает подчиняться командам врага и разворачивает пулемет в другую сторону.
Менее кошмарный, но реалистичный сценарий, - это когда враг может шпионить за тобой, глядя через камеры твоего же мобильного робота, перехватывая радиоканал.
Ведь передача видеопотока по радиоканалу - это одна из ахиллесовых пят российской мобильной робототехники, особенно в малом и среднем классе мобильных роботов. Не секрет, что на большинстве мобильных роботов российского производства малого класса в качестве радиоканала для передачи видео стоят либо китайские ТВ-передатчики, либо беспроводная сеть WIFI. И то и другое решение совершенно не годится для применения в условиях возможного радиоперехвата или активных помех.
Использование радиоканала с ППРЧ (псевдослучайная перестройка частоты) - это современный способ создания относительно помехозащищенного радиоканала и с пропусной способностью, достаточной для передачи видеопотока. Проблема возникает в том, что пропускная способность имеющихся на рынке ППРЧ радиоканалов значительно уступает пропускной способности WIFI, иногда в десятки или даже сотни раз. Это значительно затрудняет передачу видеопотока по таких радиоканалам из-за их низкой пропускной способности.
Решение проблемы передачи видео при относительно низкой пропускной способности радиоканала - в применении специальных алгоритмов сжатия видеопотока.
- Сжатие видео "на лету" перед отравкой в ППРЧ радиоканал значительно снижает объем передаваемых видеоданных, как раз в десятки или сотни раз.
Сжатие видео может быть совмещенно с шифрованием канала, что обеспечивает устойчивость мобильного робототехнического комплекса (МРТК) к попыткам перехвата управления.
Сжатие видео может производиться отдельным вычислителем, который находится между камерами робота и ППРЧ радиоканалом.
Дополнительно к этому мобильная робототехника накладывает особые требования на систему видеосжатия:
- Во-первых, пакеты с данными в радиоканале могут "теряться". Многие традиционные алгоритмы сжатия могут терять целые кадры или даже цепочки кадров при потере любого из отдельных пакетов в одном из кадров. Это очень нежелательно при дистанционном управлении мобильным роботов, особенно при движении робота на больших скоростях в сложной обстановке.
Во-вторых, многие традиционные алгоритмы с большим коэффициентом сжатия оптимизированы для видео "с головой на фоне стены". Т.е. алгоритмы хорошо сжимают видео с одним двигающимся объектом на статическом фоне. Если же попытаться сжать видео с бортовой камеры мобильного робота, то такие алгоритмы значительно теряют эффективность сжатия.
В-третьих, сжатие видео "на лету" - это задача с высокими требованиеми к производительности вычислителей. Многие традиционные алгоритмы сжатия видео оптимизированы на быстрый просмотр (т.е. разжатие видео), а сжатие происходит с большими вычислительными затратами. Ведь большинство алгоритмов сжатия видео расчитаны на сжатие видеофильмов; там сжатие происходит только один раз, и "можно подождать". В мобильной робототехнике такие методы не подходят.
В-четвертых, система сжатия видео и система бортового машинного зрения робота - во многом похожие системы, очень часто с дублирующими функциями в конвейере обработки видеокадров. Для оптимального использования скудных бортовых вычислительных ресуров робота желательно минимизировать дублирование одинаковых вычислений в обоих подсистемах.
Все эти особенности приводят к необходимости создания специальных алгоритмов видеосжатия, оптимизированных для применения в мобильных роботах.
Компания Сервосила разработала и отладила такую программное обеспечение для сжатия видеоизображения в процессе создания мобильного робота "Инженер", которая удовлетворяет описанным выше требованиям. Программная система работает с различными доступными на рынке ППРЧ радиоканалами.
Программное обеспечение, работающее на бортовом вычислителе в голове робота "Инженер" сжимает видео и по ППРЧ радиоканалу передает видеопоток в пакетном видео на станцию управления. Программное обеспечение на вычислителе станции управления разжимает видео, и выводит его для просмотра оператором в очки виртуальной реальности или внешний монитор. В процессе разработки и отладки данной системы, компания Сервосила накопила значительный опыт оптимизации алгоритвов обработки видео на борту мобильных роботов. Данная программное обеспечение коммерчески доступно от компании Сервосила.
