1) по отношению дисперсии исходных данных к дисперсии сиг-
нала ошибки предсказания (
E
)
σ
2
x
/σ
2
e
(коэффициент усиления
дисперсии);
2) по энтропии сигнала ошибки предсказания.
По результатам экспериментов вычислялись оценки этих значений.
На практике для оценки эффективности алгоритма удобнее использо-
вать энтропию, так как этот показатель не зависит от формы исходного
сигнала [10].
В проведенных исследованиях сравнивались следующие основ-
ные подходы к декорреляции данных: различные варианты линейного
предсказания и применение операции “исключающее или” для теле-
метрических слов соседних кадров в потоке. Схема декорреляции на
основе линейного предсказания подробно описана, например, в рабо-
тах [10–12]. Значение дискретного, квантованного по уровню сигнала
отсчета
x
i
предсказывается по известным значениям предыдущих от-
счетов
x
i
−
1
, x
i
−
2
, . . .
этого сигнала. На каждом шаге ошибка предска-
зания рассчитывается по формуле
e
i
=
x
i
−
Q
n
p
X
j
=1
ˆ
a
j
x
i
−
j
o
,
(1)
где
ˆ
a
j
— коэффициенты фильтра предсказателя. Предсказатель реа-
лизуется с помощью цифрового фильтра с конечной импульсной ха-
рактеристикой и передаточной функцией
ˆ
A
(
z
)
. Значения коэффициен-
тов фильтра предсказателя
ˆ
a
j
требуются для восстановления после-
довательности
x
i
по известным значениям ошибки
e
i
. Коэффициенты
фильтра вычисляют из условия минимизации суммы квадратов оши-
бок предсказания.
Согласно предложенной схеме сжатия, сигнал ошибки, т.е. раз-
ность предсказанного и реального значений на входе декорреля-
тора, поступает на вход энтропийного кодера. В экспериментах
были использованы несколько методов энтропийного кодирования:
метод Хаффмана [13]; арифметическое кодирование [14–18]; метод
Райса [19]; алгоритм Deflate [20, 21], основанный на кодах Хаффмана.
В качестве критерия оценки алгоритма сжатия применяли коэффици-
ент сжатия — отношение размера исходных данных к размеру данных
на выходе системы сжатия.
Два варианта различных структур кадра телеметрической инфор-
мации, которые использовались в экспериментах, показаны на рис. 3.
Первый вариант структуры кадра состоит из девяти каналов, под-
ключенных к источникам датчиковой информации. Дополнительно
кадр содержит служебную информацию, обеспечивающую кадровую
синхронизацию в потоке телеметрической информации. Такая струк-
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 3 95
