Principy postroeniya opticheskih vychislenii i opticheskoi pamyati na elementah fraktalnoi optiki - Melnikov G S

  • 11 дек. 2012 г.
  • 3684 Слова
ПРИНЦЫПЫ ПОСТРОЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ И
ОПТИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ НА ЭЛЕМЕНТАХ ФРАКТАЛЬНОЙ
ОПТИКИ И ОПТИКИ ФРАКТАЛЬНЫХ ТРАНСПАРАНТОВ.
Г.С. МЕЛЬНИКОВ
Рассмотрены принципы построения полностью оптических систолических процессоров цифровой
обработки сигналов (предложения по проекту "СИСТОЛА"). Проводится сравнительный анализ
элементной базы, известной из литературных источников, с предлагаемойэлементной базой. В частности,
анализируются известные схемы и макеты оптических транзисторов (трансфазеров), оптических
транзисторов и бистабильных элементов на туннельно-связанных кубично-нелинейных волноводах, а
также предлагаемые автором элементы фрактальной оптики − многоуровневые многомодовые
интерферометры Фабри-Перо с управляемой оптической би- и поли-стабильностью. Показано, что этиэлементы являются оптическими аналогами сверхбольших интегральных схем, на которых могут быть
построены цифровые процессоры вычислительных устройств, использующих систолические методы
обработки, с применением предложенных алгоритмов дискретной тригонометрической логики,
погружаемой на разрядные уровни.

ВВЕДЕНИЕ.
Информация, получаемая от датчиков дистанционного мониторинга, требует примененияширокополосных каналов связи для передачи её на наземные пункты сбора и хранения.
Как известно [1,2], требуемая пропускная способность канала передачи информации
определяется выражением:
I*=N*⋅log M
(1)
где:- N*- максимальное количество отсчетов сигнала, передаваемых в единицу времени,
-М- количество уровней квантования отсчётов.
Современные высококачественные каналы имеют пропускную способность I*порядка107
... 108 бит/сек.
В то же время для передачи, например, черно-белого и цветного телевизионных
изображений (ТВ) требуется количество отсчётов
N чб= 512 х 512 эл.
(2)
и Nцв=3 х 512 х 512 эл
при M≥ 256
(3)
А для передачи аэрофотоизображений размером 40 х 40 см 2 с разрешением, порядка 50
лин/мм
N= 40 x 40 x (2 x 50 x 10 )2=16.108 'эл. при M≥ 256.
(4)
Таким образом, время передачи ТВизображений составит
Ттв=N/N*=0,01...0,1 с,
(5)
а аэрофотоизображений
Таф=N/N*=100...1000 c.
Эти оценки сделаны для передачи информации дистанционного мониторинга земной и
водной поверхности. Когда же требуется передавать дистанционную информацию от
оптических датчиков, зондирующих донные конкреции или проводящих гидрографические
измерения, дополнительно к указанной информации необходимо передаватьданные о третьей
координате, связанные с сигналом строба активно-импульсных систем наблюдения и
зондирования [3].
Очевидно, что лишь информация от простых ТВ датчиков может быть передана с борта
исследовательской станции на наземные пункты приёма и хранения информации в системе
мониторинга земной и водной среды в реальном времени, т.е. с телевизионной частотой
кадров 1/T=25 Гц, а для передачиаэрофотоизображений и данных от активно-импульсных
систем наблюдения (без потерь информации) требуется время передачи одного кадра
изображения порядка нескольких единиц минуты.
В этой связи остро стоят задачи, как уплотнения сигналов, так и обработки в реальном
времени двумерных массивов данных непосредственно в месте их получения (на борту судна,
вертолёта, самолёта или космического носителя).

2

Пообеим задачам с использованием элементной базы электронной техники автором ранее
опубликованы отдельные решения [4,5]. Здесь только отметим, что алгоритм сжатия
информации [4] предусматривает решение первой задачи как за счёт уменьшения N, так и за
счёт уменьшения М в исходном кадре. Другими словами, метод объединяет в себе как метод
статистического кодирования, так и метод семантического сжатия.Характерно, что алгоритмы "кодирования-декодирования" в названном методе
осуществляются параллельными систолическими операциями. Возможности систолической
обработки сигналов рассмотрены в работах [6...9]
Отметим, что существенный выигрыш в быстродействии при выполнении операций
сжатия информации по названному методу можно достигнуть с...
tracking img