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微型无人机图像无线传输系统方案与关键技术_高珍

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基于Zigbee技术的无人机微型无线图像传输设备的设计

基于Zigbee技术的无人机微型无线图像传输设备的设计
中 图分 类 号 ：２ ３ １ Ｖ４ ． 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｉｉｓｚ ｄ Ｗ ｉｅｅｓＩ ｇ － ａ ｓ ｓｉｎ Ｄｅ ｉｅ ｓｇ ｆＭ ｎ －ｉｅ ｒ ｌｓ ｍａ ｅ ｔ ｎ ｍｉ ｏ ｖ ｃ ｒ ｓ
ｆ ｒ ＵＡＶ ｓ ｄ ｏ ｇ ｅ ｃ ｎ ｌｇ ｏ Ｂａ ｅ ｎ Ｚｉｂ ｅ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ
为无线 传输 手 段 的 微 型 无 线 图像 传 输 设 备 设 计 。
１ 引言
无人 机技 术 可 Ｊ 泛 应 用 于 国土 资源 观测 、 海
该设 备 由机 载无 线 照 相 机 和 地 面 图像 接 收 器 组 成， 具有 视频 图像 采 集 、 缩 和 传 输 功 能 ， 够 实 压 能
中国电子科技 集 团公 司第二 十七研 究所 ， 州 ４ ０ ４ 郑 ５ ０７
摘 要： 考虑到无人机微型无线图像传输系统的微小型化 、 低成本要求 ， 文提 出了基 于 Ｚｇ ｅ 本 ｉ ｅ技术无 人 ｂ
机微型无线 图像传输设备 的设计 。通过从微 型无 线 图像传 输设备 总体方 案 、 件及软 件设计方 面 阐述 了 硬 实时图像采集 、 压缩 、 解压 及无线传输设 计的实现 。该方案特别适用于对体积 、 重量 、 成本要 求苛刻 的无人 机 系统 的视频 图像实 时采集 、 压缩 及远距 离无线传输 。 关键词 ： 图像传输 ； 无线传输 ； 人机 无
・
Ｇ ｏ ｐ Ｃ ｒ ｏａｉｎ． ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ７ Ｃ ｉ ａ ） ｒ ｕ ｏｐ ｒ ｔ ｏ Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ４ 。 ｈ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓａ ｄ ｓｇ ｆｗｉｅｅ ｓ ｉ ｇ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｍ ｉ — ｅ ｉｅ ｆｒ ＵＡＶ ｓ ｄ ｏ ｇ ｅ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｅ ｉｎ ｏ ｒｌ ｓ ｍａ ｅ—ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｎｉｄ ｖ ｃ ｏ ｂａ ｅ ｎ Ｚｉ ｂ ｅ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｃ ｎ ｉ ｅ ａｉ ｎ ｏ ｎ ａｕ ｉａｉ ｎ ａ ｄ ｌｗ ｏ ｔ Ｗ ｉｈ ｅ ｈ ｓｓ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉｎ， ａ ｄ ｒ ｎｄ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｏ ｓｄ ｒ ｔｏ ｆｍｉ ｉｔ ｒｚ ｔ ｎ ｏ ｃ ｓ． ｏ ｔ ｍｐ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｔ ｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｄ ｍｏ ｓｒ ｔ ｓｔ ｅｒ ａ ｉａ ｉｎ ｏ ｏ ｌｃ ｉｇ， ｏ ｒ ｓ ｉｎ， ｅ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ａ ｄ ｗｉｅｅ ｓ ｈ ｏｔ ｒ ｅ ｉｎ，ｈ ａ ｅ ｅ ｎ ｔａｅ ｈ ｅ ｌ ｔｏ ｆｃ ｌｅ ｔ ｚ ｎ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｎ ｒｌ ｓ

基于5G网络的无人机图像传输技术研究

基于5G网络的无人机图像传输技术研究

基于5G网络的无人机图像传输技术研究随着科技的不断发展，5G网络的应用已经越来越广泛，包括在无人机图像传输方面的应用也愈加普遍。

无人机技术已经成为了现代军事、民用领域中的热点话题之一，而无人机图像传输技术则是无人机技术中一个非常重要的部分。

本文将探讨基于5G网络的无人机图像传输技术的研究现状、优缺点以及未来发展方向。

一、研究现状随着5G网络的普及，无人机图像传输技术的应用也正在大规模开展。

目前，国内外已有很多公司和科研机构在这方面开展研究工作，尤其是在5G网络环境下的应用研究更是得到了广泛关注。

例如，在航拍无人机领域，德国科技公司Yuneec推出了一款名为Typhoon H Plus的无人机，它支持高清图像传输功能，并建立了自己的5G网络，旨在为用户提供更高速、更高效的量身定制服务。

此外，中国航空无人机制造商航天红箭于2019年9月联合中兴通讯，采用了全球首个私有5G网络，并将其应用于无人机的图像传输技术中，实现了对移动网络的高度依赖和对数据的低时延、高带宽需求。

二、优缺点基于5G网络的无人机图像传输技术相比传统技术，具有一定的优缺点。

优点：1.高速传输：5G网络的带宽相对于4G网络有了显著的提升，这使得图像、视频等大容量数据传输速度加快，极大地提高数据传输的效率。

2.低时延：5G网络的网络延迟很低，这对于无人机图像传输来说十分重要。

低时延有助于无人机在实时地拍摄图像时获得更好的效果，并且有助于对数据的快速处理和分析。

3.稳定性：5G网络相对于4G网络更加稳定，能够提供更好的数据传输保证。

这对于无人机图像传输来说尤为重要，因为无人机在作业过程中往往会受到各种不同的影响，而稳定的网络环境能够有效地减少因网络波动等原因造成的数据丢失和干扰。

缺点：1.需要精密仪器：要实现基于5G网络的无人机图像传输技术，需要精密的传输设备，而这些设备相对于传统的相同产品价格更高，而且由于无人机必须保持轻便，传统的设备并不能满足要求，因此制造和购买这些设备的成本会更高。

微小型、高精度高度计的设计与实现

微小型、高精度高度计的设计与实现

微小型、高精度高度计的设计与实现
刘伟;王超;张京娟
【期刊名称】《遥测遥控》
【年(卷),期】2010(031)004
【摘要】高度信息采集是微小型无人机自动控制和自动着陆的关键技术之一.根据微小型无人机的飞行任务需求,设计基于大气数据和超声波探测的高精度高度计.系
统以TMS320F2812为处理器,采用12位A/D转换器提高测量精度,具有结构简单、体积小、精度高、性价比高的优点,对微小型无人机飞行控制稳定性和自动着陆安
全性的提升具有很大意义.
【总页数】5页(P56-59,72)
【作者】刘伟;王超;张京娟
【作者单位】北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京,100191;北京航空
航天大学仪器科学与光电工程学院,北京,100191;北京航空航天大学仪器科学与光
电工程学院,北京,100191
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.2
【相关文献】
1.雷达高度计采用准最大似然估计算法的波高精度分析 [J], 王京丽;李茂堂
2.星载雷达高度计系统设计及测高精度分析 [J], 郭伟;张俊荣;张升伟
3.应用于小型无人机的高精度雷达高度计设计 [J], 周峰; 田海波; 杨浩
4.雷达高度计采用准最大似然估计算法的波高精度分析 [J], 王京丽;李茂堂;范忠范
5.干涉高度计海面高度的高精度外定标方法 [J], 刘亚奇;张鹏;苏皎阳;秦强;卢护林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微型无人机图像无线传输系统的发展现状及其关键技术

微型无人机图像无线传输系统的发展现状及其关键技术
２００１ 年 ９ 月， 日本成功开发了当时世界上最轻的 微型无人机“ＵＦＲ－ ＩＩ”， 机重仅 １２．３ ｇ， 该机可以按照程 序设计路线自主飞行， 其上携带有微型摄像机并可以将 拍摄到的图像情报迅速传送回基地。
（ａ ）
２００１ห้องสมุดไป่ตู้年德国柏林工业大学的 ＭＡＲＶＩＮ（ Ｍｕｌｔｉ－ ｐｕｒ－ ｐｏｓｅ Ａｅｒｉａｌ Ｒｏｂｏｔ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ） 问 世 ， 其 ＭＡＲＶＩＮ Ｍａｒｋ ＩＩ 上携带了一台 Ｃａｎｏｎ Ｓ４５ 数码相机并 配有图像无线传输系统［５］， 如图 ２ 所示。机载计算机通 过串口从相机获得数字图像， 并通过无线链路传输回地 面进行处理。由于是用串口下载图像， 所以整体处理速 度非常慢。
ＣＬＣ Ｎｕｍｂｅ ｒｓ ： Ｖ２４３．１， Ｖ２７９＋．２
Ｄｏｃｕｍｅ ｎｔ Ｃｏｄｅ ： Ａ
Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ： １０００－ ７８５７（２００７）１６－ ００６８－ ０５
０ 引言 微型无人机（ Ｍｉｃｒｏ Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ， ＭＵＡＶ） ［１］
的 概 念 最 初 是 由 美 国 科 学 家 布 鲁 诺·Ｗ·奥 根 斯 坦 在 １９９２ 年美国国防高级研究计划局（ ＤＡＲＰＡ） 主持的一次 未来军事会议上提出的， 它 具 有 体 积 小 、重 量 轻 、隐 蔽 性好等优势［２］， 在军用、民用两方面发挥着重要作用。在 军 事 上［３］被 广 泛 用 于 侦 察 、监 视 等 领 域 ， 帮 助 士 兵 侦 察 近距离、小范围和复杂环境下的敌情； 在民用上可实现 昼夜巡视、航空摄影等。
ＧＡＯ Ｚｈｅ ｎ， ＤＥＮＧ Ｊ ｉａ ｈａ ｏ， Ｓ ＵＮ Ｊ ｉ， Ｓ ＯＮＧ Ｓ ｏｎｇ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ

一种无人机图像快速传输电路[实用新型专利]

一种无人机图像快速传输电路[实用新型专利]

专利名称：一种无人机图像快速传输电路专利类型：实用新型专利
发明人：王宇驰,杜虹玥,何泽聪,朱天成申请号：CN201920618745.2
申请日：20190430
公开号：CN209517371U
公开日：
20191018
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种无人机图像快速传输电路，包括网络模块、电源模块、微处理器模块和解码模块；所述电源模块为整个电路提供工作电压，所述网络模块和解码模块均与微处理器模块相连；网络模块通过无线与无人机相连；电源模块将外部输入电源引入电路并为其他模块的工作提供正常稳定额工作电压；网络模块接受无人机所发送的图像信息并将所接收到的图像信息传输给微处理器模块；微处理器模块处理所获得的信息，并向解码模块发送信号；解码模块将图像信息还原成可供其他显示设备利用的信息数据，以供输出。

具有快速接收并传输无人机所拍摄图像的优点。

申请人：中国计量大学
地址：310018 浙江省杭州市江干经济开发区学源街258号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：邱启旺
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基于微小型无人机的遥感信息获取关键技术研究

基于微小型无人机的遥感信息获取关键技术研究

基于微小型无人机的遥感信息获取关键技术研究任航【摘要】随着当前科学技术的发展,微小型无人机在农业领域中已经得到了广泛的推广和应用,因为通过微小型无人机的遥感信息获取技术不仅效率高,获取数据及时,而且运行的成本也比较低,也正是因为这些特点,这一技术是当前进行农业信息收集最主要的一种方法,也是未来农发展的趋势所在.本文通过对微小型无人机遥感信息获取技术以及平台的发展等方面进行具体分析,将微小型无人机在农业生产中的应用深入了解,明确了微小型无人机在农业生产中的重要性,更好的促进合一技术在农业生产中的应用.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P53-55)【关键词】为小型无人机;遥感信息获取关键技术;研究【作者】任航【作者单位】辽宁省基础测绘院,辽宁锦州121000【正文语种】中文【中图分类】P237随着当前我国社会经济的不断发展，农业生产也得到了快速的发展，以往的管理和养分诊断技术已经不能满足农业的发展速度，为了更好的促进农业的发展，国家在农业生产中逐渐开始实现数字化生产。

这种生产方式能够及时的对农田的养分情况进行获取，一旦农作物出现营养缺失问题，就可以及时的针对信息的获取进行水肥的调节和控制，另外，通过这种技术，还可以使农业生产产量和质量得到保证，当然这也是在农业生产中使用微小型无人机遥感信息获取技术的根本目的。

从目前的发展现状而言，微小型无人机可以分为两种类型，分别为：固定翼飞机和旋翼直升飞机。

其中微小型旋翼无人直升飞机具有在定点悬停、垂直升降以及中慢速巡航的特点，鉴于这一特点，在实际的应用中，可以实现高频率、定点、高分辨率、多重复的进行农作物信息的获取[1]。

而微小型固定翼无人机在则具有操作简单、抗风能力强、成本低、安全性能好并且效率高的特点，不过在起飞以及飞行速度方面，这一机型的限制因素比较多。

从目前的研究情况而言，美国、日本等国在无人机的发展方面以及取得了一定的成绩，但是在实际的应用中主要用于军事方面，农业方面都是使用有人驾驶机进行作业。

一种无人机高清远程低延时无线图像传输系统[实用新型专利]

(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201520366105.9(22)申请日 2015.06.01H04N 7/18(2006.01)H04N 7/015(2006.01)(73)专利权人成都时代星光科技有限公司地址611731 四川省成都市高新区西部园区西芯大道15号(72)发明人彭彦平 张万宁(54)实用新型名称一种无人机高清远程低延时无线图像传输系统(57)摘要本实用新型公开了一种无人机高清远程低延时无线图像传输系统，包括无人机空中单元设备、无人机地面接收单元设备，无人机空中单元设备包括无人机本体、高清运动摄像机、二维云台、与高清运动摄像机连接的发射机，高清运动摄像机设置于二维云台上，高清运动摄像机与发射机连接，无人机地面接收单元设备包括地面接收机和中继器，中继器的中继器接收天线与发射机的发射机天线无线连接，中继器的中继器发射天线与地面接收机的接收机天线无线连接。

本实用新型采用COFDM 调制解调技术，具有非视距传输和高速移动的传输特性，并采用H.264编解码技术具有视频传输低延时的特点，同时整个系统无线传输距离达到40到100公里，具有传输距离远的优点。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书2页 附图2页(10)授权公告号CN 204633941 U (45)授权公告日2015.09.09C N 204633941U1.一种无人机高清远程低延时无线图像传输系统，包括无人机空中单元设备、无人机地面接收单元设备，所述无人机空中单元设备包括无人机本体、高清运动摄像机、二维云台、与所述高清运动摄像机连接的发射机，所述高清运动摄像机设置于所述二维云台上，所述无人机地面接收单元设备包括地面接收机，其特征在于：所述无人机地面接收单元设备还包括中继器，所述中继器通过中继器接收天线与所述发射机无线连接，所述中继器通过中继器发射天线与所述地面接收机无线连接。

微型飞行器机载摄像与无线传输系统的研究_毕文仲

【 ()* +,%-# 】 "’( ； $9.)%9； ;#%)+)LL $&..O:#$9N#&:
!
引言
微型飞行器（ 是目前世界前沿 "#$%& ’#% ()*#$+)， "’( ）
1
系统构成
微型飞行器 DE5>- 翼展仅 5>- ..，起飞重量 5!! 0 ， 由
科技领域中的一项极富挑战性的研究课题， 其尺寸小、 重量 轻、 隐蔽性好， 因而可广泛用于空中监测、 目标定位、 通信中 继以及大型建筑物与工厂内部的监控等。 由于微型飞行器的 载重及能量供 给 非 常 有 限 ， 因 而 如 何 实 现 "’( 有 效 载 荷 的 微型化成为微型飞行器在实际应用中的技术难点之一。 微型飞行器可随时随地起飞， 配备微型摄像与传输系统 后， 可用于监控飞行经过区域的情况。美国研制的“ 黑寡妇” 系统， 翼展 !,- ..， 配备的 摄 像 （ 黑白） 与传输系统重量仅 / 占整机重量的 !12） ， 实现了 !31 4. 范围内的传输。其下 0（ 一步计划采用数字传输视频信号，目标是实现 536 4. 的传 输距离。 由于微 型 飞 行 器 "’( 的 尺 寸 小 ， 导致其允许的起飞载 荷重量受限， 因而机载部分的功耗、 重量和安装尺寸都有着 功耗小于 ! 7。当 极为严格的要求， 通常要求重量低于 1- 0 ， 前 ，国 内 外 生 产 的 几 种 微 型 视 频 发 射 机 有 89:;&&< 生 产 的 外 形 尺 寸 仅 1> ..?1- ..?!- ..， 传输距离约 (#<=#:4!--， 国 产 的 = 波 段 无 线 图 像 传 输 设 备 @AB>--’!， 外形尺 !,- .； 寸 ,5 ..?5/ ..?!1 ..， 重 C, 0 。由于现有的微型发射机发 射功率、 尺寸、 重 量 及 综 合 性 能 不 能 满 足 "’( 机 载 的 实 际 需要， 因此， 开展了机载摄像与无线传输系统的研究， 用于微 型飞行器 DE5>-。

小型太阳能无人机技术特点及关键技术研究

点＿ ２ ］ 。当然 ， 太 阳展 为 ６ ｌ米 ， 相 当于 一 架 空 客
Ａ ３ ４ ０的展 长 。机 翼承 载 了 ２ ０ ０平 方米 的 太 阳能 电 池 面板 ， 但 机身 仅重 １ ５ ０ ０公斤 ， 主题 结构 使用碳 纤
Ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｍ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ （ 太 阳脉 动 ） 太 阳能 飞机 ， 由瑞 士
能无人机具有 超 长航 时 和高高 空飞 行 能力 ， 可执 行 战略级 和战役级 侦察 任务 ， 具备 持久 的情 报 收集 和 战场监 视能力 。可完 成 目前 一些低轨卫 星执行 的作 战任务 ， 但相 比使用卫星 ， 它成 本更低 ， 使 用更灵 活 ． 具有可修复性 。 是 当今 世 界 各 国无 人 机 发 展 的重
ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ（ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｂ ｂ ｒ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ｕ ａ ｖ ）ａ ｔ ｈ ｏ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ， ｓ ｕ ｍ ｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ
Ｇ Ｕ０ Ｂ ｉ ｎ ｘ ｉ ｎ，ＭＡ Ｊ ｉ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｏ
（ Ｔ ｈ ｅ ２ ７ ｔ ｈ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ５ ０ ０ ０ ５ ）
太 阳能无 人机 以太 阳辐射作 为推进能源 的无 人 机 。太 阳能绿色 环保 ， 能源 供应 没有 限制 ＿ 】 ］ 。太 阳

基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术

基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术摘要：随着军事技术的不断发展，微型无人机作为一种新型的军事装备逐渐得到广泛应用，为实现更精确的目标识别和情报搜集提供了有效手段。

然而，由于无人机航拍的视频画面分辨率较低，影响了情报获取的准确性和军事部署的决策依据。

针对这一问题，本文提出基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术，能够有效提高视频画面的分辨率和细节还原能力。

一、引言微型无人机作为一种小型、灵活的飞行器，具有悬停、快速机动和机动性好等特点，已广泛应用于侦察、监视、目标跟踪、情报收集等军事领域。

然而，由于无人机本身设备的限制，其拍摄的视频画面往往分辨率较低，且存在噪声和模糊等问题，制约了其在军事作战中的应用。

因此，如何提高军用微型无人机的视频回传画面质量成为一个亟待解决的问题。

二、超分辨率算法的原理和应用超分辨率算法是一种通过从多个低分辨率图像中提取信息来重建高分辨率图像的方法。

它能够对图像进行增强、细节还原和边缘锐化等处理，从而提高图像的分辨率和清晰度。

目前，超分辨率算法已广泛应用于图像处理、视频压缩和图像分析等领域。

三、基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术优势1. 提升画面分辨率：通过超分辨率算法能够将低分辨率的视频画面转化为高分辨率的图像，从而提高情报获取的准确性和目标识别的精度。

2. 细节还原能力强：超分辨率算法能够对视频画面进行细节还原，使画面细节更加清晰、边缘更加锐利，有助于对目标特征的分析和判断。

3. 降低噪声和模糊：超分辨率算法能够通过图像增强和局部修复来降低视频画面中的噪声和模糊，提高图像的质量和细节清晰度。

4. 实时性好：基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术能够在无人机拍摄到画面后立即进行处理，实现实时视频回传，为军事部署提供及时的决策依据。

四、基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术研究进展目前，基于超分辨率算法的军用微型无人机视频回传技术已取得一系列研究进展。

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MA T LAB 对其进行压缩和解压 缩处理 , 其 实验结 果如表 2 所示 .由表 2 知 , SP IH T 和 SP ECK 压缩性
10 80
北京 理 工大 学 学 报
第 28 卷
能相当 , SPBLS 算法在压缩比大于 32 ∶1 的情况下 具 有 明 显的 优 势 , 但在 小 于 32 ∶1 的 情 况 下与 SP IH T 和 SP ECK 算法压缩性能接近 .从编码速度 考虑 , SP ECK 编 码速度最快 , SPIH T 次之 , SP BLS 较慢 .因此 , 本方案采用 SP ECK 算法进行图像压缩 编码 .
收稿日期 :2007-12-27 基金项目 :国家部委预研基金项目(62301110404) 作者简介 :高珍(1978 —), 男 , 博士生 , E-mail :gaozh211 @yahoo .com .cn ;邓甲昊(1958 —), 男, 教授 , 博士生导师 , E-mai l :bitdjh @sohu .com.
作者根据其结构设 计的 T urbo 编码器 仿真模 型如图 4 所示 .基于该模型进行仿真 , 其中贝努利序 列产生器产生周期为 1 s 、长度为 378 bit 的数据帧 , 卷积编码器的参数设置为(3 ,[ 7 5] , 7), 通过到工作 区模块将生成的 T urbo 码序列保存在工作区中 , 然 后进行 T urbo 码准则识 别 、仿 真结果表 明设 计的 T urbo 编码器是正确的 .
表 2 坦克图像的 RPSN 比较 Tab.2 RPSN comparison of tank picture
压缩算法
SPIH T S PEC K S PBLS
32 ∶1 30.47 30.39 30.80
RPSN/ dB 16 ∶1 33.57 33.46 33.39
8 ∶1 36.80 36.61 36.42
列首 、尾项 , 其提升结构原理图如图 2 所示 .
图 1 微型无人机数字图像无线传输系统结构图 F ig .1 Di g it al i mage transmi ssion system ar chi tectur e f or MUA V
2 图像无线传输系统关键技术及对策
2.1 高实时性图像压缩编码算法 据前分析知 , 微型摄像头输出的图像数据量甚
大 , 而无线信道带宽窄 、误码率高 , 故需对其进行图 像压缩 .根据本文图像压缩的特点可采用 D9/ 7 小 波或5 /3 小波提取其重要特征信息 .具体实现采用 提升方案 , 步骤分为分裂 、预测和更新 3 步 .预测和 更新实现信号高低频的分离 , 仅需移位 、加减运算 , 简单快捷 , 同址运算可节省大量存储资源 , 易于硬件 实现 .针对本系统图像压缩的高实时性要求 , 若给定 一幅 L ×W 图像 , 分别采用 D9/ 7 和 5/ 3 提升小波 实现 , 其性能对比如表 1 所示 , 其中 J 表示小波分解 层数 .
因本文中研究的图像需在带பைடு நூலகம்窄 、误码率高的 无线信道中实时传输 , 故图像压缩需采用高效率和
压缩性能好的编码技术 , 目前 SP IH T (set parti tio-
ning i n hierarchical trees)、SP ECK 和 SPBLS (set
pa rtiti oning based on line scanning)算法具有良好 的压缩特性[ 4] .由分析得知 SP IH T 运算量大 、运行
Abstract :Aimed at the shortage of image analog transmission and the requirements of real-time reliable transmission for micro unmanned air vehicle , a digital image wireless transmission scheme is proposed , adopting the improved set partitioning embedded block coder(SPECK)compression algorithm based on 5/ 3 lifting wavelet ;with the channel error correction coding based on Turbo code and spread spect rum .On the base of representing this scheme , the key technologies and countermeasures are discussed .Experimental results show ed that this scheme possessed many characteristics, such as high compressibility , f ast operating speed, good real-time , st rong ability of resisting error etc , and is applicable for the specific needs of micro unmanned air vehicle . Key words :micro unmanned air vehicle (MUAV );image wireless transmission ;5/ 3 lif ting wavelet
Scheme and Key Technologies of Wireless Image Transmission System for Micro Unmanned Air Vehicles
GAO Zhen , DENG Jia-hao , SUN Ji , SONG So ng
(Na tional K ey Labor atory of M echatro nic Enginee ring a nd Co ntrol , Beijing Institute of T echno lo gy , Beijing 100081 , China)
时间慢 、硬件实现复杂 ;SPECK 算法简单 、占存储量
小 、信噪比高 ;SPBL S 性能与 SPECK 相似 , 但硬件 实现复杂 .选取大小为 512 ×512 的坦克图像为实验
对象 , 从峰值信噪比(RPSN )、压缩比和编码速度对这
3 种算法作比较 , 小波基 选择 5/ 3 提升 小波 , 运用
t ransf orm ;set partitioning embedded block coder(SPECK)algorithm ;spread spectrum tech-
nology
微型无人机(MUAV)概念创立于 1992 年[ 1] , 由于 其体积小 、重量轻 、隐蔽性好, 故被广泛用于军事侦察 、 航空摄影等领域[ 2] .这些应用所获得的高分辨率图像
+2)
.
(i0 -1 ≤2n +1 <i l +1)
(1 )
更新 y(2n)=xext(2n)+
y(2n -1)+y(2n +1)+2 4
.
(i0 ≤2n < il)
(2 )
式中 :[ ＊] 表 示取 小 于 其数 值 的 整数 ;xex t (2n),
xext(2n +2)表示经边界延拓后的序列值 ;i0 , il 为序
小波 种类
乘加 法法 器器
寄 存 器
存储器 大小
运算周期
5/ 3
24
4
3 .5L
10J
+
4 3
L
W
1
-
1 4J
+2L
1
-1 2J
D9/ 7
6
8 40
5 .5L
22J
+
4 3
L
W
1
-
1 4J
+6L
1
-1 2J
5/ 3 提升小波算法为
预测 y(2n +1)=x ext (2n +1)-
xex t(2n)+xext(2n 2
信息需通过机载图像无线传输系统实现 .但高分辨率
图像数据量甚大 , 而微型无人机体积质量又有严格限 制 , 故图像数据的高速可靠传输是微型无人机面临的
一大挑战 .国外对此问题早有研究 , 但由于技术的保密
性 , 资料较少.国内在该方面的研究起步较晚 , 技术相 对落后 , 主要采用模拟传输方式 , 系统易受干扰 , 且传
第 12 期
高珍等 :微型无 人机图像无线传输系统方案与关键技术
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码与渐进传输 , 使系统运算速度快 、实时性好 、抗差错 性强及传输可靠 .
1 系统组成及工作原理
作者提出的微型无人机数字图像无线传输系统 整体结构如图 1 所示 , 主要由机载探测与发射和地 面接收与识别两大子系统组成 .其基本原理是 :微型 摄像头采集目标图像信息 ;对采集到的信息进行压 缩编码 , 为实时 、准确地传输感兴趣图像信息 , 需选 择性能好 、易于硬件实现的图像压缩算法 , 对压缩后 的码流进行渐进传输 , 即优先传输重要的特征信息 , 以便目标识别 ;为了避免在恶劣电磁环境传输中产 生误码和码间干扰 , 需对压缩后的码流进行纠错编 码 ;然后通过基于扩频技术的高频信号发射电路 , 将 处理后的图像信息实时快速地传回地面指挥站 , 进 行目标图像信息处理与识别 ;将处理后的有用控制 信息远程无线传回机载设备 , 使机载设备和地面控 制中心实现不断的信息通信 .
输距离有限 .而研究较成熟的无人机载图像实时传输 系统 ,其图像质量指标 、信道编码效率等均不高 , 且抗 多径干扰差[ 3] .因此迫切需要研究新的微型无人机数