微小型無人機(jī)無線數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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地面站采用便攜式設(shè)計(jì)，主要用來接收無人機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送回的視頻信號(hào)，并將其顯示出來，包括接收天線、筆記本計(jì)算機(jī)或PDA。該系統(tǒng)采用的接收天線為TDJ-2400BKC-Y室外板狀定向天線，其具有增益高、前后輻射比大、三維尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，是一種高質(zhì)量的室外通信天線，非常符合無人機(jī)在野外條件下的戰(zhàn)術(shù)需求。其頻率范圍為2 400～2 483 MHz，增益為10 dBi，水平面波瓣寬度為110°。
3 軟件設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)采用基于Web服務(wù)器的B／S(Browser／Server)服務(wù)機(jī)制，B／S服務(wù)機(jī)制是隨著Internet技術(shù)的興起，對(duì)C／S(Client／Server)服務(wù)機(jī)制的改進(jìn)，由于其先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)、優(yōu)越的可管理性和可維護(hù)性及簡(jiǎn)單方便的應(yīng)用模式，正成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)最流行的應(yīng)用方式。它能將地面站的視頻偵察系統(tǒng)控制、偵察視頻瀏覽、開關(guān)量的控制、攝像云臺(tái)控制等在IE瀏覽器中予以實(shí)現(xiàn)，不用另行安裝軟件，使視頻偵察系統(tǒng)的操作、配制簡(jiǎn)單化，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)性，客戶端在普通PC機(jī)、PDA等操作系統(tǒng)上均能運(yùn)行，非常適合戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)的野外作業(yè)。下面分別介紹本系統(tǒng)服務(wù)器端和客戶端的主要功能：
(1)服務(wù)器端主要功能：響應(yīng)Web連接服務(wù)，采集視頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。
(2)機(jī)載微處理器作為服務(wù)器，響應(yīng)客戶端的連接請(qǐng)求，并提供ActiveX控件的下載，利用Linux視頻子系統(tǒng)提供的API函數(shù)編寫數(shù)據(jù)采集代碼，接收MPG-440A傳送的MPEG-4格式二進(jìn)制視頻數(shù)據(jù)。將接收到的數(shù)據(jù)整理后，通過Socket通訊以組播方式通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到瀏覽器客戶端。
(3)客戶端部分的主要功能：連接機(jī)載Web服務(wù)器并下載ActiveX控件。
(4)為了減輕視頻服務(wù)器客戶端操作的負(fù)擔(dān)，提高軟件升級(jí)和維護(hù)的方便性，設(shè)計(jì)中將地面站的視頻圖像接收和視頻圖像顯示部分封裝在ActiveX控件中，在運(yùn)行Linux的ARM串臺(tái)上移植嵌入式Web服務(wù)器Boa，響應(yīng)地面站的連接請(qǐng)求，并將ActiveX控件嵌入到網(wǎng)頁(yè)中發(fā)布。地面站通過瀏覽器訪問Web服務(wù)器時(shí)，ActiveX控件就會(huì)經(jīng)過網(wǎng)頁(yè)傳輸?shù)娇蛻舳瞬⒆詣?dòng)下載安裝。一旦視頻偵察系統(tǒng)服務(wù)器端部分和ActiveX控件建立通信，就可通過Socket進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的組播傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
4 飛行實(shí)驗(yàn)
該系統(tǒng)在某戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)上進(jìn)行了搭載飛行試驗(yàn)，飛行高度約為200 m，攝像鏡頭的視角45°，平均飛行速度約為15 m／s。發(fā)射模塊將攝像頭拍攝到的數(shù)字視頻信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送回地面，通過瀏覽器顯示的視頻截圖如圖6所示。機(jī)載飛行試驗(yàn)表明，在3 km范圍內(nèi)，機(jī)載攝像與無線傳輸系統(tǒng)能較好地完成MAV攝像和傳輸任務(wù)，該系統(tǒng)尺寸小、重量輕、功耗低、工作穩(wěn)定，滿足MAV有效載荷的基本要求。但由于無人機(jī)本身的重量輕，慣性很小，在低速飛行狀態(tài)時(shí)，氣流擾動(dòng)和機(jī)體本身的振動(dòng)對(duì)攝像和傳輸?shù)馁|(zhì)量有影響，還需適當(dāng)采取減振措施，減少圖像在傳輸過程中產(chǎn)生的抖動(dòng)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162199.htm
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)的基于ARM的嵌入式微小型無人機(jī)無線數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)，包括硬件設(shè)計(jì)和Linux下的軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)在MCU4010嵌入式微處理器的協(xié)調(diào)和調(diào)度下統(tǒng)一工作，采甩專用MPEG-4音視頻編碼芯片MPG-440A將采集生成的數(shù)字視頻予以編碼壓縮處理，穩(wěn)定可靠，成本低，采用B／S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以組播方式傳輸，節(jié)省系統(tǒng)資源，易于維護(hù)，升級(jí)方便，使用簡(jiǎn)單。通過機(jī)載實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)基本滿足微小型無人機(jī)的要求，能夠做到實(shí)時(shí)傳輸回?zé)o人機(jī)偵察范圍內(nèi)的視頻圖像。
評(píng)論