微型四旋翼飞行器的嵌入式视频监控终端的研发

发布时间：2017-03-21 06:04

  本文关键词：微型四旋翼飞行器的嵌入式视频监控终端的研发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：四旋翼飞行器包含有四个按“十”字分布的螺旋桨,它的飞行姿态通常由欧拉角来表示。在对飞行器的实际操控中,当遇到障碍物阻挡人眼视线的情况,就会对飞行器的控制带来麻烦,如果在飞行器上安装摄像头,将飞行器所在环境信息实时传送给操控者,这样就大大方便了对飞行器的姿态控制。传统的四旋翼飞行器,由专门的遥控器来对其进行控制,如果要接收飞行器上的摄像头拍摄的图像信息,则需要配备图传模块,也就是说,遥控信号和图像信号的传输分别由两个电路产生。而嵌入式系统具有便于携带、低功耗、专用性等优点,成为目前研究的一个热点方向。本课题以S3C6410为核心设计一个微型四旋翼飞行器专用的嵌入式视频监控终端,通过WIFI发送控制信号和接收图像信号,集控制模块与图传模块为一体,还增加了拍照和录像等功能,具有专用性强、方便携带等优点。本监控终端的硬件核心为S3C6410,性能高且具有强大的多媒体处理能力。外置大功率的WIFI模块,传输速率达到150Mbps,同时连接两个10k的摇杆电位器,产生控制信号。使用ARM11外接摄像头模块和WIFI模块来模拟飞行器端。控制信号和图像信号的传输均采用速度快的UDP协议,监控终端在接收到飞行器端发送的JPEG图像信号后,先对其进行校验,校验通过后调用S3C6410自带的硬件图像编解码模块对图像进行解码,然后使用Post processor对图像进行格式和分辨率的转换,最后经Framebuffer显示在LCD显示屏上;在观察到飞行器端所处的环境信息的同时可将摇杆产生的模拟控制信号量经AD转换后打包发送给飞行器端,从而控制飞行器的飞行姿态。本文的重点研究内容包括ADC模块驱动代码的编写、Socket网络编程、图像的接收校验方法以及图像格式和分辨率的转换原理等。本文的创新点主要有以下两点:一、图像信号和控制信号都经由同一个WIFI模块进行传输,使微型四旋翼飞行器的远程控制更加便捷。二、可以根据网络性能,灵活设置图像的压缩比,解码时使用Postprocessor硬件调整图像的格式和分辨率。最后对监控终端进行功能测试和性能测试,总结并提出了改进意见。
【关键词】：嵌入式 JPEG硬件解码 WIFI 微型四旋翼飞行器 视频监控
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN948.6;V275.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景与意义11-12
• 1.2 四旋翼飞行器简介12-13
• 1.3 嵌入式系统概述13-15
• 1.3.1 嵌入式硬件13-14
• 1.3.2 嵌入式软件14-15
• 1.4 无线视频传输概述15-16
• 1.5 课题的主要研究内容16
• 1.6 论文整体安排16-17
• 第二章 系统硬件平台和软件平台的搭建17-28
• 2.1 系统硬件组成及架构17-23
• 2.1.1 S3C6410微处理器17
• 2.1.2 DDR SDRAM17-18
• 2.1.3 Flash存储器18
• 2.1.4 图像编解码模块18-19
• 2.1.5 ADC与触摸屏接口电路19-21
• 2.1.6 LCD液晶显示器接口电路21-22
• 2.1.7 WIFI模块22-23
• 2.1.8 按键电路23
• 2.2 系统软件架构23-25
• 2.3 开发环境的搭建25-27
• 2.3.1 安装Linux虚拟机25
• 2.3.2 Secure CRT的配置25-26
• 2.3.3 交叉编译环境的搭建26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 外围模块的驱动与配置及网络编程28-42
• 3.1 WIFI模块的驱动与配置28-32
• 3.1.1 内核配置28-29
• 3.1.2 无线网卡的驱动移植29
• 3.1.3 设置网线网卡工作模式29-31
• 3.1.4 连网调试31-32
• 3.2 ADC模块驱动配置32-35
• 3.2.1 ADC模块驱动源代码的编写32-34
• 3.2.2 编写Makefile文件34
• 3.2.3 模块的编译与加载34-35
• 3.3 网络编程35-41
• 3.3.1 OSI与TCP/IP协议35-38
• 3.3.2 Socket网络编程38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 基于ARM的嵌入式视频监控终端的总体实现42-60
• 4.1 多线程编程42-44
• 4.2 控制信号的采集44-45
• 4.3 控制信号的发送45-47
• 4.4 视频数据的接收47-49
• 4.5 JPEG图像信息处理49-53
• 4.5.1 JPEG编码原理49-50
• 4.5.2 JPEG解码原理50-51
• 4.5.3 JPEG硬件解码51-53
• 4.6 图像格式及缩放处理53-55
• 4.7 显示图像原理55-57
• 4.8 拍照功能的实现57-58
• 4.8.1 使用按键选择拍照功能57-58
• 4.8.2 拍照函数58
• 4.9 录像功能的实现58-59
• 4.9.1 使用按键选择录像功能58-59
• 4.9.2 录像代码59
• 4.10 本章小结59-60
• 第五章 功能测试与性能测试60-67
• 5.1 系统功能测试60-62
• 5.1.1 测试平台的搭建60-61
• 5.1.2 图像解码功能测试61
• 5.1.3 控制信息的采集和发送功能测试61-62
• 5.2 系统性能测试62-66
• 5.2.1 调试工具的选择62-63
• 5.2.2 视频传输性能测试63-65
• 5.2.3 控制信号传输性能测试65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 作者简介及科研成果72-73
• 致谢73

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