小型旋翼无人机数字图像传输系统的设计与实现

发布时间：2017-09-08 07:42

  本文关键词：小型旋翼无人机数字图像传输系统的设计与实现

  更多相关文章： 无人机 HDMI接收器 H.264编码 TS Over IP技术 图像传输

【摘要】：近年来随着多旋翼无人机在航拍摄影、电力巡检等领域的越来越多应用,与之配合的图像传输系统也愈发成为无人机体系中的重要环节。针对多旋翼无人机负载有限,经常需要远距离作业等特点,结合人们对图像质量的要求越来越高,本文提出设计一款体积小、重量轻、携带方便且传输延时较低的高清数字图像传输系统。旋翼无人机的图像传输系统可以分为空中发射端与地面接收显示端两部分,课题主要研究了无人机拍摄的视频信号从采集、编码压缩至无线传输再到解码播放的整个流程。在HDMI接收端,采用ADV7611高性能接收芯片,体积相对同类芯片小50%,集成音视频采集于一体。通过阅读芯片手册,掌握ADV7611组成和功能,外部控制器通过IIC总线对其合理配置。查阅视频压缩编码技术相关资料,根据不同编码标准特性最终选择H.264标准作为本图像传输系统的编码规范。深入研究H.264算法编解码原理,分层格式以及关键技术,选择性能优异的编码模块,通过MCU对编码器配置、监控。无线收发设备选用Microhard DDL高清IP图传电台,理论传输距离大于5千米。设计TS Over IP系统将编码器输出的TS流协议封装,生成IP包,以便由IEEE 802.3网口传入图传电台,在无线网络中传输。完成无人机系统地面端平台搭建,基于.NET平台,运用C#语言进行地图开发、GDI+技术绘图、串口通信以及各类库调用。对接收到的音视频信号解码,设计播放器实时播放,并将播放器内嵌入地面控制台。选用STM32F405处理器作为系统的控制器,对各个模块进行初始化及实时控制,如:配置接收器、检测编码器状态、设置电台IP地址等。集成各个系统模块,使用Cadence绘制电路原理图及PCB板图。本文完成了小型旋翼无人机数字传输系统的分模块设计以及整体集成实现。经国家电网测试,在模拟高海拔、严寒、强电磁干扰环境下,无人机携带图像传输设备工作状态良好。系统可靠通信距离大于2千米,高清图像延时在350毫秒左右,支持高清播放模式,满足电力巡检的技术要求。
【关键词】：无人机 HDMI接收器 H.264编码 TS Over IP技术 图像传输
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究领域及背景10-11
• 1.2 国内外发展现状11-12
• 1.3 课题技术要求及主要工作12-14
• 第二章 图像传输系统总体设计14-18
• 2.1 方案设计14-15
• 2.2 系统构成15-16
• 2.3 系统功能实现16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第三章 图像接收系统18-38
• 3.1 ADV7611图像接收器18-19
• 3.2 接收器输入输出19-20
• 3.3 主要功能模块20-28
• 3.3.1 HDMI接收器20-24
• 3.3.2 主分量处理器24-28
• 3.4 ADV7611接收器的配置28-33
• 3.4.1 IIC通信原理28-31
• 3.4.2 模块IIC配置31-33
• 3.5 图像接收器电路实现33-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 视频压缩编码38-57
• 4.1 视频压缩标准38-41
• 4.1.1 ITU H.120标准39
• 4.1.2 ITU-T H.261标准39
• 4.1.3 MPEG标准39-40
• 4.1.4 ITU H.263及H.263+/H.263++标准40-41
• 4.2 H.264/AVC标准41-52
• 4.2.1 H.264/AVC编解码器42-44
• 4.2.2 H.264的图像帧44-45
• 4.2.3 H.264的档次(profiles)和层(Levels)45-48
• 4.2.4 H.264的分层及格式48
• 4.2.5 H.264关键技术48-52
• 4.3 H.264编码器实现52-56
• 4.3.1 编码器简介52
• 4.3.2 电路说明52-53
• 4.3.3 编码器通信53-55
• 4.3.4 编码器配置55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 流媒体协议封装及通信57-77
• 5.1 TS传输流57-63
• 5.1.1 TS流层次结构57-58
• 5.1.2 TS层58-61
• 5.1.3 PES层61-62
• 5.1.4 ES层62-63
• 5.2 TS Over IP传输网络与协议63-69
• 5.2.1 总体概述63-64
• 5.2.2 TCP协议64-65
• 5.2.3 UDP协议65-66
• 5.2.4 RTP协议66-67
• 5.2.5 IP协议67-69
• 5.3 TS Over IP系统构建69-76
• 5.3.1 流传输格式69-70
• 5.3.2 方案设计70-74
• 5.3.3 电路实现74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 平台搭建及最终结果77-86
• 6.1 空中系统实现77-79
• 6.1.1 原理电路设计77-78
• 6.1.2 PCB版图设计78-79
• 6.2 地面系统实现79-83
• 6.2.1 开发环境79-80
• 6.2.2 地面控制台80-81
• 6.2.3 视频捕获播放81-83
• 6.3 实际测试结果83-85
• 6.4 本章小结85-86
• 第七章 总结与展望86-88
• 7.1 工作总结86-87
• 7.2 研究展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-93

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本文编号：812750