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基于WiFi的无人机视频传输系统设计文献综述

 2020-05-02 17:11:01  

1.目的及意义

近年来无人机在军用和民用两方面发挥着巨大的作用。在军事上主要应用于侦查、监视等领域,帮助士兵获取复杂环境下的敌情。在民用上可用于航天摄影,环境监测等。实现图像视频信息的获取是无人机的重要任务,而作为其重要部分的无线图像视频传输系统的发展将给无人机行业带来巨大的经济和社会效益。

国外对无人机视频传输系统研究始于1992年,至今已有20年历史,技术积累比较雄厚,已经研发出性能比较优越的无人机网络视频传输系统,已经的到广泛的应用。

在2001年3月,美国研究出“黑寡妇”无人机视频传输系统,该系统采用COFDM方式,发射帧率为2.4GHz,发射机重量为1.6g,最大传输距离为1.5公里,每秒钟可以采集30帧图像。2003年4月,加州理工大学伯克利分校研制出的AVATAR无人机上的视频传输系统携带有3个模拟摄像头,视频模拟信号由天线发射到地面,帧率是30帧每秒,发射频率为2.4GHz,最远可以传输3公里。2004年,德国慕尼黑工业大学研制的MIKADO(米卡多)无人机,配有日光视频摄像机和数据链,可以完成地质灾害监测和海上飞行巡逻。2006年。德国的EMT公司研制的Carola(卡罗拉)无人侦察机,发射功率为50mW,发射频率为2.4GHz,采用锂电池供电。该系统包括无人机、高清模拟摄像头、传输天线和地面接收站,用于空中侦察和目标定位。

国内刚开始对无人机视频传输系统研究时技术基础比较弱,起步也比较晚,但是经过国内开发研究人员的不断努力,在吸收国外发展技术的基础上不断进行技术创新,国内的无人机视频传输系统发展得比较迅速,已经研究出多种比较先进的无人机视频传输系统,各种性能指标(如传输距离,图片的分辨率和延时抖动)都达到世界领先水平。

2001年清华大学研究了飞行器记载摄像与无线传输系统,该系统采用调频方式,发射频率为1.3GHz,功耗为0.78W,有效传输半径为0.5-1km。2004年3月在前人研究基础上清华大学周兆英设计了一种模拟图像无线传输系统,该系统采用调频发射方式,频率为1.18-1.45GHz,功率100mW,视场角80度,传输图像清晰。2005年5月电子科技大学设计了一种无线图像传输系统,该系统采用模拟和数字两种传输方式传输图像清晰。最近大疆公司开发的DJI Lightbridg系统发射频率为2.4GHz,最高可传输1920*1080p@30fps的全高清图像数据,实测有效传输距离高达1.7km。同时,内置2.4G遥控器链路和OSD飞行数据叠加系统,功能强大,传输效果较佳,处于世界先进水平。

但目前无人机视频传输系统抗干扰能力差、其无法多用户检测的缺点无法规避,基于此设计一种基于WiFi的无人机网络实时视频监控系统。

第一种方式是模拟信号传输方式,但采用模拟信号传输方式容易受到外界的电磁干扰,传输回来的图像延时和抖动问题比较严重。

第二种方式采用COFDM(编码正交频分复用)方法编码,无线视频传输系统具有传输速率快、频道利用率高、绕射能力强等特点。但是COFDM技术对频偏和相位噪声比较敏感,实际工作中由于无线衰落信道的时变性,往往会造成频率弥散,引起多普勒频移效应。

第三种方式采用Mjpg-Streamer视频传输,MJPG-Streamer是一款免费基于IP地址的视频流服务器,它的输入插件从摄像头读取视频数据,有多个输出插件将这些视频数据经过处理,MJPG-Streamer的工作就是将其中的一个输入插件和多个输出插件绑定在一起,所有的工作都是通过它的各个插件完成。

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