微小型無人機無線數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
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地面站采用便攜式設計，主要用來接收無人機實時發(fā)送回的視頻信號，并將其顯示出來，包括接收天線、筆記本計算機或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、結構緊湊等優(yōu)點，是一種高質量的室外通信天線，非常符合無人機在野外條件下的戰(zhàn)術需求。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 軟件設計
該設計采用基于Web服務器的B／S(Browser／Server)服務機制，B／S服務機制是隨著Internet技術的興起，對C／S(Client／Server)服務機制的改進，由于其先進的開發(fā)技術、優(yōu)越的可管理性和可維護性及簡單方便的應用模式，正成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)最流行的應用方式。它能將地面站的視頻偵察系統(tǒng)控制、偵察視頻瀏覽、開關量的控制、攝像云臺控制等在IE瀏覽器中予以實現(xiàn)，不用另行安裝軟件，使視頻偵察系統(tǒng)的操作、配制簡單化，實現(xiàn)了跨平臺性，客戶端在普通PC機、PDA等操作系統(tǒng)上均能運行，非常適合戰(zhàn)術無人機的野外作業(yè)。下面分別介紹本系統(tǒng)服務器端和客戶端的主要功能：
(1)服務器端主要功能：響應Web連接服務，采集視頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。
(2)機載微處理器作為服務器，響應客戶端的連接請求，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)絡發(fā)送到瀏覽器客戶端。
(3)客戶端部分的主要功能：連接機載Web服務器并下載ActiveX控件。
(4)為了減輕視頻服務器客戶端操作的負擔，提高軟件升級和維護的方便性，設計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，在運行Linux的ARM串臺上移植嵌入式Web服務器Boa，響應地面站的連接請求，并將ActiveX控件嵌入到網(wǎng)頁中發(fā)布。地面站通過瀏覽器訪問Web服務器時，ActiveX控件就會經(jīng)過網(wǎng)頁傳輸?shù)娇蛻舳瞬⒆詣酉螺d安裝。一旦視頻偵察系統(tǒng)服務器端部分和ActiveX控件建立通信，就可通過Socket進行視頻數(shù)據(jù)的組播傳輸，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。
4 飛行實驗
該系統(tǒng)在某戰(zhàn)術無人機上進行了搭載飛行試驗，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)字視頻信號實時發(fā)送回地面，通過瀏覽器顯示的視頻截圖如圖6所示。機載飛行試驗表明，在3 km范圍內，機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，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。但由于無人機本身的重量輕，慣性很小，在低速飛行狀態(tài)時，氣流擾動和機體本身的振動對攝像和傳輸?shù)馁|量有影響，還需適當采取減振措施，減少圖像在傳輸過程中產(chǎn)生的抖動。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/162199.htm
5 結語
本文設計的基于ARM的嵌入式微小型無人機無線數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)，包括硬件設計和Linux下的軟件設計。該系統(tǒng)在MCU4010嵌入式微處理器的協(xié)調和調度下統(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結構設計，以組播方式傳輸，節(jié)省系統(tǒng)資源，易于維護，升級方便，使用簡單。通過機載實驗證明該系統(tǒng)基本滿足微小型無人機的要求，能夠做到實時傳輸回無人機偵察范圍內的視頻圖像。
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