無人機(jī)系統(tǒng)解決方案集錦

EverythingForEngineers無人機(jī)系統(tǒng)解決方案集錦無人機(jī)無線通信技術(shù)解決方案無人機(jī)作為空中機(jī)器人，在軍事上可用與偵查、監(jiān)視等，在民用上可用于大地測(cè)量、搖感等，主要希望能獲得高分辨率、能描述物體集合形態(tài)的二位或三維圖像，但是高分辨率圖像數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，而且隨著地面分辨率提高，需要傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)碼數(shù)率也迅速增長(zhǎng)，因此，圖像的高速傳輸已經(jīng)成為制約無人機(jī)應(yīng)用的重要問題。北京歐遠(yuǎn)致科技有限公司，通過自行研發(fā)成產(chǎn)而成的無人機(jī)無線視頻通信傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進(jìn)的COFDM（信道編碼的正交頻分復(fù)用）全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)及MPEG2/MPEG4數(shù)字壓縮編碼技術(shù)，其多載波等技術(shù)特點(diǎn)，抗多徑能力強(qiáng)，具備“非視距”、“繞射”傳輸特點(diǎn)和良好穿透能力，能夠滿足無人機(jī)無線通信任務(wù)?？蛻粜枨螅翰捎肅OFDM調(diào)制方式功率控制在500mw-1w、距離能夠滿足3km整機(jī)重量不超過500g、輸出接口采用AV/BNC頻率選定在公安頻率（336-344MHz）并可寬限到300-800MHz，帶寬可調(diào)視頻壓縮格式為H.264或MPEG-2/4支持高速移動(dòng)，移動(dòng)速度>70km/h延時(shí)<200ms設(shè)計(jì)特點(diǎn)A.體積小巧：發(fā)射機(jī)體積小巧，重量輕，能夠減少無人機(jī)承載壓力，有易于無人機(jī)空中任務(wù)完成。1EverythingForEngineersB.可靠性高：系統(tǒng)采用先進(jìn)的COFDM調(diào)制技術(shù)，抗干擾能力非常強(qiáng)，同時(shí)采用256位AES加密技術(shù)，能夠有效的防止干擾和竊聽。C.易用性強(qiáng)：采用高科技手段，進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，盡量減少系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，并作到系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單。D.傳輸距離遠(yuǎn)：系統(tǒng)功率控制在1W以內(nèi)，利用無人機(jī)飛行高度，能夠保障傳輸距離在3公里以上，同時(shí)系統(tǒng)有較強(qiáng)的繞射能力和穿透能力，能夠應(yīng)對(duì)建筑物阻擋問題。E.傳輸圖像清晰：系統(tǒng)采用最新H.264/MPEG-2/4壓縮方式，所傳視頻能夠達(dá)到D1效果，使無人機(jī)所拍的圖像清晰展現(xiàn)至用戶面前。方案設(shè)計(jì)根據(jù)用戶需求本方案設(shè)計(jì)效果圖如下;無人機(jī)上安裝有視頻采集設(shè)備、無線圖像發(fā)射機(jī)、電池等。將無線圖像發(fā)射機(jī)與電池固定在無人機(jī)底部，運(yùn)用-3饋線將發(fā)射天線垂直安裝在機(jī)尾（也可根據(jù)用戶需求進(jìn)行安裝）。將無人機(jī)視頻源與發(fā)射機(jī)連接，使其形成完整的無人機(jī)無線視頻發(fā)射系統(tǒng)。2EverythingForEngineers無人機(jī)無線視頻發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)通過地面無線圖像接收平臺(tái)接收，接收平臺(tái)可以清晰的將無人機(jī)采集到的圖像顯示在顯示屏幕上，也可通過平臺(tái)外接口將視頻信號(hào)傳至其他顯示/存儲(chǔ)設(shè)備上。同時(shí)地面接收平臺(tái)可內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，將視頻信號(hào)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，傳至后端中心站。ORANGE系列產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)ORANGE系列產(chǎn)品采用先進(jìn)的MPEG2/MPEG4/H.264數(shù)字壓縮編碼技術(shù)，具備以下特點(diǎn)：”和良好穿透能力COFDM調(diào)制技術(shù)具備能力，抗多徑城區(qū)、山地、COFDM（信道編碼的正交頻分復(fù)用）全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)及具備“非視距”、“繞射多徑分集干擾能力強(qiáng)，具備“非視距”、“繞射”傳輸特點(diǎn)和良好穿透能力，適應(yīng)在建筑物內(nèi)外等不能通視及有阻擋的環(huán)境中應(yīng)用。高速移動(dòng)性產(chǎn)品以車輛/飛機(jī)/輪船為載體，適用于高速移動(dòng)中傳輸圖像/語音/數(shù)據(jù)信號(hào)，最高移動(dòng)時(shí)速達(dá)到380km時(shí)保持信號(hào)暢通連續(xù)。傳輸距離遠(yuǎn)產(chǎn)品接收靈敏度高，傳輸距離遠(yuǎn)。車載設(shè)備利用全向天線通視條件下傳輸距離可達(dá)100公里（城市環(huán)境中車載--中心傳輸距離為10-30Km）；單兵設(shè)備利用全向天線通視條件下傳輸距離可達(dá)40公里（城市環(huán)境中單兵--車傳輸距離為1-5Km）；機(jī)載微型設(shè)備在通視條件下傳輸距離可達(dá)10公里（城市環(huán)境中機(jī)載設(shè)備--地面接收站距離為3-8公里）。高清畫質(zhì)3EverythingForEngineers產(chǎn)品采用MPGE2/4和H.264三種編碼，通過按鍵/軟件切換編碼模式，實(shí)現(xiàn)了在高信道帶寬中傳輸MPGE2編碼數(shù)據(jù)，在窄帶中傳輸H.264編碼數(shù)據(jù)，一機(jī)多用，傳輸圖像質(zhì)量可達(dá)到高清晰圖像效果，即使在指揮中心的大尺寸顯示屏上同樣清晰、流暢、色彩鮮亮。AES加密傳輸信號(hào)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)256位AES加密技術(shù)，對(duì)TS流進(jìn)行加密，具備很高的保密性，任何人在不知道密鑰的情況下無法接收到信號(hào)，避免非法接收。傳輸速率可調(diào)產(chǎn)品具備傳輸速率可調(diào)功能，通常調(diào)整范圍是原有速率的2倍，即在頻率資源匱乏的情況下，需要壓縮傳輸?shù)男诺缼挘瑫r(shí)通過調(diào)整傳輸速率仍然可以使圖像達(dá)到D1畫質(zhì)（圖像分辨率可達(dá)到576×720或480×720）。頻率可調(diào)產(chǎn)品在出廠時(shí)設(shè)定八個(gè)可調(diào)頻點(diǎn)，設(shè)備工作中心頻點(diǎn)可以上下調(diào)動(dòng)±4MHz，該功能有效地解決了在使用過程中遇到同頻帶來的干擾，保證了用戶在緊急情況下的正常使用。功率可調(diào)用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無線環(huán)境情況和需要傳輸距離的遠(yuǎn)近，隨時(shí)調(diào)整設(shè)備輸出功率，達(dá)到節(jié)約用電，提高電池供電時(shí)間、有效延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。帶寬可調(diào)產(chǎn)品1-8MHz八4EverythingForEngineers個(gè)帶寬可調(diào)，通過手動(dòng)按鍵可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求誰是調(diào)整信道帶寬，滿足客戶不同的應(yīng)用環(huán)境。GPS數(shù)據(jù)模塊（選配）發(fā)射機(jī)可嵌入GPS數(shù)據(jù)模塊，利用地圖軟件可實(shí)現(xiàn)在接收端顯示前端位置信息。多接口輸出接收設(shè)備可提供標(biāo)準(zhǔn)AV音視頻接口、以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口、E1數(shù)據(jù)接口、USB接口以及輔助數(shù)據(jù)接口（RS232）。易操作性產(chǎn)品采用集成化設(shè)計(jì)，操作按鍵直觀明了，接插件靈活搭配，使任何無相關(guān)技術(shù)背景的人在經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)之后，能夠迅速掌握產(chǎn)品的操作，在很短時(shí)間內(nèi)之內(nèi)讓產(chǎn)品投入正常工作，從而提高其應(yīng)變能力。產(chǎn)品介紹根據(jù)用戶提供的技術(shù)要求我們見意您使用機(jī)載微型發(fā)射機(jī)和便攜式一體接收機(jī)，如下圖所示；5EverythingForEngineers機(jī)載微型發(fā)射機(jī)外觀圖發(fā)射天線“Orange機(jī)載微型發(fā)射機(jī)”采用超微型模塊外觀設(shè)計(jì)，具有體積小（100mm×55mm×23mm）、重量輕（功放、數(shù)字調(diào)制、視音頻數(shù)字壓縮于一體，可用通視條件下傳輸距離可達(dá)10公里以上。廣泛的應(yīng)用在公安、部隊(duì)、應(yīng)急、資源勘探、廣播電視等行業(yè)中的軍事偵察、無人偵察機(jī)、機(jī)器人偵查、新260g）、功耗低（＜10W）、靈敏度高（-108db）、安裝靈活等特點(diǎn)，它集小型天線、微型于現(xiàn)場(chǎng)高清晰圖像傳輸，聞媒體攝像機(jī)、技術(shù)偵察、消防救災(zāi)等行動(dòng)。6EverythingForEngineers便攜式一體接收機(jī)接收天線吸盤“Orange便攜式一體接收機(jī)”采用專業(yè)防潮箱外形結(jié)構(gòu)，適合野外安裝使用，設(shè)備采用交流、直流兩種供電方式。集液晶顯示、電池供電、錄像存儲(chǔ)（定制）、網(wǎng)絡(luò)傳輸（定制）、各種外接口與一體，具有在野外、室內(nèi)任何地點(diǎn)即開即用的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)單、功能齊全，配合我公司無線發(fā)射前段使用，是公安、武警、軍隊(duì)、地質(zhì)災(zāi)害、消防等部門用于現(xiàn)場(chǎng)偵查的良好工具。設(shè)備提供多種接口：包括標(biāo)準(zhǔn)音視頻接口（ＢＮ、Ｃ蓮花頭）、以太網(wǎng)接口（10/100BASE-T自適應(yīng)），RS232數(shù)據(jù)接口。預(yù)留GPS數(shù)據(jù)接口和雙向語音業(yè)務(wù)接口。7EverythingForEngineers無人機(jī)應(yīng)用于航空測(cè)繪的解決方案一、背景簡(jiǎn)介1、行業(yè)背景隨著3S技術(shù)為代表的高新測(cè)繪技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)繪行業(yè)正在迅速向地理信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)的測(cè)繪生產(chǎn)主體模式已發(fā)生根本性變化，產(chǎn)品由模擬形式轉(zhuǎn)為數(shù)字形式，大量的外業(yè)測(cè)量被室內(nèi)地理信息采集所取代。地理信息的采集、存貯、加工和分發(fā)已成為一種全新的概念。2、行業(yè)需求隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立和不斷完善，測(cè)繪市場(chǎng)發(fā)育趨向成熟。首先，測(cè)繪產(chǎn)品的需求不斷增大，服務(wù)領(lǐng)域不斷拓寬。近年來，除傳統(tǒng)用等行業(yè)的需求不斷增，長(zhǎng)測(cè)繪產(chǎn)品的服務(wù)面幾乎覆蓋了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有行業(yè)，初步實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防、民眾和政府服務(wù)的行業(yè)目標(biāo)，充分顯示了測(cè)繪行業(yè)的重要性。戶外，電信、公安、環(huán)保、金融二、行業(yè)需求分析8EverythingForEngineers三、無人機(jī)航空測(cè)繪系統(tǒng)具體解決方案9EverythingForEngineers（一）應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)采集數(shù)據(jù)我司通過無人機(jī)航攝所獲取的豎直攝影影像、交向攝影影像、傾斜影影像以及復(fù)雜航線多基線攝影影像；通過多視影像匹配自動(dòng)構(gòu)建空中三角測(cè)量網(wǎng)，能進(jìn)行多達(dá)10000，實(shí)現(xiàn)高精度航測(cè)定位；并DEM）和數(shù)字正射影像（DOM）等產(chǎn)品。片影像的大區(qū)域網(wǎng)光束平差；配合低空遙感的高分辨率影像且，能自動(dòng)化生產(chǎn)數(shù)字高程模型（（1）快速響應(yīng)無人機(jī)航測(cè)通常低空飛行，空域申請(qǐng)便利，受氣候條件影響較小。對(duì)起降場(chǎng)地的要求，可通過一段較為平整的路面實(shí)現(xiàn)起降。升空準(zhǔn)備時(shí)間15分鐘即可、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)輸便利。車載系統(tǒng)可迅速到達(dá)作業(yè)區(qū)附近設(shè)站，根據(jù)任務(wù)要求每天可獲取數(shù)十至兩百平方公里的航測(cè)結(jié)果。（2）快速獲取地表數(shù)據(jù)和建模10EverythingForEngineers系統(tǒng)攜帶的數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字彩色航攝相機(jī)等設(shè)備可快速獲取地表信息，獲取超高分辨率數(shù)字影像和高精度定位數(shù)據(jù)，生成DEM、三維正射影像圖、三維景觀模型、三維地表模型等二維、三維可視化數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行各類環(huán)境下應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。（二）利用像素工廠進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理公司利用無人機(jī)遙感技術(shù)，結(jié)合像素工廠進(jìn)行信息處理和分析。所得的數(shù)據(jù)將成立體三維圖像，實(shí)時(shí)反饋給主管部門。像素工廠（PixelFactory，PF）由法國(guó)SPOTINFOTERRA公司研制開發(fā)，是一套用于大型生產(chǎn)的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，是一種能批量生產(chǎn)，且由一系列算法、工作流程和硬件設(shè)備成組的復(fù)合最優(yōu)化系統(tǒng)，包含具有強(qiáng)大計(jì)算能力的若干個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。輸入航空數(shù)碼影像、衛(wèi)星影像、或者傳統(tǒng)光學(xué)掃描影像，在少量人工干預(yù)的條件下，經(jīng)過一系列自動(dòng)化處理，輸出包括數(shù)字表面模型（DSM）、數(shù)字高程模型（DEM）、正射影像（DOM）以及真正射影像（TDOM）等產(chǎn)品，并能生成一系列其他中間產(chǎn)品。數(shù)字產(chǎn)品1.大規(guī)模生產(chǎn)真正射影像和傳統(tǒng)正射影像真正射影像（TrueOrtho?）指所有物體的傾斜均被糾正的一種鑲嵌影像。它是利用數(shù)字表面模型DSM，采用數(shù)字微分糾正技術(shù)，改正原始影像的幾何變形，保證影像上每點(diǎn)都是完全垂直視角。像素工廠可以通過對(duì)多視角的影像逐點(diǎn)計(jì)算，消除所有傾斜，生成真正射影像。與傳統(tǒng)的正射影像相比，在大比例尺影像圖中，避免了高大建筑的傾斜對(duì)其它地物的遮擋，在拼接地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑自然的過渡。利用完美的DSM能夠生成完美的真正射影像。像素工廠實(shí)現(xiàn)了真正射產(chǎn)品的商業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了針對(duì)真11EverythingForEngineers正射影像的一系列解決方案，例如大氣糾正、物理糾正、勻色等。真正射影像圖直接用于做線畫圖，可大大降低制圖成本，提高作業(yè)效率。傳統(tǒng)攝影測(cè)量處理中，經(jīng)過數(shù)字高程模型（DEM）校正、鑲嵌得到正射影像。根據(jù)些手工編輯以最小化每張影像的視差（建筑物傾斜）。而真正射影像通過高精度DSM糾正消除了所有視差，角的地表景觀，因此在真正射影像上，只顯示了建筑物的影像獲取的幾何原理，繁華的城市地區(qū)需要一建立了完全垂直視建筑物保持垂直視角，頂部，不顯示側(cè)面，避免了高大建筑物對(duì)其他地表信息（其他較矮建筑物、道路、停車場(chǎng)、綠地等）的遮擋，恢復(fù)了橋梁的正確方位。下圖反映了傳統(tǒng)正射影像與真正射影像之間的主要區(qū)別。（a）傳統(tǒng)正射影像中有建筑物傾斜效果（b）真正射影像中沒有任何建筑物傾斜效果12EverythingForEngineers像素工廠專利產(chǎn)品-真正射影像?（全自動(dòng)處理）傳統(tǒng)正射影像13EverythingForEngineers真正射影像2.數(shù)字表面模型（DSM）像素工廠具有全自動(dòng)提取密集數(shù)字表面模型DSM的能力，與傳統(tǒng)攝影測(cè)量系統(tǒng)相比，DSM）的計(jì)算。傳統(tǒng)的攝影測(cè)量系統(tǒng)計(jì)算DSM”則可以在25cm到1m的地面采樣距離（像素工廠的優(yōu)勢(shì)之一就在于數(shù)字表面模型（需要人工估計(jì)高程信息，而“像素工廠GSD）之間自動(dòng)進(jìn)行DSM計(jì)算，無需人工干預(yù)。在加載了影像數(shù)據(jù)之后，像素工廠會(huì)利用專有的算法生成大量立體像對(duì)，并將這些立體像對(duì)分配到可用的計(jì)算結(jié)點(diǎn)上進(jìn)行并行計(jì)算，這樣可以減少立體像對(duì)匹配過程所花費(fèi)的時(shí)間。多重相關(guān)，可輕松提取DSM，航向和旁向的立體像對(duì)之間通過多相過程。自動(dòng)化算法可從原始影像每?jī)上袼靥崛「叱绦畔ⅲ詈笸ㄟ^融合得到數(shù)字表面模型。此外，像素工廠系統(tǒng)可以導(dǎo)入導(dǎo)出LAS（LIDAR）格式數(shù)據(jù)，因此可對(duì)LIDARDSM和多重相關(guān)生成的DSM進(jìn)行混合。根據(jù)對(duì)多視角數(shù)據(jù)的自動(dòng)關(guān)方法進(jìn)行匹配，這是一個(gè)逐點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的3.數(shù)字地形模型（DTM）像素工廠通過對(duì)DSM采取濾波算法，可半自動(dòng)化的生成DTM，減少50%到95%的人工編輯。無人機(jī)高清影像實(shí)時(shí)壓縮處理傳輸平臺(tái)解決方案一、簡(jiǎn)介14EverythingForEngineers無人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱無人機(jī)（UnmannedAerialVehicle，縮寫動(dòng)力、可控制、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、執(zhí)行多種并能重復(fù)使用的無人駕駛航空利用先進(jìn)的無人駕駛飛行器技術(shù)、UAV），是一種有任務(wù)，器。無人機(jī)與遙感技術(shù)的結(jié)合，即無人機(jī)遙感，是遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，具有自動(dòng)化、智能化、專題化快速獲取國(guó)土、資源、環(huán)境等的空間遙感信息，完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析能力的應(yīng)用技術(shù)。具有低成本、低損耗、可重復(fù)使用且風(fēng)險(xiǎn)小等諸多優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域從最初的偵察、早期預(yù)警等軍事領(lǐng)域擴(kuò)大到資源勘測(cè)、氣象觀測(cè)及處理突發(fā)事等件非軍事用途。數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)技術(shù)是無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)重要組成部分，其中數(shù)據(jù)傳輸與壓縮、解壓縮系統(tǒng)是無人機(jī)航空遙感系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)據(jù)傳輸是否穩(wěn)定、流暢直接影響到無人機(jī)遙感的質(zhì)量，特別是在應(yīng)對(duì)緊急事件時(shí)決策者要根據(jù)無人機(jī)傳回來的實(shí)時(shí)畫面指定解決方案、做決策。原始的無人機(jī)航拍圖像數(shù)據(jù)量龐大，因此需要進(jìn)行壓縮存貯和傳輸。由于無人機(jī)圖像質(zhì)量差，易受環(huán)境干擾，其碼率跳動(dòng)變化大，因此對(duì)于帶寬受限的無線信道傳輸具有很大挑戰(zhàn)。無人機(jī)低空航拍攝影技術(shù)作為一項(xiàng)空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)、成本低、高分辨率、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，是衛(wèi)星遙感與有人機(jī)航空遙感的有力補(bǔ)充，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。而隨著我國(guó)信息化建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，無人機(jī)的研究發(fā)展在總體設(shè)計(jì)、飛行控制、組合導(dǎo)航、中繼數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、圖像傳輸、信息對(duì)抗與反對(duì)抗、發(fā)射回收、生產(chǎn)制造和實(shí)際應(yīng)用等諸多技術(shù)領(lǐng)域都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用水平。這些致使無人機(jī)低空航拍攝影的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，2009年國(guó)家遙感、測(cè)繪系統(tǒng)大力推動(dòng)該技術(shù)發(fā)展，促使15EverythingForEngineers無人機(jī)低空航拍攝影項(xiàng)目逐漸成為測(cè)繪、規(guī)劃、應(yīng)急等國(guó)家單位積極推行的先進(jìn)項(xiàng)目和技術(shù)示范項(xiàng)目。二、平臺(tái)介紹機(jī)載圖像處理系統(tǒng)需要處理的視頻種類多樣，如高清晰光學(xué)相機(jī)拍攝的運(yùn)動(dòng)視頻或者高分辨率圖片，機(jī)載SAR成像系統(tǒng)產(chǎn)生的SAR圖像。以上視頻或圖像都需要壓縮編碼，然后存儲(chǔ)或傳輸。本項(xiàng)目是以無人機(jī)為飛行平臺(tái)，利用高分辨CCD相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)拍攝和獲取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)航跡的規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的壓縮和自動(dòng)傳輸、影像預(yù)處理等功能，可廣泛應(yīng)用于國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)礦資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、土地利用調(diào)查、水資源開發(fā)、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)作業(yè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、城市規(guī)劃與市政管理、森林病蟲害防護(hù)與監(jiān)測(cè)、公共安全、國(guó)防事業(yè)、數(shù)字地球等領(lǐng)域。項(xiàng)目主要用于遙感影像的獲取，同時(shí)可以根據(jù)需要搭配衛(wèi)星遙感和有人機(jī)遙感平廣泛應(yīng)用于國(guó)家基礎(chǔ)地圖測(cè)繪、數(shù)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高低搭配，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。無人機(jī)低空航拍攝影字城市建設(shè)、通信站點(diǎn)建設(shè)、國(guó)土資源調(diào)查、土地地籍管理、城市規(guī)劃、突發(fā)事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)測(cè)與評(píng)估、城市交通、網(wǎng)線鋪設(shè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、測(cè)繪、環(huán)境治理、生態(tài)保護(hù)、森林管理、產(chǎn)礦開發(fā)等領(lǐng)域，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。16EverythingForEngineers三、本公司的板卡1、項(xiàng)目?jī)?nèi)容機(jī)載視頻圖像種類多樣，要求編碼器具備很高的處理能力和靈活性?；贑CD傳感器+DM6467的智能視頻處理套件說明書，廣泛用于智能監(jiān)控、電子警察、視頻會(huì)議、生物儀器、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。該平臺(tái)主要通過CCD傳感器采集圖像，通過DSP進(jìn)行信號(hào)處理，獲得智能信息，并進(jìn)行圖像壓縮和抓拍。從而為各種應(yīng)用提供報(bào)警信息和現(xiàn)場(chǎng)采樣。CCD傳感器主要采用sonyICX274AL芯片。17EverythingForEngineers18EverythingForEngineersTI芯片TMS320DM6467，為TI新一代高清視頻處理芯片，通過其多內(nèi)核設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)較前代數(shù)字媒體處理器高十倍的性能。DM6467處理器集成了ARM與DSP內(nèi)核，并采用高清視頻/影像協(xié)處理器（HD-VICP）、視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎以及目標(biāo)視頻端口接口。HD-VICP通過面向HD1080iH.264highprofile轉(zhuǎn)碼的專用加速器，實(shí)現(xiàn)了超過3GHz的DSP處理能力，同時(shí)視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎還能管理包括垂直下調(diào)節(jié)（downscaling）、色度采樣（chromasampling）以及菜單覆蓋（menuoverlay）功能等在內(nèi)的視頻處理任務(wù)。DSP內(nèi)核可用于管理多轉(zhuǎn)碼，并為支持其它應(yīng)用性能預(yù)留了足夠空間。DM6467可滿足媒體網(wǎng)關(guān)與MCU等需要轉(zhuǎn)碼技術(shù)的靈活性與高效性對(duì)要求同時(shí)進(jìn)行高清解碼的應(yīng)用來說也非常具有吸引力，如視頻語音或視頻安全等對(duì)于多通道標(biāo)清編碼要求較高的市場(chǎng)。該器件的連接外設(shè)中還格式視頻市場(chǎng)要求，但其強(qiáng)大的編碼與包括業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)PCI總線與千兆以太網(wǎng)。2、基本功能開發(fā)以該芯片為基礎(chǔ)的硬件平臺(tái)是本項(xiàng)目的核心內(nèi)容，主要功能如下：19EverythingForEngineers1）相機(jī)結(jié)構(gòu)為自定義尺寸，大小為100mmX70mmX56mm2）系統(tǒng)采用DSP+FPGA為核心結(jié)構(gòu)，DSP為TMS320DM6467主頻為729MHz，F(xiàn)PGA為Altera芯片EP3C25F324。3）支持一路高清CCD200萬象素的原始數(shù)據(jù)流輸入接口。4）支持一路千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸，為RJ45電口。5）支持1路RS232通信，兼容RS485。6）支持自動(dòng)光圈，自動(dòng)電子快門功能，適應(yīng)不同監(jiān)控環(huán)境7）工作電壓：電壓/直流12V，功耗小于5W。8）環(huán)境條件：工作溫度：-20℃～+60℃；存儲(chǔ)溫度：－45℃～＋65℃；相對(duì)濕度：<=95±3%，+35±3℃;9）振動(dòng)、沖擊要求為：振動(dòng)：2g（20Hz～500Hz～20Hz）（剛性）；沖擊：垂直軸向≥15g；橫軸方向≥10g;縱軸方向≥10g3、軟件支持20EverythingForEngineers1）支持linux操作系統(tǒng)2）支持H.264的視頻壓縮，Jpeg圖片壓縮。3）支持高清和CIF雙碼流輸出4）支持網(wǎng)絡(luò)的RTCPUDP數(shù)據(jù)發(fā)送。5）支持客戶端測(cè)試程序。6）根基您的需要可以植入其它算法。4、應(yīng)用范圍：可用于人臉識(shí)別、車牌識(shí)別、行為識(shí)別、機(jī)器視覺、生產(chǎn)線檢測(cè)、生物儀器、醫(yī)療儀器等二次開發(fā)和使用。四、產(chǎn)品實(shí)例無人機(jī)系統(tǒng)通過配置攝像機(jī)、高分辨率照相機(jī)、紅外夜視儀和圖像傳輸?shù)热蝿?wù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)空中巡視，并在巡視中實(shí)時(shí)傳回視頻圖像，存儲(chǔ)高清照片供返回地面處理，其中紅外夜視儀的配置滿足夜晚的巡視要求。21EverythingForEngineers航拍原圖：實(shí)際比例局部圖：22EverythingForEngineers基于PC104無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的構(gòu)建無人機(jī)具有體積小、重量輕、靈活機(jī)動(dòng)、成本低等特點(diǎn)，可以用于對(duì)地偵察拍照，還可以廣泛應(yīng)用于軍事偵察、地質(zhì)勘探以及對(duì)火災(zāi)等危險(xiǎn)區(qū)域的勘察預(yù)報(bào)等，因而在無人機(jī)上構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)就顯得十分重要。本文以基于PC104的無人機(jī)為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，其中，無人機(jī)視頻數(shù)據(jù)的采集、壓縮、解壓縮、傳輸都是無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，本文將針對(duì)這幾部分的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理該系統(tǒng)的下位機(jī)主要由深圳桑達(dá)公司的PC104工控機(jī)（USB接口）、linksysWRT54GC-CN無線路由器及外圍電路組成，采用嵌入式Linux2.4.26操作系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)的采集，壓縮及將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)是包含有無線網(wǎng)卡的PC電腦，主要負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)的接收、解壓和顯示，上下位機(jī)通過UDP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，采用socket網(wǎng)絡(luò)編程可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)及數(shù)據(jù)的收發(fā)。、羅技快看太空版MP攝像頭23EverythingForEngineersPC104工控機(jī)采用嵌人式專用CPUPⅢ533～933MHz，板載DDR內(nèi)存高達(dá)128MB，提供2個(gè)RS232串行接口，2個(gè)USB接口，1個(gè)并行口，軟盤驅(qū)動(dòng)器接口，IDE硬盤驅(qū)動(dòng)器，10/100Base-TXEthernet接口，CRT/LCD顯示器接口和固態(tài)盤插座，支持DiskOnChip8～288MB。PC104工控機(jī)的操作和使用與PC機(jī)相同，安裝系統(tǒng)硬件后，即可開機(jī)進(jìn)行BIOS設(shè)置，輸入電壓必須為+5V，其波動(dòng)范圍不超過5%。2視頻數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)現(xiàn)Video4Linux（V4L）是嵌入式Linux下視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，他為L(zhǎng)inux下的視頻設(shè)備提供了一系列的接口函數(shù)，在編譯和配置內(nèi)核階段，必須增加V4L模塊和USB攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊的支持。對(duì)于USB接口攝像頭，其驅(qū)動(dòng)程序中需要提供基本的I/O操作函數(shù)open，read，write，close的實(shí)現(xiàn)，對(duì)中斷的處理實(shí)現(xiàn)，內(nèi)存映射功能以及對(duì)I/O通道的控制接口函數(shù)ioctl的實(shí)現(xiàn)等，并他把們定義在structfileoperations中。這樣當(dāng)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件進(jìn)行諸如open等系統(tǒng)調(diào)用操作時(shí)，Linux內(nèi)核將通過fileoperations結(jié)構(gòu)訪問驅(qū)動(dòng)程序提供的函數(shù)。在系統(tǒng)平臺(tái)上對(duì)USB攝像頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，首先把USB控制器驅(qū)動(dòng)模塊靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核，使平臺(tái)中支持USB接口，再在需要使用攝像頭采集時(shí)，使用insmode動(dòng)態(tài)加載其驅(qū)動(dòng)模塊，這樣攝像頭就可正常工作了。在USB攝像頭被驅(qū)動(dòng)后，再利用Video4Linux支持的幾個(gè)視頻采集相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，就可以實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集。圖1是嵌入式Linux下視頻數(shù)據(jù)采集的流程：24EverythingForEngineers使用ioctl（devfd，VIDIOCSYNC，&vid_mmap）函數(shù)判斷一幀圖像是否截取完畢，成功返回表示截取完畢，之后就可把圖像數(shù)據(jù)保存成文件的形式。為了得到連續(xù)幀視頻vid_buf.frames值確定采集完攝像頭幀緩沖區(qū)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)的次數(shù)。在循環(huán)語句中，VIDIOCMCAPTUREioctl和VIDIOCSYNCioct1賦地址，利用語句然后保存成文件的形式。圖像，可在單幀的基礎(chǔ)上，利用也是使用函數(shù)完成每幀截取，但要給采集到的每幀圖像buf=map+vid_buf.off-sets［frame］，25EverythingForEngineers3視頻數(shù)據(jù)壓縮原理無人機(jī)系統(tǒng)的下位機(jī)要求實(shí)時(shí)傳輸視頻數(shù)據(jù)到上位機(jī)，由于視頻數(shù)據(jù)量較大且網(wǎng)絡(luò)帶寬非常寶貴，對(duì)視頻數(shù)據(jù)選用一種高壓縮比的文件格式顯得十分重要。JPEG是聯(lián)合圖像專家組（JointPictureExpertGroup）的和CCITT聯(lián)合制定的PCX）相比，JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的，而圖像質(zhì)量卻差不多。正是由于JPEG的高壓縮比，使得他廣泛地應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)編程中。英文縮寫，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）靜態(tài)圖像的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。和相同圖像質(zhì)量的其他常用文件格式（如GIF，TIFF，JPEG-專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法，一種是采用以離散余弦變換（DiscreteCosineTransform，無損壓縮圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難于找出他們之間的區(qū)別，因此得到了廣泛的應(yīng)用。JPEG壓縮是有損壓縮，他利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量損壓縮編碼相結(jié)合DCT）為基礎(chǔ)的有損壓縮算法，另一種是采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的算法。使用有損壓縮算法時(shí)，在壓縮比為25：1的情況下，壓縮后還原得到的化和無來去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。JPEG算法框圖如圖2所示。26EverythingForEngineers壓縮編碼大致分成3個(gè)步驟：（1）通過DCT去除數(shù)據(jù)冗余。DCT是影像壓縮的重要步驟，他通過正交變換將圖像由空間域轉(zhuǎn)換為頻率域。對(duì)于N×N維的數(shù)據(jù)，以后仍然得到N×N的數(shù)據(jù)，雖然DCT變換本身并不對(duì)影像但變換消除了N×N維數(shù)據(jù)之間的冗余性。DCT經(jīng)變換進(jìn)行壓縮，變換是壓縮過程中量化和編碼的基礎(chǔ)。（2）使用量化表對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行量化。量化過程除掉了一些高頻分量，損失了敏感，經(jīng)過量化處理的信息，經(jīng)過量化處理后，在高空間頻率段，出現(xiàn)大量連續(xù)的零，這有利于以后通過編碼減小數(shù)據(jù)量。量化表是一個(gè)量化系數(shù)矩陣，通過量化可以降低整數(shù)的精度，減少整數(shù)存儲(chǔ)所需的位數(shù)。高頻分量上的細(xì)節(jié)。由于人類視覺系統(tǒng)對(duì)高空間頻率遠(yuǎn)沒有低頻圖像從視覺效果來看損失很小。由于低空間頻率中包含大量的影像（3）對(duì)在高頻率段會(huì)出現(xiàn)大量連續(xù)的零，采用Huffman可變字長(zhǎng)編碼，到最小。量化后的DCT系數(shù)進(jìn)行編碼使其熵達(dá)到最小。遙感圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過DCT和量化之后，可使冗余量達(dá)譯碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。根據(jù)上述JPEG數(shù)據(jù)壓縮解壓原理，在C編譯器和集成開發(fā)環(huán)境（CodeComposerStudio，CCS）中開發(fā)實(shí)現(xiàn)了圖像壓縮解壓程序，便可應(yīng)用于無人機(jī)視頻數(shù)據(jù)的處理中。視頻數(shù)據(jù)壓縮處理程序的接口如下：27EverythingForEngineers4網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議及socket編程根據(jù)OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)定義，網(wǎng)絡(luò)由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、7層組成。而在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)4層模型。表示層和應(yīng)用層結(jié)構(gòu)可采用鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層在TCP/IP協(xié)議組中，IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。TCP協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議，他流控制、多路復(fù)用和數(shù)據(jù)同能夠提供可靠的、全雙工的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，具有確認(rèn)、數(shù)據(jù)步等功能，適合高質(zhì)量數(shù)據(jù)的傳輸，是目前應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議之一。但是，由于TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)開銷大，以及其提供的確認(rèn)與超時(shí)重傳機(jī)制都給數(shù)據(jù)傳輸帶來很大的時(shí)延。因此TCP協(xié)議不適合傳輸實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)和突發(fā)性的大量數(shù)據(jù)。UDP協(xié)議是無連接協(xié)議，報(bào)文交換機(jī)理簡(jiǎn)單，不存在多重確認(rèn)機(jī)制，從而減少了因建立連接和撤除連接所需要的巨大開銷。每個(gè)分組都攜帶完整