無線圖像傳輸系統(tǒng)

無線圖像傳輸系統(tǒng)第一頁，共20頁。無線各種體制自身的特點

1、模擬傳輸是一種“古老”的技術(shù)，基本處于被淘汰的階段，在此不再詳細論述。2、數(shù)傳/網(wǎng)絡(luò)電臺:價格低，大多采用跳頻擴頻技術(shù)，但本質(zhì)上為單載波調(diào)制；有效傳輸速率有限，一般在512Kbps以下，圖像的分辨率和幀速都很低，無法保證圖像的實時性。3、GSM/GPRS、CDMA為移動通信公網(wǎng)技術(shù)，很成熟，但傳輸速率有限，保密機制不健全，受公共網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的限制，如建設(shè)專用網(wǎng)，其小區(qū)制覆蓋將意味著極高的建設(shè)成本。4、數(shù)字微波（擴頻微波）可以提供高速率鏈路，但均為單載波調(diào)制技術(shù)體制，僅僅在通視環(huán)境下應(yīng)用，不能在阻擋環(huán)境中和移動中使用；且系統(tǒng)可靠性不高。5、無線網(wǎng)技術(shù)（802.11b）在物理層采用了直序擴頻技術(shù)（DSSS），在理想的傳輸條件下，可以提供約1-5.5Mbps有效速率，但因其是單載波調(diào)制,受此局限,只能在通視環(huán)境下應(yīng)用，不能在阻擋環(huán)境中和移動中使用。第二頁，共20頁。無線網(wǎng)技術(shù)（802.11a、802.11g）在物理層采用了COFDM多載波調(diào)制，但載波數(shù)量較少，如802.11a為52個子載波，而其頻段是5.8GHz。這樣雖然其采用了COFDM多載波調(diào)制，但因其子載波少，頻段高，在阻擋和移動環(huán)境下使用效果均不理想。它們只適用于辦公室內(nèi)無線局域網(wǎng)，定點用于室外需配置定向天線。從本質(zhì)上講，直序擴頻技術(shù)是不支持移動和非視距傳輸?shù)?，而某些此類圖傳設(shè)備為何宣稱其具有移動性呢？這是因為他們無意或有意地混淆了數(shù)據(jù)傳輸和高質(zhì)量圖像傳輸?shù)牟煌拍?。對于低速率的?shù)據(jù)通信（如115.2Kbps），由于其碼間距較大，多普勒效應(yīng)對其造成的影響也就較小，在這種情況下，它可以表現(xiàn)出一定的移動性，但高質(zhì)量圖像傳輸必須有一定的數(shù)據(jù)速率的保證（比如2Mbps），在這種速率下，其所謂的移動性也就徹底喪失。第三頁，共20頁。因此，在有阻擋、非通視和高速移動條件、完成高質(zhì)量圖像傳輸是一個難題，但是隨著COFDM技術(shù)的發(fā)展、成熟，完成這一難題有了可能。在這種情況下COFDM技術(shù)越來越受到人們的重視。國外在無線圖像上已趨于淘汰微波和跳頻（FHSS）、802.11b直序擴頻（DSSS）等方案，而采用COFDM技術(shù)的產(chǎn)品。COFDM（多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)）調(diào)制技術(shù)是最新的無線傳輸技術(shù)，它是多載波調(diào)制技術(shù)，子載波數(shù)量達到1704載波（2K模式）,它真正在實際使用中實現(xiàn)了“抗阻擋”、“非視距”、“動中通”的高速數(shù)據(jù)傳輸（2-15Mbps），表現(xiàn)出卓越的“抗阻擋”性能；傳輸MPEG2質(zhì)量圖像，安裝應(yīng)用便捷，可采用全向收發(fā)天線，無須尋找通視路由；裝置在車、船、機等運動載體上，無須配備復(fù)雜、昂貴的伺服穩(wěn)定系統(tǒng)。第四頁，共20頁。什么是COFDM

COFDM（codedorthogonalfrequencydivisionmultiplexing），既編碼正交頻分復(fù)用的簡稱，是目前世界最先進和最具發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。其基本原理就是將高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進行傳輸。編碼（C）:是指信道編碼采用編碼率可變的卷積編碼方式，以適應(yīng)不同重要性數(shù)據(jù)的保護要求正交頻分（OFD）:指使用大量的載波（副載波），它們有相等的頻率間隔，都是一個基本震蕩頻率的整數(shù)倍；復(fù)用（M）:指多路數(shù)據(jù)源相互交織地分布在上述大量載波上，形成一個頻道。第五頁，共20頁。COFDM的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域上個世紀中期，人們提出了頻帶混疊的多載波通信方案，選擇相互之間正交的載波頻率作子載波，也就是我們所說的COFDM。這種“正交”表示的是載波頻率間精確的數(shù)學(xué)關(guān)系。按照這種設(shè)想，COFDM既能充分利用信道帶寬，也可以避免使用高速均衡和抗突發(fā)噪聲差錯。COFDM是一種特殊的多載波通信方案，單個用戶的信息流被串/并變換為多個低速率碼流，每個碼流都用一個子載波發(fā)送。COFDM不用帶通濾波器來分隔子載波，而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形第六頁，共20頁。（從上左至右看圖:1、COFDM子載波頻譜2、COFDM頻譜）COFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制（Multi－CarrierModulation，MCM）技術(shù)。有些文獻上將COFDM和MCM混用，實際上不夠嚴密。MCM與COFDM常用于無線信道，它們的區(qū)別在于：COFDM技術(shù)特指將信道劃分成正交的子信道，頻道利用率高；而MCM，可以是更多種信道劃分方法。COFDM技術(shù)的推出其實是為了提高載波的頻譜利用率，或者是為了改進對多載波的調(diào)制，它的特點是各子載波相互正交，使擴頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。COFDM每個載波所使用的調(diào)制方法可以不同。各個載波能夠根據(jù)信道狀況的不同選擇不同的調(diào)制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。COFDM技術(shù)使用了自適應(yīng)調(diào)制，根據(jù)信道條件的好壞來選擇不同的調(diào)制方式。COFDM還采用了功率控制和自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)工作方式。信道好的時候，發(fā)射功率不變，可以增強調(diào)制方式（如64QAM），或者在低調(diào)制方式（如QPSK）時降低發(fā)射功率。OFDM技術(shù)是HPA聯(lián)盟（HomePlugPowerlineAlliance）工業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)，它采用一種不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù)，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號合并成單一的信號，從而完成信號傳送。由于這種技術(shù)具有在雜波干擾下傳送信號的能力，因此常常會被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質(zhì)中。第七頁，共20頁。高速移動數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)是針對各種飛行器和艦船、車輛開發(fā)研制的無線圖像通訊系統(tǒng)。系統(tǒng)采用國際先進的COFDM、分集接收等通訊技術(shù)，在有遮擋、多徑反射、非視線可達情況下仍能可靠地進行圖像傳輸。產(chǎn)品具有卓越的高速性能和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。系統(tǒng)支持載體的運動速度最高可達1140公里/小時（相關(guān)型號）。系統(tǒng)具有很寬的溫度范圍和出色的抗震能力,能很好的適應(yīng)無人機的惡劣環(huán)境。根據(jù)需要，系統(tǒng)可同時傳輸圖像信號、伴音信號和遙測數(shù)據(jù)。圖像的壓縮格式是MPEG2,圖像傳輸實時、連續(xù)，數(shù)據(jù)、指令傳輸準確、可靠。圖像、數(shù)據(jù)均可加密傳輸。系統(tǒng)設(shè)備體積小，重量輕，傳輸距離遠。第八頁，共20頁。應(yīng)用領(lǐng)域整個系統(tǒng)設(shè)計緊湊、輕便，可安裝于飛機、直升機、無人機、艦船、車輛、飛艇等各種運載器上，做快速、遠距離、大范圍的觀察和監(jiān)視。也可作為公安或單兵裝備，廣泛應(yīng)用于隱蔽監(jiān)控、戰(zhàn)場偵察、軍事訓(xùn)練和演習(xí)等領(lǐng)域。

第九頁，共20頁。系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由兩部分設(shè)備組成：載機圖像發(fā)送設(shè)備和地面圖像接收設(shè)備。無線圖像發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備構(gòu)成簡單的點對點圖像傳輸系統(tǒng)。圖像發(fā)送設(shè)備將前端移動攝像機攝取的現(xiàn)場圖像、聲音通過無線信道實時、連續(xù)地發(fā)往地面的接收設(shè)備。

第十頁，共20頁。產(chǎn)品特點

1、DVD級的高清晰圖像與聲音；2、支持高速移動中傳輸；3、同時傳輸一路圖像和二路伴音，可選傳輸一路下行數(shù)據(jù)（上行數(shù)據(jù)通道可定制）4、具有強大的非視距（NLOS）傳輸功能；5、阻擋嚴重的情況下仍可傳輸高質(zhì)量圖像；6、全向高增益發(fā)射天線；7、適用于直升機、艦船、車輛等圖像傳輸；8、抗多徑干擾，在高樓林立的城市仍正常工作；9、可與其他微波、衛(wèi)星、光纖通信設(shè)備組建遠距離鏈路，建設(shè)實用有效的圖像傳輸系統(tǒng)。10、工作頻段：UHF/L/S波段（根據(jù)用戶需求可選）；11、可選AES256加密功能；第十一頁，共20頁。OFDM技術(shù)主要有如下幾個優(yōu)點：（1）在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)。OFDM技術(shù)能同時分開至少1000個數(shù)字信號，在干擾的信號周圍可以安全運行(2)OFDM技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通信特性的突然變化，由于通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，所以O(shè)FDM能動態(tài)地與之相適應(yīng)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波以保證持續(xù)地進行成功的通信；(3)該技術(shù)可以自動地檢測到傳輸介質(zhì)下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調(diào)制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信；(4)OFDM技術(shù)特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區(qū)。高速的數(shù)據(jù)傳播及數(shù)字語音廣播都希望降低多徑效應(yīng)對信號的影響。(5)可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當信道中因為多徑傳輸而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。第十二頁，共20頁。

(6)通過各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強的抗衰落能力。OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。(7)OFDM技術(shù)抗窄帶干擾性很強，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。(8)可以選用基于IFFT/FFT的OFDM實現(xiàn)方法；(9)信道利用率很高，這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要；當子載波個數(shù)很大時，系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。第十三頁，共20頁。發(fā)射機前面板示意圖：

1——電源開關(guān)2——供電指示燈3——電源指示燈4——按鍵（向上）5——按鍵（向下）6——按鍵（向左）7——按鍵（向右）8——按鍵（確認）9——表頭10——按鍵11——液晶顯示12——調(diào)制器狀態(tài)指示13——射頻狀態(tài)指示14——視頻輸入指示燈15——音頻輸入指示燈第十四頁，共20頁。發(fā)射機后面板示意圖

1——射頻輸出2——模擬音頻輸入（左右聲道）3——模擬復(fù)合視頻輸入4——串口數(shù)據(jù)輸5——電源輸入（1，4+；2，3-）第十五頁，共20頁。接收端設(shè)備前面板示意圖

1——LCD屏2——電平表3——電源開關(guān)4——LCD屏電源開關(guān)5——按鍵（向上）6——按鍵（向下）7——按鍵（放棄）8——按鍵（確認）9——指示燈（+12V）10——指示