無(wú)壓縮高清視頻空間激光傳輸系統(tǒng)研究

無(wú)壓縮高清視頻空間激光傳輸系統(tǒng)研究論文主要內(nèi)容

1.課題來(lái)源2.

研究的目的和意義

3.

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

4.

主要研究?jī)?nèi)容

5.

總體設(shè)計(jì)方案1.課題來(lái)源課題來(lái)源于“國(guó)防激光傳輸通信項(xiàng)目”2.研究的目的和意義由于空間激光通信系統(tǒng)具有寬帶、高速、抗截獲能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和輕小型等突出優(yōu)點(diǎn),因而掀起了空間激光通信研制熱潮。視頻技術(shù)和光傳輸技術(shù)的不斷進(jìn)步推進(jìn)人類文明進(jìn)入了高清時(shí)代，無(wú)壓縮高清視頻的有效傳輸是整個(gè)發(fā)展過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)。2.研究的目的和意義本設(shè)計(jì)采用激光信道實(shí)現(xiàn)高速率無(wú)壓縮高清視頻的傳輸，將更有利于人類進(jìn)行信息的交流和傳輸，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)方便。3.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀(1)激光通信國(guó)內(nèi)外研究情況美國(guó)ThermoTrex公司實(shí)現(xiàn)了240km的海島與海島之間的激光通信歐洲航天署進(jìn)行的SILEX計(jì)劃可以實(shí)現(xiàn)高效、低成本的衛(wèi)星間光通信日本星地鏈路試驗(yàn)在近年內(nèi)也取得了巨大成效俄羅斯成功制造出了傳輸距離在5km的實(shí)用光端機(jī)3.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)激光通信研究狀況:哈爾濱工業(yè)大學(xué)——星際激光通信系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)研究；電子科技大學(xué)——空間激光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真和星地激光通信方面研究；北京大學(xué)——抗強(qiáng)背景光干擾探測(cè)方面具有優(yōu)勢(shì)；長(zhǎng)春理工大學(xué)——重點(diǎn)開展航空平臺(tái)、地面平臺(tái)、大氣信道的激光通信技術(shù)與系統(tǒng)研究。3.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀(2)無(wú)壓縮視頻傳輸國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀無(wú)壓縮高清晰度數(shù)字電視節(jié)目傳輸系統(tǒng)在我國(guó)還處于起步階段。目前的電視制作仍以標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視節(jié)目為主。無(wú)壓縮高清晰度數(shù)字電視和標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將并存。

4.主要研究?jī)?nèi)容1、HDMI接口攝像機(jī)的高清數(shù)字視頻和音頻信號(hào)的采集。2、利用FPGA完成HDMI信號(hào)的并串轉(zhuǎn)換、并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編解碼。3、無(wú)壓縮高清數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的空間激光傳輸。5.總體設(shè)計(jì)方案5.1總體方案設(shè)計(jì)無(wú)壓縮高清視頻的空間傳輸系統(tǒng)主要由高清攝像機(jī)、HDMI模塊、FPGA模塊、激光發(fā)射接收模塊和視頻實(shí)時(shí)顯示部分組成。其總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。圖2-1無(wú)壓縮高清視頻的空間傳輸系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖5.總體設(shè)計(jì)方案5.2高清攝像機(jī)的選擇需要帶有HDMI接口分辨率為1080p5.總體設(shè)計(jì)方案HDMI接口標(biāo)準(zhǔn)HDMI(High-DefinitionMultimediaInterface),即高清晰度多媒體接口。接口的連接如圖2-2所示，其主要是由HDMI發(fā)射器、HDMI接收器組成的。圖2-2

HDMI接口5.總體設(shè)計(jì)方案HDMI接口實(shí)物圖5.總體設(shè)計(jì)方案5.3FPGA實(shí)現(xiàn)（1）主要任務(wù)攝像機(jī)經(jīng)HDMI接口無(wú)壓縮數(shù)據(jù)的精確提取；HDMI信號(hào)的串并轉(zhuǎn)換；對(duì)視頻和音頻信號(hào)分離提??；對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的編解碼設(shè)計(jì)。5.總體設(shè)計(jì)方案上述功能的實(shí)現(xiàn)擬用黑金FPGA開發(fā)板來(lái)完成，如圖2-5所示。軟件部分主要使用ALTER公司的QuartuesII

軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。黑金FPGA開發(fā)板5.總體設(shè)計(jì)方案（2）無(wú)壓縮信號(hào)的編解碼研究HD-SDI接口標(biāo)準(zhǔn)和傳輸協(xié)議HD-SDI（HighDefinitionSeriaDigitalInterface），中文稱作高清非壓縮串行數(shù)字接口，由SMPTE(美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì))制定。SMPTE編制的標(biāo)準(zhǔn)完整定義了高清數(shù)字視頻傳輸?shù)母袷胶徒涌?，包括?場(chǎng)信息、行/場(chǎng)消隱區(qū)格式、輔助數(shù)據(jù)區(qū)格式、數(shù)字音頻數(shù)據(jù)打包嵌入的格式等等。5.總體設(shè)計(jì)方案（2）無(wú)壓縮信號(hào)的編解碼研究由于HD-SDI信號(hào)協(xié)議是公開的，所以存在著信息安全的問(wèn)題。

本方案擬以HD-SDI信號(hào)協(xié)議為基礎(chǔ)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，設(shè)計(jì)適用于本設(shè)計(jì)的編解碼方案，既可利用HD-SDI信號(hào)對(duì)無(wú)壓縮高清串行信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕挚杀ＷC傳輸數(shù)據(jù)的信息安全。5.總體設(shè)計(jì)方案5.4

空間激光傳輸空間激光通信是利用激光束作為