一種基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，包括音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊、AES加密模塊、MPEG2編碼模塊、COFDM調(diào)制模塊和存儲模塊，實(shí)時(shí)AV視頻信號通過所述音視頻A/D模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過AES加密模塊、MPEG2編碼模塊進(jìn)行加密、壓縮處理后，通過COFDM調(diào)制模塊調(diào)制成射頻信號，并經(jīng)天線發(fā)出。本實(shí)用新型采用多載波調(diào)制技術(shù)，克服了多徑干擾降低了誤碼率，具有傳輸距離遠(yuǎn)、繞射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，尤其適用于城市建筑物阻擋環(huán)境和高速移動(dòng)中非視距傳輸。
【專利說明】一種基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，無線圖像傳輸所采用的技術(shù)體制可大致分為:GPRS/CDMA/3G(移動(dòng)通信)、LMDS (擴(kuò)頻微波)、WLAN (無線局域網(wǎng))、DBS (衛(wèi)星)、C0FDM (正交頻分復(fù)用)等，各種技術(shù)均有自身優(yōu)勢和缺陷。GPRS/CDMA/3G (移動(dòng)通信)具有建網(wǎng)成本低、資源利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但傳輸速率一般在10Kbps級，難以傳輸高質(zhì)量的圖像；LMDS (擴(kuò)頻微波)可提供IGHz以上的帶寬，在通視環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)雙向高速視頻傳輸，但不能在阻擋環(huán)境中和移動(dòng)中使用；WLAN(無線局域網(wǎng))組網(wǎng)靈活，擴(kuò)容方便，在物理層采用了 OFDM多載波調(diào)制，但載波數(shù)量少、頻段高，在阻擋和移動(dòng)環(huán)境下使用效果均不理想；DBS (衛(wèi)星)頻帶寬，容量大，通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大且不受地理?xiàng)l件限制，但由于衛(wèi)星信道的缺乏造成租用價(jià)格昂貴。
[0003]上述無線傳輸技術(shù)均不適用于無人機(jī)使用，目前無人機(jī)實(shí)時(shí)圖傳多采用微波傳輸，通常選用1.2GHz、2.4GHz或5.8GHz三種頻段，但仍然存在傳輸距離不夠遠(yuǎn)、易受地面建筑物干擾、缺少必要的加密保護(hù)等缺點(diǎn)，難以滿足公安、武警、消防、電力、廣電等行業(yè)遠(yuǎn)距離高清晰實(shí)時(shí)傳輸音視頻，特別是在移動(dòng)途中或者阻擋環(huán)境下以高速率進(jìn)行信息傳輸?shù)囊蟆?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是在于提供一種基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，是第三代通信技術(shù)COFDM (多載波調(diào)制技術(shù))、MPEG2視頻編碼技術(shù)和AES加密技術(shù)的無人機(jī)無線音/視頻傳輸裝置，該裝置可在高速移動(dòng)中和城市遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)的高清晰音視頻，具備音視頻中繼傳輸能力，為應(yīng)急指揮和突發(fā)事件處置提供現(xiàn)場空中監(jiān)控。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在“高速運(yùn)動(dòng)中”、“非視通條件下”遠(yuǎn)距離、高質(zhì)量圖像傳輸，同時(shí)具備為地面設(shè)備提供空中中繼通訊的能力。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了一種基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，其特征在于:包括音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊、AES加密模塊、MPEG2編碼模塊、COFDM調(diào)制模塊和存儲模塊，實(shí)時(shí)AV視頻信號通過所述音視頻A/D模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過AES加密模塊、MPEG2編碼模塊進(jìn)行加密、壓縮處理后，通過COFDM調(diào)制模塊調(diào)制成射頻信號，并經(jīng)天線發(fā)出。
[0006]無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)的上述音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊連接外部的音視頻采集設(shè)備，通過音視頻采集設(shè)備輸入現(xiàn)場音視頻信息。
[0007]無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)還包括一個(gè)具有D/A轉(zhuǎn)換模塊和AES解密模塊的接收端，該接收端將接收到的編碼壓縮處理后的數(shù)據(jù)解密后還原成無損耗的高清晰聲音和視頻圖像。
[0008]無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)還包括一遙控模塊，該模塊具有跳頻機(jī)制，通過檢測周圍電磁環(huán)境確定可用頻道，所選頻道根據(jù)發(fā)射機(jī)ID通過相應(yīng)算法隨機(jī)生成，發(fā)射的每幀數(shù)據(jù)都包含全局唯一 ID,提高了復(fù)雜電磁環(huán)境中的抗干擾能力。
[0009]所述的音視頻解碼模塊為H.264音頻解碼模塊。
[0010]所述遙控模塊采取2.4GHz頻率收發(fā)信息，避免與圖傳信號間同頻干擾。
[0011]采用的COFDM技術(shù)每個(gè)子載波可以選擇QPSK、16QAM、64QAM等高速調(diào)制，合成后的信道速率一般均大于4Mbps，可以傳輸MPEG2中4:2:0、4:2:2等高質(zhì)量編解碼，接收端圖像分辨率可達(dá)到576X720或480 X 720或1920 X 1080，能充分滿足后期分析、存儲、編輯等要求。
[0012]采用128位AES數(shù)字加密技術(shù)、無線寬帶多載波加密、加擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字信號處理，保證了整個(gè)系統(tǒng)的保密性、穩(wěn)定性及可靠性，使空中傳輸信息得到安全保障。
[0013]以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則，采用了功率控制和自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)工作方式，根據(jù)信道條件的好壞來選擇不同的調(diào)制方式，信道好的時(shí)候，可以增強(qiáng)調(diào)制方式(如64QAM)，或者在低調(diào)制方式(如QPSK)時(shí)降低發(fā)射功率。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型將340MHz多載波調(diào)制技術(shù)與多旋翼無人機(jī)飛行平臺結(jié)合，一方面避免了傳統(tǒng)1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz微波模擬圖傳易受電磁環(huán)境影響、繞射能力差、傳輸距離短、保密性不足的弊端，另一方面利用自身飛行高度優(yōu)勢最大化地避免復(fù)雜地形對視頻傳輸信號的阻擋，充分發(fā)揮COFMD圖傳系統(tǒng)的性能。同時(shí)，本實(shí)用新型還具備空中通信中繼能力，能轉(zhuǎn)發(fā)地面圖傳設(shè)備的音視頻信號，經(jīng)視頻轉(zhuǎn)換后利用自身設(shè)備發(fā)出，擴(kuò)大受地形影響或傳輸能力不足的圖像傳輸設(shè)備的視頻傳輸距離，為視頻指揮系統(tǒng)在復(fù)雜條件下提供清晰穩(wěn)定的音視頻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)發(fā)射端的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型基于340MHz多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)接收端的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型將340MHz多載波調(diào)制技術(shù)與多旋翼無人機(jī)飛行平臺結(jié)合，不僅提高了無人機(jī)自身視頻傳輸?shù)哪芰?，而且還具備中繼通訊能力，能轉(zhuǎn)發(fā)地面圖傳設(shè)備的音視頻信號，經(jīng)視頻轉(zhuǎn)換后利用自身設(shè)備發(fā)出，擴(kuò)大受地形影響或傳輸能力不足的圖像傳輸設(shè)備的視頻傳輸距離，為視頻指揮系統(tǒng)在復(fù)雜條件下提供清晰穩(wěn)定的音視頻。
[0018]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】及【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，所述無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)發(fā)射端由:視頻采集攝像裝置，自穩(wěn)云臺，視頻存儲模塊，飛控導(dǎo)航模塊，GPS衛(wèi)星定位模塊，OSD視頻疊加模塊，340MHzC0FDM圖傳發(fā)射模塊，5.SGHz微波圖傳接收模塊，視頻輸出模塊，視頻切換模塊，空中全向圓形極化天線，2.4GHz或900MHz數(shù)傳電臺及遙控信號接收模塊，電源管理模塊組成。所述COFDM圖傳發(fā)射模塊集成有A/D轉(zhuǎn)換模塊、AES加密模塊、MPEG2編碼模塊、散熱模塊。
[0020]機(jī)載高清運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)能同時(shí)進(jìn)行對地面進(jìn)行高清視頻的錄制和實(shí)時(shí)AV輸出至OSD視頻疊加模塊，自穩(wěn)云臺能夠控制機(jī)載高清運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)的指向以及抑來自機(jī)身的震動(dòng)，保持視頻清晰穩(wěn)定。
[0021]OSD視頻疊加模塊能夠讀取來自飛控系統(tǒng)的各項(xiàng)飛行狀態(tài)及GPS定位信息，并將這些數(shù)據(jù)通攝像機(jī)傳來的視頻圖像進(jìn)行疊加后輸出至視頻切換模塊。
[0022]與此同時(shí)，機(jī)載5.SGHz微波圖像接收模塊能夠接受來自地面設(shè)備的視頻圖像信號，同樣通過實(shí)時(shí)的AV輸出至視頻切換模塊。機(jī)載DVR視頻錄制模塊也可同時(shí)記錄來自
5.8GHz圖像傳輸模塊的視頻信息。
[0023]視頻切換模塊的作用是根據(jù)實(shí)際的需要選擇性的向340MHzC0FDM圖傳發(fā)射模塊傳輸來自機(jī)載高清運(yùn)動(dòng)攝像頭或5.SGHz微波圖像接收模塊的視頻信號。
[0024]其中所述340MHzC0FDM圖傳發(fā)射模塊對接收到的視頻信息進(jìn)行MPEG2/MPEG4編碼處理，使之產(chǎn)生高清晰的TS音視頻流，該TS流經(jīng)過擾碼進(jìn)行RS編碼輸出到外交織器，經(jīng)過卷積編碼處理后輸入到內(nèi)交織器，之后則進(jìn)行映射形成幀數(shù)據(jù)，此時(shí)將導(dǎo)頻和TPS信號與所述的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行混合，經(jīng)過IFFT到保護(hù)間隔插入，再進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換以及正交調(diào)制和射頻放大處理后通過天線發(fā)送出去。此階段還會對數(shù)據(jù)進(jìn)行AES128位加密處理。
[0025]如圖2所示，地面無線圖傳系統(tǒng)接收端由:340MHz圖傳接收天線，平板跟蹤天線，自動(dòng)跟蹤云臺，COFDM圖傳接收模塊，視頻監(jiān)視器，視頻存儲及錄像管理模塊，地面控制站，
2.4GHz或900MHz數(shù)傳電臺及遙控信號發(fā)射模塊組成。所述COFDM圖傳接收模塊包括DA轉(zhuǎn)換模塊，解密模塊，解碼模塊，視頻輸出模塊。
[0026]所述視頻接收模塊則與圖1中視頻發(fā)射模塊相對應(yīng)，首先視頻接收模塊通過天線接收到視頻信號。天線可在普通垂直極化天線和平板跟蹤天線之間進(jìn)行切換，自動(dòng)跟蹤云臺能讀取OSD視頻疊加模塊疊加到視頻中無人機(jī)的位置信息，從而自動(dòng)調(diào)整平板天線的指向正對無人機(jī)，從而保持無線信號的穩(wěn)定。
[0027]接收到的視頻信號通過高頻頭及放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行頻偏校正輸入到FFT單元，此時(shí)經(jīng)過FFT單元后的信號進(jìn)行相位校正，同時(shí)再進(jìn)行TPS編碼，將幀脈沖及配置信息輸出，同時(shí)對該視頻信息進(jìn)行同步，將同步后的信息通過A/D轉(zhuǎn)換器再發(fā)送到高頻頭。
[0028]經(jīng)過相位矯正后的視頻信息則進(jìn)行信道估計(jì)后進(jìn)行量化，之后進(jìn)行解內(nèi)交織、CITERBI編碼、RS同步到解外交織，然后通過RS編碼處理后進(jìn)行解擾碼出入TS流，這些TS流經(jīng)過MPEG2/MPEG4進(jìn)行解碼后則輸入視頻信息。視頻信息可進(jìn)一步接入到視頻指揮系統(tǒng)的各個(gè)終端。
[0029]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視，為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于340M多載波調(diào)制技術(shù)的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，其特征在于:包括音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊、AES加密模塊、MPEG2編碼模塊、COFDM調(diào)制模塊和存儲模塊，實(shí)時(shí)AV視頻信號通過所述音視頻A/D模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過AES加密模塊、MPEG2編碼模塊進(jìn)行加密、壓縮處理后，通過COFDM調(diào)制模塊調(diào)制成射頻信號，并經(jīng)天線發(fā)出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，其特征在于，所述音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊連接外部的音視頻采集設(shè)備，通過音視頻采集設(shè)備輸入現(xiàn)場音視頻信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)具有D/A轉(zhuǎn)換模塊和AES解密模塊的接收端，該接收端將接收到的編碼壓縮處理后的數(shù)據(jù)解密后還原成無損耗的聞清晰聲首和視頻圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)無線圖傳系統(tǒng)，其特征在于，還包括一遙控模塊，該模塊具有跳頻機(jī)制，通過檢測周圍電磁環(huán)境確定可用頻道，所選頻道根據(jù)發(fā)射機(jī)ID通過相應(yīng)算法隨機(jī)生成，發(fā)射的每幀數(shù)據(jù)都包含全局唯一 ID。
【文檔編號】H04L27/26GK203951493SQ201420032657
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】姜輝, 王慶 申請人:威海市公安局特巡警支隊(duì), 姜輝