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基于公共3G网络的微型飞行器视频编码与传输技术

2020-12-10阅读(417)

基于公共3G网络的微型飞行器视频编码与传输技术

论文摘要

随着科学与技术的发展，微型飞行器（MAV）作为一种重要的空中信息获取平台，在国民经济建设和军事领域中发挥着越来越显著的作用，其主要任务之一就是实现空中对地的视频图像捕获与无线传输，以达到实时监视和侦查的目的。与传统无线传输方法相比，3G技术在传输距离、带宽以及数据传输速率等方面有着无可比拟的优势，因此采用3G技术实现MAV的视频无线传输功能具有实际的应用价值和良好的发展前景。本文设计并实现了一种适用于MAV的视频编码与无线传输系统。该系统以TI公司的达芬奇处理器TMS320DM355和嵌入式Linux操作系统为基础，以WCDMA3G无线网络作为传输信道，设计并实现了机载端的视频采集、MPEG-4编码和无线发送功能，地面接收端对视频数据进行相应的接收、解码和显示，从而达到图像实时传输的目的。本文首先介绍了国内外MAV的研究现状，给出了本系统的总体设计方案以及软、硬件开发平台，然后针对系统硬件部分进行了详细的电路设计。在软件设计部分，本文采用MontaVistaLinux操作系统，分析了V4L2驱动的基本原理，并给出了视频采集流程；基于Davinci的编解码引擎框架，设计并编写了MPEG-4编码的应用程序；详细阐述了WCDMA无线网络的接入方法，并采用PPP拨号方式实现了无线接入。最后针对几种网络传输协议进行了分析和比较，详细阐述了利用RTP协议进行MPEG-4视频封装和传输的算法，并给出了利用JRTPLIB库实现视频传输的应用程序设计。最后，本文对系统的功能模块进行了测试和验证。结果表明，该系统能够实现3G无线网络的PPP拨号接入以及视频的MPEG-4格式压缩，通过WCDMA无线网络传输的视频清晰稳定、延时小，满足MAV设计要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 微型飞行器的研究背景与意义
  • 1.2 微型飞行器的分类及研究现状
  • 1.3 微型飞行器的视频传输系统的研究现状
  • 1.4 研究内容及主要贡献
  • 1.4.1 研究内容
  • 1.4.2 主要贡献
  • 1.5 本文的内容安排
  • 第二章 基于 3G 网络的视频编码与传输系统总体设计
  • 2.1 系统总体功能设计
  • 2.2 视频编码方式的选择方案
  • 2.3 3G 无线网络的选择方案
  • 2.4 系统核心处理器选型
  • 2.5 系统软件设计方案
  • 2.5.1 嵌入式操作系统的选择
  • 2.5.2 MontaVista Linux 操作系统
  • 2.5.3 系统软件模块的设计
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 基于 3G 网络的视频编码与传输系统硬件设计
  • 3.1 系统硬件结构设计
  • 3.2 TMS320DM355 结构与功能分析
  • 3.3 系统时钟及电源设计
  • 3.3.1 系统时钟设计
  • 3.3.2 系统电源设计
  • 3.4 系统存储器设计
  • 3.4.1 Flash 存储器电路设计
  • 3.4.2 DDR2 SDRAM 存储器电路设计
  • 3.5 相关调试接口设计
  • 3.5.1 以太网口设计
  • 3.5.2 串口设计
  • 3.5.3 JTAG 接口设计
  • 3.6 MICROSD 卡接口设计
  • 3.7 视频采集模块设计
  • 3.7.1 图像传感器芯片的选型
  • 3.7.2 视频采集模块的硬件电路设计
  • 3.8 3G 无线模块设计
  • 3.8.1 3G 模块电源设计
  • 3.8.2 3G 模块与处理器的通信接口
  • 3.8.3 USIM 卡座接口设计
  • 3.9 本章小结
  • 第四章 视频采集与编码模块软件设计
  • 4.1 软件开发平台的搭建
  • 4.1.1 MontaVista Linux 开发工具包的安装
  • 4.1.2 NFS 服务及配置
  • 4.1.3 TFTP 服务配置
  • 4.2 系统启动引导程序
  • 4.2.1 DM355 启动机制分析
  • 4.2.2 bootLoader 加载与固化
  • 4.3 内核与文件系统制作
  • 4.3.1 内核配置与编译
  • 4.3.2 根文件系统的制作
  • 4.4 基于 V4L2 标准的视频采集模块
  • 4.4.1 V4L2 标准驱动分析
  • 4.4.2 视频采集模块程序设计
  • 4.5 视频编码模块的设计与实现
  • 4.5.1 MPEG-4 编码器结构分析
  • 4.5.2 基于 Codec Engine 的应用程序设计
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 视频传输模块软件设计
  • 5.1 3G 网络的拨号接入
  • 5.1.1 WCDMA 结构介绍
  • 5.1.2 WCDMA 网络的拨号接入方法
  • 5.1.3 驱动程序加载
  • 5.1.4 PPP 拨号脚本设计
  • 5.2 网络传输协议分析
  • 5.2.1 本文中视频传输协议的选择
  • 5.2.2 RTP/RTCP 协议
  • 5.3 拥塞控制算法研究与改进
  • 5.3.1 视频传输拥塞控制算法
  • 5.3.2 一种基于 AIMD 的改进算法
  • 5.4 MPEG-4 视频传输的实现方案
  • 5.4.1 MPEG-4 视频流的封装策略
  • 5.4.2 JRTPLIB 库的移植
  • 5.4.3 JRTPLIB 库的软件实现
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 系统测试和分析
  • 6.1 系统测试采用的软硬件环境
  • 6.2 PPP 拨号程序测试
  • 6.3 MPEG-4 编码压缩测试
  • 6.4 视频传输功能测试
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间的研究成果及发表的学术论文

    • 相关论文文献

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