專利名稱：一種用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在固定翼無人機上進行實時圖像編碼與發(fā)送、可在線改變調(diào)制模式、地面接收和解碼的無線通信技術，具體地說，尤其涉及一種用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
無線圖傳通信設備中，一般都配有模擬相機或者數(shù)字相機、嵌入式中央處理器、大容量存儲器(如SD卡等)，如果需要實時將圖像數(shù)據(jù)傳送到地面，則需要加上發(fā)射機和天線等設備。當無人機飛臨至待偵察地面上空時，需要打開相機，由計算機控制相機進行拍照，將記錄的圖像數(shù)據(jù)存儲在固態(tài)存儲器中，也可以通過發(fā)射機和天線將相關數(shù)據(jù)實時傳回地面飛行監(jiān)控中心，以便于實時地處理地面圖像，并恢復出地形圖與偵察信息等。如圖I所示，虛線部分為地面PC機；第二種是相機拍攝后的視頻數(shù)據(jù)(動態(tài)圖像數(shù)據(jù))，現(xiàn)在通常為標清圖像，通過發(fā)射機傳回到地面站。在已有的固定翼無人機平臺上，通常都配備有高分辨率相機，對于高分辨率圖像(500萬像素以上)一般直接存儲在機載的大容量存儲器中，飛機返回時通過人工方式取下存儲卡，導入到PC機中，也有部分無人機需要實時編碼傳輸?shù)头直媛实膱D像數(shù)據(jù)，如Dl格式的視頻數(shù)據(jù)等。由于飛機是在不斷航行或盤旋動態(tài)變化之中，周圍空間物理環(huán)境在時刻改變，如果遇到良好的通信環(huán)境時，我們可以采用復雜高效的調(diào)制方式，提高碼速率，加快無人機數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，而當遇到比較差的通信環(huán)境時，為降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，則需要減少通信帶寬，減少碼速率以提高數(shù)據(jù)下行的可靠性。進行這樣的自適應碼速率改變，就需要在線改變通信的調(diào)制方式，提升無人機通信的工作效率，滿足測繪與遙感等寬幅圖像對數(shù)傳速度和質(zhì)量都要求比較高的場合。在現(xiàn)有的無人機傳統(tǒng)的圖像采集與傳輸系統(tǒng)設計方案中，針對無線通信方式而言，通常采用的調(diào)制方式為固定調(diào)制方式，即調(diào)制方式無論是模擬或者數(shù)字調(diào)制方式，都在設計電路板時已經(jīng)固定，無法在線更改。這對于第一種圖像獲取方式，即由相機進行航拍后，圖像數(shù)據(jù)保存到大容量的FLASH固態(tài)存儲器中，飛機返航后取下存儲卡或者通過USB接口傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C服務器而言，可以認為沒有影響，但是，對于方案模式二一實時無線圖像傳輸方式，由于無線信道的環(huán)境變化較大，如果采用靈活可變的數(shù)字化調(diào)制方式，將能夠根據(jù)信道質(zhì)量調(diào)整信道的帶寬，既可以在信道環(huán)境惡劣的條件下減小圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，又可以在信道環(huán)境好的情況下增加碼速率，其作用將是十分明顯的。在飛機起飛前，在地面站需要首先設置好相機的各種參數(shù)，配置好視頻編碼器的壓縮格式、速率等圖像壓縮系統(tǒng)參數(shù)。當該圖像采集與傳輸系統(tǒng)上電啟動后，數(shù)字相機、圖像編碼器和發(fā)射機進行初始化，整個系統(tǒng)即可開始工作，相機定時或者定距采集圖像信息，并存儲到固態(tài)存儲器中。如果是方案模式二，則圖像數(shù)據(jù)需要通過視頻編碼器編碼后，送到 發(fā)射機，然后通過天線傳輸?shù)降孛嬲?，地面圖像處理人員進行圖像拼接和三維地形圖生成，以備后續(xù)的測繪之用。
由于現(xiàn)有的大多數(shù)無人機圖像處理設備，只將采集到圖像信息保存在機載的大容量存儲器中，很少實時下傳，即使下傳其下行能力也非常有限且技術不成熟，這就使得地面飛行監(jiān)控中心無法實時獲知現(xiàn)場的相關視覺信息。而且，現(xiàn)有的無線圖像傳輸設備均采用固定的調(diào)制模式，而無法通過遙控的方式進行動態(tài)改變，以滿足信道環(huán)境變化的要求，其結果未能最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有無線圖像傳輸設備的性能，即更好地滿足測繪與遙感圖像的高性能與高可靠性實際需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有在固定翼無人機上無線圖像傳輸設備的缺點及不足，從而提供一種用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)及其方法，進行實時圖像編碼與發(fā)送、可在線改變調(diào)制模式、地面接收和解碼的無線通信技術，尤其涉及一種針對圖像數(shù)據(jù)及工程參數(shù)數(shù)據(jù)進行打包、組幀、信道編碼、調(diào)制、功放及射頻發(fā)送的嵌入式無線通信設備，該設
備具有可重構調(diào)制模式的優(yōu)點，是具備實時高分辨率圖像傳輸、可重構調(diào)制模式功能的無人機載荷裝置。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，該無線圖傳通信系統(tǒng)包括數(shù)字相機、控制模塊和電源模塊，其特征在于，所述的無線圖傳通信系統(tǒng)還包括無線通信模塊，用于和地面監(jiān)控中心之間進行實時數(shù)據(jù)傳輸；所述的無線通信模塊包括可重構高速數(shù)字調(diào)制單元，用于根據(jù)地面監(jiān)控中心遙控指令的調(diào)制模式選擇數(shù)字調(diào)制方式，對串行數(shù)據(jù)流進行數(shù)字化調(diào)制；和數(shù)傳發(fā)射機，該數(shù)傳發(fā)射機采用微波進行數(shù)據(jù)傳輸。作為上述方法的一種改進，所述的可重構高速數(shù)字調(diào)制單元包括串并轉換、采樣控制和載波相乘部分。所述的無線通信模塊的圖像數(shù)據(jù)無線傳輸調(diào)制實現(xiàn)模式采用FPGA模式，該模式可以通過可重配置硬件電路，實現(xiàn)不同的數(shù)字調(diào)制模式，如BPSK/QPSK/16QAM等，可在FPGA硬件不變情況下采用不同的電路結構，其性能與可靠性和專用模塊的方式非常接近，適于產(chǎn)品升級并降低硬件成本。這樣，在傳統(tǒng)無人機圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A上，改變原有的體系架構，增加新的FPGA可重構電路模塊，簡化射頻前端，提升系統(tǒng)數(shù)字化的程度，從而提高無人機無線圖傳系統(tǒng)的工作效率，而且降低了設計的成本。作為上述方法的一種改進，所述的無線圖傳通信系統(tǒng)還包括存儲模塊，用于記錄圖像數(shù)據(jù)和工程參數(shù)數(shù)據(jù)。所述的存儲模塊為通過計算機總線接口使用固態(tài)FLASH作為存儲介質(zhì)的電子硬盤。作為上述方法的又一種改進，所述的電源模塊包括DC/DC模塊，用于計算機和數(shù)傳發(fā)射機的供電，分別輸出+24V和+12V電源。為實現(xiàn)上述另一發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種用于無人機上的無線圖傳通信方法，該方法步驟包括I)在無人機平臺端，通過數(shù)字相機獲取高分辨率圖像信息，并通過LVDS接口輸入到圖像編碼器單元，壓縮成為低速率的數(shù)據(jù)流；2)通過CPU模塊將壓縮后的低速率的數(shù)據(jù)流、遙測量及工程參數(shù)打包后發(fā)送到計算機接口卡單元，由FPGA數(shù)字電路對該低速率的數(shù)據(jù)流進行交織與RS編碼之后復接形成一路串行數(shù)據(jù)流，再通過可重構高速數(shù)字調(diào)制單元根據(jù)遙控指令進行調(diào)制模式的選擇和數(shù)字化調(diào)制，然后進行D/A轉換，發(fā)送到數(shù)傳發(fā)射機單元；3)由數(shù)傳發(fā)射機采用微波傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控中心。作為上述方法的一種改進，所述的步驟2)還通過存儲模塊記錄壓縮后的低速率的數(shù)據(jù)流、計算機接口卡單元采集的遙測量和工程參數(shù)數(shù)據(jù)信息。作為上述方法的又一種改進，所述的步驟2)中的調(diào)制模式包括BPSK調(diào)制電路、QPSK調(diào)制電路或16QAM調(diào)制電路，用于對串行數(shù)據(jù)流進行數(shù)字化調(diào)制。
作為上述方法的再一種改進，所述的步驟3)數(shù)傳發(fā)射機模塊采用與計算機的高速同步串行接口單元將調(diào)制后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過高速D/A轉換后的數(shù)據(jù)送到混頻器，與本振產(chǎn)生的載波進行混頻，形成射頻信號，再經(jīng)過微波功放電路單元功率放大后，由射頻輸出單元輸出至天線下傳到地面監(jiān)控中心。作為上述方法的還一種改進，所述的步驟2)對壓縮后的低速率的數(shù)據(jù)流、計算機接口卡單元采集的遙測量和工程參數(shù)數(shù)據(jù)信息進行打包組幀并發(fā)送給發(fā)射機。在無人機傳統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)傳輸設計方案中，通常包括4個功能模塊第一個是數(shù)字相機模塊，用于對待偵察或測繪區(qū)域進行拍照；第二個是計算機模塊，完成各個功能模塊的管理控制、數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)配置等功能；第三個是無線通信模塊(包括調(diào)制、功放和天線)，用于和地面監(jiān)控中心之間進行實時數(shù)據(jù)傳輸；第四個是存儲模塊，利用大容量的FLASH固態(tài)存儲器記錄圖像數(shù)據(jù)和其他工程參數(shù)數(shù)據(jù)。相對于已有的無人機圖像傳輸方案，本發(fā)明公開了一種可重構調(diào)制模式的無線圖像傳輸裝置，在傳統(tǒng)的無線圖像獲取或者圖傳裝置基礎上增加FPGA動態(tài)可重構高速寬帶調(diào)制硬件模塊，采用微波進行數(shù)據(jù)傳輸，改進數(shù)傳發(fā)射機的性能，增加其帶寬，即主要包括的功能模塊有數(shù)字相機模塊、計算機模塊(包括可重構數(shù)字調(diào)制單元)、大容量存儲模塊、專用圖像編碼器模塊、數(shù)傳發(fā)射機模塊、穩(wěn)壓電源模塊等。在本發(fā)明所述的無人機無線圖傳載荷裝置中，增加了多模式數(shù)字調(diào)制方式，即通過地面監(jiān)控中心注入調(diào)制模式選擇的遙控指令，經(jīng)無人機的自動駕駛儀接收該指令，并且產(chǎn)生中斷，計算機模塊處理該中斷信號，接收RS232串口傳送過來的數(shù)據(jù)，計算機模塊譯碼該指令，輸出到計算機接口卡模塊，計算機接口卡進行模式判斷，產(chǎn)生使能信號，驅動BPSK/QPSK/16QAM或者其他調(diào)制電路對串行數(shù)據(jù)流進行數(shù)字化調(diào)制，調(diào)制后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過高速D/A轉換，送到混頻器，與本振產(chǎn)生的載波進行混頻，形成射頻信號，經(jīng)過功率放大后，通過天線下傳到地面站飛控中心。在無人機平臺端，工業(yè)數(shù)字相機獲取的高分辨率圖像信息通過LVDS接口輸入到專用圖像編碼器單元，壓縮成為低速率的數(shù)據(jù)流，CPU模塊負責將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)，一方面存儲到機載的大容量存儲器中，其中包括由計算機接口卡單元采集的遙測量和工程參數(shù)數(shù)據(jù)信息；另一方面，通過計算機總線將壓縮碼流、遙測量及工程參數(shù)發(fā)送到計算機接口卡單元，F(xiàn)PGA數(shù)字電路對該數(shù)據(jù)流進行交織與RS編碼，之后形成一路串行數(shù)據(jù)流，通過模式選擇和判斷，選擇其中一種調(diào)制模式，然后進行D/A轉換，發(fā)送到數(shù)傳發(fā)射機單元。數(shù)傳發(fā)射機單元主要包括本振、混頻、預功放、濾波、主功放等部件組成，該單元接收D/A發(fā)送過來的模擬信號，經(jīng)過功放和濾波后，最后輸入到射頻接口，通過天線發(fā)送出去。數(shù)傳發(fā)射機的內(nèi)部結構框圖如圖3所示。在地面站的接收端，從天線接收到的信號通過射頻前端、解調(diào)、解幀處理和信道解碼單元。再通過圖像解碼之后，利用界面軟件在屏幕上實時顯示。在本發(fā)明所述的無人機高分辨率圖像傳輸載荷裝置中，增加了原無人機所不具備的多模式調(diào)制功能，較之現(xiàn)有的固定調(diào)制模式的圖像數(shù)傳設備，其性能和靈活性得到提升。這主要由可重構的調(diào)制方式和微波通信的高帶寬來完成，這對于大尺寸包括測繪級相機都可以滿足編碼的實時性要求。該方案解決了傳統(tǒng)方案中調(diào)制模式固定、傳輸模式無法根據(jù)信道環(huán)境而在線調(diào)整的難題，這對于我國無人機勘探、偵察、遙感、測繪等諸多方面的應用 奠定了良好的技術基礎，例如在緊急事件處理的場合，指揮者可以實時而流暢地看到現(xiàn)場的工作狀態(tài)和事件發(fā)展畫面，獲得第一手數(shù)據(jù)資料，迅速地做出決策。從而最大限度地降低災難所產(chǎn)生的不良后果，并為追究可能出現(xiàn)的事故責任留下客觀證據(jù)。因此，本發(fā)明具有廣泛的經(jīng)濟效益和社會效益。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明改進了現(xiàn)有的無人機圖像獲取和傳輸裝置，針對只具有固定調(diào)制方式的無線圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置，進行數(shù)字化提升，通過增加基于FPGA的可重配置多模式調(diào)制器，將其變成一個具備可高效傳輸高分辨率圖像數(shù)據(jù)的載荷裝置，根據(jù)信道環(huán)境的質(zhì)量情況，可以在線改變調(diào)制方式，保證即使在傳輸環(huán)境惡劣的條件下仍然能夠實時傳輸高分辨率圖像數(shù)據(jù)，這對于充分發(fā)揮無人機的整體功能具有十分明顯的現(xiàn)實意義。在無人機服務的各個行業(yè)中，可以更好地協(xié)助各部門完成任務，并以最快的速度搜集到地面最直觀的信息，該裝置具有功能強、成本低、實時性好、可靠性高、組態(tài)靈活、直觀方便等優(yōu)點。為避免此類情況的發(fā)生，針對傳統(tǒng)無人機圖像采集編碼與傳輸系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)高分辨率圖像編碼與傳輸功能的機載裝置，該裝置在改進現(xiàn)有的無線圖傳系統(tǒng)基礎上，采用微波的S波段進行數(shù)據(jù)傳輸，增加新的高速壓縮功能模塊和接口，以完成大幅高分辨率圖像實時圖傳的相關處理功能。增加高速壓縮功能模塊后，航拍獲得的大尺寸高分辨率圖像在無人機偵察或者測繪過程中，既可以存儲在機載的固態(tài)存儲器中，也可以通過無線數(shù)傳發(fā)射機模塊和機載天線實時發(fā)送到地面站，由地面站接收后在服務器上進行數(shù)據(jù)解包和圖像解碼的快速處理，進而采用圖像拼接的方式生成偵察或測繪區(qū)域的全景圖，直至可以將整個三維地形圖制作出來，達到遙感、測繪和軍事偵察的目的。該系統(tǒng)所采用的圖像數(shù)據(jù)傳輸方式，是一種對已有方式的改進與提升，其一采用高速硬件壓縮模塊，增加壓縮工作速度；其二是采用微波傳輸，可重構數(shù)字調(diào)制模式，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?。通過優(yōu)化后的系統(tǒng)可以保障，現(xiàn)場采集的大尺寸高分辨率圖像得以實時地傳回到地面，供地面站數(shù)據(jù)處理人員據(jù)此做出應急措施，如針對災情、戰(zhàn)亂等馬上應對，從而避免之前出現(xiàn)的圖像數(shù)據(jù)丟失或者事后才能獲取的弊端，保證了無人機巡視、偵察與測繪等任務的按時完成，使之充分發(fā)揮其應有的作用，真正為國民生產(chǎn)和國防事業(yè)做出重要的貢獻。


以下，結合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中
圖I已有的無人機圖像傳輸系統(tǒng)模塊框圖；圖2常用的無人機數(shù)傳發(fā)射機模塊框圖；圖3為本發(fā)明的具備多模式調(diào)制、高分辨率圖像傳輸功能的裝置模塊框圖；
圖4為本發(fā)明的QPSK調(diào)制方式的內(nèi)部結構框圖示意圖；圖5為本發(fā)明的16QAM調(diào)制方式的內(nèi)部結構框圖；圖6為本發(fā)明的數(shù)傳發(fā)射機的功能結構框圖；圖7為本發(fā)明的多模式調(diào)制無線圖傳系統(tǒng)裝置實施例的模塊框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步地描述。計算機模塊分為硬件部分與軟件部分，其中硬件部分包括CPU單元、可重構高速數(shù)字調(diào)制單元和計算機接口卡單元兩個部分，(PU單元作為中央控制處理器，包括與高速圖像壓縮模塊的LVDS接口、與無人機自駕儀的串行接口、與固態(tài)存儲模塊的CPU總線接口以及人機接口中的IXD接口和鍵盤接口 ；計算機接口卡單元包括遙測量采集、交織與RS編碼及與數(shù)傳發(fā)射機模塊的高速同步串行接口，可重構高速數(shù)字調(diào)制單元包括串并轉換、采樣控制、載波相乘等部分。計算機軟件部分的功能包括I.對各個模塊進行上電初始化，包括對計算機及其外圍電路芯片的初始化；2.對調(diào)制模式選擇模塊的初始化；3.實現(xiàn)與各個功能模塊的接口處理；4.對各個模塊進行參數(shù)配置和系統(tǒng)管理；5.對設備遙測量、圖像數(shù)據(jù)及無線圖傳設備自身工程參數(shù)等數(shù)據(jù)進行打包、組幀，并發(fā)送給發(fā)射機；6.對遙測量、圖像數(shù)據(jù)及無線圖傳設備自身工程參數(shù)等數(shù)據(jù)進行存儲處理；高速圖像采集與編碼模塊包括與數(shù)字相機的接口(高速LVDS接口)、專用小波壓縮(JPEG2000)單元、圖像碼流形成與計算機接口(LVDS)單元。大容量存儲模塊即是通過計算機總線接口，使用固態(tài)FLASH作為存儲介質(zhì)的電子硬盤。數(shù)傳發(fā)射機模塊采用與計算機的高速同步串行接口單元、本振單元、混頻單元、微波功放電路單元、與天線接口的射頻輸出單元，其內(nèi)部構造框圖如圖3所示。人機接口模塊包括IXD單元、鍵盤單元。穩(wěn)壓電源模塊為數(shù)字相機、計算機和數(shù)傳發(fā)射機供電，輸出+24V和+12V電源。如圖3所示，本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)無人機多模式調(diào)制、高分辨率實時圖像傳輸?shù)妮d荷裝置，也可應用于其他需要進行無線圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?。下面以某無人機高分辨率實時圖像傳輸系統(tǒng)為例，對本發(fā)明裝置作進一步的詳細說明。在無人機圖像傳輸裝置正常工作時，其體積為280mmX120mmX60mm，重量為2Kg，功耗為25W。采用工作在3000MHz頻段的數(shù)傳發(fā)射機，，下行碼速率可達52Mbps，誤碼率為10_8，輸出功率為5W。為簡化起見，我們實例中僅設計為兩種調(diào)制方式，即QPSK與16QAM方式，當然也可以添加其他更多的調(diào)制模式，方法類似。
如圖4所示，當調(diào)制方式為QPSK時，專用圖像編碼器采用改進的JPEG2000壓縮算法，工業(yè)數(shù)字相機采集到的圖像為灰度圖像，像素精度為8bit，500萬像素。當壓縮比為8倍，傳輸速率為50Mbps時，幀頻為每秒10幀，當壓縮比為2倍時，幀頻為每秒2. 5幀，考慮到航向重疊與旁向重疊率，該幀頻滿足地面站進行區(qū)域拼圖與恢復三維地形圖的要求，一般情況下，該裝置所傳輸?shù)倪b測量和工程參數(shù)數(shù)據(jù)量很小，只需50Kbps即可。如圖5所示，當調(diào)制方式為16QAM時，采用同樣的相機，當壓縮比為8倍，傳輸速率為200Mbps時，幀頻為每秒40幀；當壓縮比為2倍時，幀頻為每秒10幀。因此，如果在天氣晴朗、云層或者其他障礙物很少的情況下，可以采用16QAM調(diào)制方式，增加碼速率 ，當在陰天或者云層遮擋情況下，需要采用QPSK模式，增加其可靠性，降低碼速率。因此，采用QPSK調(diào)制方式，在52M帶寬的條件下，將遙測與工程參數(shù)源包、圖像數(shù)據(jù)流進行打包，組成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀長度為1024字節(jié)，形成小于52Mbps的數(shù)據(jù)流，再進行數(shù)字調(diào)制等操作，最后輸入到射頻模塊，通過天線發(fā)送出去，采用16QAM調(diào)制方式，也同此操作即可。在地面站監(jiān)控中心的接收端，從天線接收到的信號通過射頻模塊、解調(diào)以及解幀處理模塊，根據(jù)源包格式，將解出的數(shù)據(jù)進行分兩路，即一路為遙測量與工程參數(shù)，一路為圖像壓縮碼流數(shù)據(jù)。由地面監(jiān)控中心的服務器對遙測量與工程參數(shù)、圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析處理，對數(shù)據(jù)結果生成解包報告，并將相關圖像數(shù)據(jù)存儲到硬盤上可供后續(xù)回放與處理，解壓縮后的高分辨率圖像在界面軟件中實時顯示，并存入多媒體數(shù)據(jù)庫中，以供后續(xù)的查詢、檢查和打印等處理，包括機載設備與地面接收設備的功能框圖如圖7所示。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，該無線圖傳通信系統(tǒng)包括數(shù)字相機、控制模塊和電源模塊，其特征在于，所述的無線圖傳通信系統(tǒng)還包括 無線通信模塊，用于和地面監(jiān)控中心之間進行實時數(shù)據(jù)傳輸；所述的無線通信模塊包括可重構高速數(shù)字調(diào)制單元，用于根據(jù)地面監(jiān)控中心遙控指令的調(diào)制模式選擇數(shù)字調(diào)制方式對串行數(shù)據(jù)流進行數(shù)字化調(diào)制；和數(shù)傳發(fā)射機，該數(shù)傳發(fā)射機采用微波進行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的可重構高速數(shù)字調(diào)制單元包括串并轉換、采樣控制和載波相乘部分。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的可重構高速數(shù)字調(diào)制單元采用FPGA模式。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的無線圖傳通信系統(tǒng)還包括存儲模塊，用于記錄圖像數(shù)據(jù)和工程參數(shù)數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的存儲模塊為通過計算機總線接口使用固態(tài)FLASH作為存儲介質(zhì)的電子硬盤。
6.根據(jù)權利要求I所述的用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源模塊，用于計算機和數(shù)傳發(fā)射機的供電，分別輸出+24V和+12V電源。
7.一種用于無人機上的無線圖傳通信方法，該方法步驟包括 1)在無人機平臺端，通過數(shù)字相機獲取的高分辨率圖像信息，通過LVDS接口輸入到圖像編碼器單元，壓縮成為低速率的數(shù)據(jù)流； 2)通過CPU模塊將壓縮后的低速率的數(shù)據(jù)流、遙測量及工程參數(shù)打包后發(fā)送到計算機接口卡單元，由FPGA數(shù)字電路對該低速率的數(shù)據(jù)流進行交織與RS編碼之后復接形成一路串行數(shù)據(jù)流，再通過可重構高速數(shù)字調(diào)制單元根據(jù)遙控指令進行調(diào)制模式的選擇和數(shù)字化調(diào)制，然后進行D/A轉換，發(fā)送到數(shù)傳發(fā)射機單元； 3)由數(shù)傳發(fā)射機采用微波傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控中心。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于無人機上的無線圖傳通信方法，其特征在于，所述的步驟2)還通過存儲模塊記錄壓縮后的低速率的數(shù)據(jù)流、計算機接口卡單元采集的遙測量和工程參數(shù)數(shù)據(jù)信息。
9.根據(jù)權利要求7所述的用于無人機上的無線圖傳通信方法，其特征在于，所述的步驟2)中的調(diào)制模式包括BPSK調(diào)制電路、QPSK調(diào)制電路或16QAM調(diào)制電路，用于對串行數(shù)據(jù)流進行數(shù)字化調(diào)制。
10.根據(jù)權利要求7所述的用于無人機上的無線圖傳通信方法，其特征在于，所述的步驟3)數(shù)傳發(fā)射機模塊采用與計算機的高速同步串行接口單元將調(diào)制后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過高速D/A轉換后的數(shù)據(jù)送到混頻器，與本振產(chǎn)生的載波進行混頻，形成射頻信號，再經(jīng)過微波功放電路單元功率放大后，由射頻輸出單元輸出至天線下傳到地面監(jiān)控中心。
11.根據(jù)權利要求7所述的用于無人機上的無線圖傳通信方法，其特征在于，所述的步驟2)對壓縮后的低速率的數(shù)據(jù)流、計算機接口卡單元采集的遙測量和工程參數(shù)數(shù)據(jù)信息進行組幀并發(fā)送給發(fā)射機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無人機上的無線圖傳通信系統(tǒng)及其方法，無線圖傳通信系統(tǒng)包括數(shù)字相機、控制模塊和電源模塊，其特征在于，所述的無線圖傳通信系統(tǒng)還包括無線通信模塊，用于和地面監(jiān)控中心之間進行實時數(shù)據(jù)傳輸；所述的無線通信模塊包括可重構高速數(shù)字調(diào)制單元，用于根據(jù)地面監(jiān)控中心遙控指令的調(diào)制模式選擇數(shù)字調(diào)制方式對串行數(shù)據(jù)流進行數(shù)字化調(diào)制；和數(shù)傳發(fā)射機，該數(shù)傳發(fā)射機采用微波進行數(shù)據(jù)傳輸。所述的可重構高速數(shù)字調(diào)制單元包括串并轉換、采樣控制和載波相乘部分。本發(fā)明通過增加可重配置多模式調(diào)制器，根據(jù)信道環(huán)境的質(zhì)量情況，可以在線改變調(diào)制方式，保證即使在傳輸環(huán)境惡劣的條件下仍然能夠實時傳輸高分辨率圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N7/24GK102685467SQ201210129099
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者魏本杰 申請人:中國科學院空間科學與應用研究中心