[实用新型]一种基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种视频无线自适应传输系统，尤其是基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输系统。

背景技术

目前，受到无线链路传输带宽的限制，无人机采集到的高分辨率视频图像必须经过有效压缩才能实时传输给地面接收处理系统。而数据传输速率受传输距离和干扰影响很大，且无线传输带宽很不稳定，当传输数据量过大时甚至会发生丢失数据的情况。为了保障无人机视频系统传输的实时性和有效性，必须对系统的采集存储和传输数据量进行自适应调整。实时视频流具有严格的时延及丢包率要求，并且对带宽变化比较敏感，目前大多采用基于速率的拥塞控制算法对实时控制视频传输。早前，学者模仿TCP协议的AIMD方法对实时视频流的速率进行控制。后来，通过改进AIMD，形成了RAP拥塞控制算法。在RAP拥塞控制算法中，当检测为网络拥塞状态时，发送速率即减半。2000年，D.sisalem和A.wolisz等人提出了LDA+算法作为实时视频无线传输拥塞控制法，依据RTCP反馈信息预测网络带宽来调整相应速率，但当网络拥塞且丢包率和数据包的传输延迟增大时，就会导致发送速率的计算误差增大。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型目的是，提供一种结构简单，能够自适应调节发送速率和采集编码率，实现在网络极端状况下数据的最大化发送和编码的无人机视频无线自适应传输系统，通过有效利用网络传输，提高无线视频数据传输的实时性、可靠性和完整性。

本实用新型解决上述技术问题采用以下技术方案：基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输系统，包括视频采集模块、中央处理器模块、数据存储器模块、无线通信模块、地面接收模块、地面显示模块和地面存储模块，所述的视频采集模块采用折反射式全景立体成像设备进行全方位立体场景视频采集，所述的视频采集模块采用折反射式全景立体成像设备进行全方位立体场景视频采集，视频采集模块与数据存储器模块、无线通信模块均连接中央处理器模块；无线通信模块与地面接收模块是成对的无线通信模块。

中央处理器模块用来对视频进行自适应采集和压缩处理，数据存储器模块用于对获取的视频图像离线机上存储，无线通信模块将视频压缩信号传输给地面接收模块，地面接收模块经过解调、解码在地面显示模块恢复出原始图像，并将存储数据传输给地面存储模块，以实现数字视频图像的远程实时传输、监控和存储的功能。地面接收模块解调、解码及地面显示模块均有地面电脑系统支持。无人机上的中央处理器模块采用低功耗的ARM9处理器AT91SAM9G45；数据存储器模块为内置SD卡，无线通信模块与地面接收模块为威盛VNT6656。

基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输方法，无人机视频无线自适应传输时包括视频采集、视频压缩编码和视频发送三个步骤：视频采集将采集到的视频图像信息存入采集缓冲区；视频压缩编码对采集缓冲区内的视频图像信息进行压缩编码，经压缩编码后的视频图像送入发送缓冲区，并依据发送缓冲区的数据占空比调节发送速率和压缩编码率，视频发送实时传输发送缓冲区的视频图像数据，视频采集根据当前发送速率调节下次采集帧率。具体步骤如下：

步骤001.视频发送模块先以一定的速率持续发送视频数据；计算发送缓冲区内的缓冲占用比平均变化率其中Q_k和Q_k+1分别是t_k时刻和t_k+1时刻的缓冲数据占用量。

步骤002.根据数据缓冲占空比判断网络发送能力，在本次调节视频采集帧率和下次调节视频采集帧率时间间隔内，实时调节编码压缩率对非高清视频进行编码压缩再传输，编码压缩率为E_k+1＝α(e^-|α|-1)B+E_k，其中B为调整幅度参数且为正整数，Ε_k为初始编码压缩率，α为步骤001中的缓冲占用比平均变化率；