輕松搞定無(wú)線(xiàn)圖像傳輸

　　在某紅外圖像傳輸系統中，存在多信道通信狀況，需將紅外圖像及其他信息通過(guò)空中信道傳回指控平臺，以進(jìn)行戰場(chǎng)狀態(tài)評估、目標選擇和控制指令的發(fā)送。在戰時(shí)的無(wú)線(xiàn)信道中總是存在著(zhù)噪聲、干擾、多徑衰落等各種影響，這就要求傳輸系統設計時(shí)既要采用有效的數據壓縮方法來(lái)降低傳輸碼率，盡量節省傳輸信道帶寬，同時(shí)又要引入差錯控制方式來(lái)**信道噪聲的干擾。

　　本文考慮了系統的綜合要求：系統容量、作用距離、收發(fā)時(shí)延及算法實(shí)現復雜度，采用了8倍圖像壓縮、RS編碼加交織的方式進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)鏈路的設計，采用大規模FPGA完成發(fā)送端及接收端的算法實(shí)現，并通過(guò)試驗驗證設計指標滿(mǎn)足系統要求。

　　1無(wú)線(xiàn)信道圖像傳輸系統設計

　　1.1系統特點(diǎn)

　　系統容量有限實(shí)際使用環(huán)境中圖像發(fā)送端和接收端都處于空中平臺中，考慮系統中有多個(gè)數據流通信，圖像實(shí)際使用帶寬過(guò)大，一方面影響整個(gè)系統容量，另外會(huì )帶來(lái)接收端諸多問(wèn)題，為滿(mǎn)足實(shí)際工程應用，必須控制每組信道的使用帶寬，故而需將圖像壓縮后傳輸。

　　實(shí)時(shí)性由于圖像發(fā)送和接收的實(shí)時(shí)性要求高，使用體積有限，故而選擇的圖像壓縮和解壓縮算法必須高效、易于實(shí)現，同時(shí)時(shí)延小。

　　高保真圖像顯示由于接收端需要對圖像進(jìn)行分辨從而做出正確的選擇，因而圖像壓縮算法必須選用高保真的壓縮算法。

　　干擾信道環(huán)境使用環(huán)境為戰時(shí)復雜的電磁環(huán)境，信道中存在著(zhù)各種噪聲、突發(fā)干擾和隨機干擾。

　　1.2系統方案

　　由于系統容量要求，采用頻分體制完成多個(gè)信道的同時(shí)工作，同時(shí)將紅外圖像壓縮后傳輸以減小每個(gè)信道使用帶寬。

　　1.2.1發(fā)送端設計

　　發(fā)送端包括三部分：綜合基帶、發(fā)射機和天線(xiàn)。綜合基帶是其中的關(guān)鍵部件，完成對圖像數據的采集、壓縮、編碼和交織，完成對狀態(tài)數據的采集、編碼，完成對傳送數據的組幀輸出及對發(fā)射信號的發(fā)送控制?？紤]功耗、體積和實(shí)際耗費資源，選擇一片大規模FPGA完成所有信號處理。

　　1.2.2接收端設計

　　接收端包括四部分：接收天線(xiàn)、信號處理機、接收處理組件

　　接收處理組件完成數據的接收、存盤(pán)、圖像數據提取、解壓縮和顯示及狀態(tài)數據的提取和顯示。解壓縮采用軟件實(shí)現，解壓縮軟件嵌入到指控平臺接收端的接收軟件中，在接收信號的同時(shí)完成壓縮圖像的解碼和實(shí)時(shí)顯示。

　　1.3關(guān)鍵技術(shù)

　　1.3.1天線(xiàn)設計

　　由于發(fā)送端設備位于導彈上，接收端設備位于飛機上，故而存在收發(fā)天線(xiàn)失配問(wèn)題，設計時(shí)接收端天線(xiàn)采用圓極化形式，發(fā)送端天線(xiàn)采用一對垂直分布的線(xiàn)極化天線(xiàn)，這樣將極化損耗降到最低，有利于接收端的接收。同時(shí)考慮通信時(shí)抗干擾問(wèn)題，發(fā)送端天線(xiàn)采用后向天線(xiàn)圖形式，為增加抗干擾性，還要求發(fā)送端天線(xiàn)具有一定的增益。圖2為發(fā)送天線(xiàn)仿真圖。

　　1.3.2信源信道聯(lián)合編解碼技術(shù)

　　由于紅外導引頭的圖像格式不是標準的視頻圖像格式，普通的視頻圖像壓縮標準并不適用;紅外導引頭的圖像具有目標形狀變化比較快的特點(diǎn)，也不適用幀間壓縮方式;同時(shí)考慮到彈上應用環(huán)境的特殊性，壓縮算法必須具有硬件實(shí)現簡(jiǎn)單、體積和功耗小，考慮實(shí)際使用環(huán)境，其壓縮和解壓縮算法實(shí)現還必須具備實(shí)時(shí)性強的特點(diǎn)，因此，選用多分辨率重采樣圖像壓縮算法對圖像數據進(jìn)行壓縮。

　　接收端若使用軟件對RS碼解碼，會(huì )造成較大的時(shí)延，故使用硬件完成圖像數據的解交織、譯碼和狀態(tài)數據的譯碼，使用軟件完成圖像數據的解壓縮和圖像顯示。

　　1.3.3信號處理平臺的選擇與設計

　　設計初期必須進(jìn)行發(fā)送端和接收端的信號處理平臺的選擇。

　　2 驗證

　　因為實(shí)際最大的空間傳輸時(shí)延是可以計算出來(lái)的，使用衰減器將發(fā)送端和接收端直接連接在一起，直接測試發(fā)送端和接收端的圖像數據起始端的信號差異即可測出系統時(shí)延。

　　室外驗證試驗中，接收天線(xiàn)采用雙天線(xiàn)接收，增益為17dB，選擇分集合成接收機，在發(fā)射系統天線(xiàn)前端使用衰減器。

　　3 結語(yǔ)

　　針對系統要求，通過(guò)多頻點(diǎn)傳輸完成多信道并存問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)分配系統參數，合理選擇收發(fā)天線(xiàn)類(lèi)型，并采用多分辨率重采樣圖像壓縮加RS編碼加交織的信源信道聯(lián)合編碼，成功解決圖像在干擾信道下的傳輸問(wèn)題，目前作用距離和時(shí)延測試滿(mǎn)足系統要求，驗證了設計的合理性，并為其他圖像傳輸系統的設計提供有益的參考。