在某紅外圖像傳輸系統(tǒng)中，存在多信道通信狀況，需將紅外圖像及其他信息通過空中信道傳回指控平臺，以進(jìn)行戰(zhàn)場狀態(tài)評估、目標(biāo)選擇和控制指令的發(fā)送。在戰(zhàn)時(shí)的無線信道中總是存在著噪聲、干擾、多徑衰落等各種影響，這就要求傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)既要采用有效的數(shù)據(jù)壓縮方法來降低傳輸碼率，盡量節(jié)省傳輸信道帶寬，同時(shí)又要引入差錯(cuò)控制方式來抵制信道噪聲的干擾。
本文考慮了系統(tǒng)的綜合要求：系統(tǒng)容量、作用距離、收發(fā)時(shí)延及算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，采用了8倍圖像壓縮、RS編碼加交織的方式進(jìn)行了無線鏈路的設(shè)計(jì)，采用大規(guī)模FPGA完成發(fā)送端及接收端的算法實(shí)現(xiàn)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)指標(biāo)滿足系統(tǒng)要求。
1無線信道圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)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(tǒng)中有多個(gè)數(shù)據(jù)流通信，圖像實(shí)際使用帶寬過大，一方面影響整個(gè)系統(tǒng)容量，另外會帶來接收端諸多問題，為滿足實(shí)際工程應(yīng)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(xiàn)，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(zhàn)時(shí)復(fù)雜的電磁環(huán)境，信道中存在著各種噪聲、突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾。
1.2系統(tǒng)方案
由于系統(tǒng)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(shè)計(jì)
發(fā)送端包括三部分：綜合基帶、發(fā)射機(jī)和天線。綜合基帶是其中的關(guān)鍵部件，完成對圖像數(shù)據(jù)的采集、壓縮、編碼和交織，完成對狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、編碼，完成對傳送數(shù)據(jù)的組幀輸出及對發(fā)射信號的發(fā)送控制。考慮功耗、體積和實(shí)際耗費(fèi)資源，選擇一片大規(guī)模FPGA完成所有信號處理。
1.2.2接收端設(shè)計(jì)
接收端包括四部分：接收天線、信號處理機(jī)、接收處理組件
接收處理組件完成數(shù)據(jù)的接收、存盤、圖像數(shù)據(jù)提取、解壓縮和顯示及狀態(tài)數(shù)據(jù)的提取和顯示。解壓縮采用軟件實(shí)現(xiàn)，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天線設(shè)計(jì)
由于發(fā)送端設(shè)備位于導(dǎo)彈上，接收端設(shè)備位于飛機(jī)上，故而存在收發(fā)天線失配問題，設(shè)計(jì)時(shí)接收端天線采用圓極化形式，發(fā)送端天線采用一對垂直分布的線極化天線，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)抗干擾問題，發(fā)送端天線采用后向天線圖形式，為增加抗干擾性，還要求發(fā)送端天線具有一定的增益。圖2為發(fā)送天線仿真圖。
1.3.2信源信道聯(lián)合編解碼技術(shù)
由于紅外導(dǎo)引頭的圖像格式不是標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖像格式，普通的視頻圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)并不適用;紅外導(dǎo)引頭的圖像具有目標(biāo)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(yīng)用環(huán)境的特殊性，壓縮算法必須具有硬件實(shí)現(xiàn)簡單、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(xiàn)還必須具備實(shí)時(shí)性強(qiáng)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(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。
接收端若使用軟件對RS碼解碼，會造成較大的時(shí)延，故使用硬件完成圖像數(shù)據(jù)的解交織、譯碼和狀態(tài)數(shù)據(jù)的譯碼，使用軟件完成圖像數(shù)據(jù)的解壓縮和圖像顯示。
1.3.3信號處理平臺的選擇與設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)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(yàn)證
因?yàn)閷?shí)際最大的空間傳輸時(shí)延是可以計(jì)算出來的，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(shù)據(jù)起始端的信號差異即可測出系統(tǒng)時(shí)延。
室外驗(yàn)證試驗(yàn)中，接收天線采用雙天線接收，增益為17dB，選擇分集合成接收機(jī)，在發(fā)射系統(tǒng)天線前端使用衰減器。
3 結(jié)語
針對系統(tǒng)要求，通過多頻點(diǎn)傳輸完成多信道并存問題，通過科學(xué)分配系統(tǒng)參數(shù)，合理選擇收發(fā)天線類型，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題，目前作用距離和時(shí)延測試滿足系統(tǒng)要求，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性，并為其他圖像傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有益的參考。
a&s傳媒是全球知名展覽公司法蘭克福展覽集團(tuán)旗下的專業(yè)媒體平臺，自1994年品牌成立以來，一直專注于安全&自動化產(chǎn)業(yè)前沿產(chǎn)品、技術(shù)及市場趨勢的專業(yè)媒體傳播和品牌服務(wù)。從安全管理到產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，a&s傳媒擁有首屈一指的國際行業(yè)展覽會資源以及豐富的媒體經(jīng)驗(yàn)，提供媒體、活動、展會等整合營銷服務(wù)。
粵公網(wǎng)安備 44030402000264號
