微型无人机图像传输系统的研究与设计

摘要

微型无人机是由无线操控设备远程控制的一种飞行器，在国防和民用领域有巨大的使用价值。而无线图像传输系统作为微型无人机的眼睛，是微型无人机的主要组成部分，图像传输的效果决定了微型无人机的性能。对微型无人机的无线图像传输系统进行研究与设计具有重大意义。
　　作者完成的主要工作和取得的成果如下:
　　(1)以微处理器模块为硬件系统设计的重点，选择ARM架构下的i.MX6Q作为主处理器芯片，满足了系统低功耗的需求。在此基础上实现了微处理器、电源、视频采集及处理、无线网络传输与ETHERNET等五个模块的硬件平台，建立了微型无人机图像传输系统的硬件架构。
　　(2)根据Linux的启动顺序确定了bootloader引导程序的移植、Linux内核及文件系统的移植以及相关驱动程序的移植的开发流程。构建了微型无人机图像传输系统的操作系统平台。
　　(3)研究并开发了流媒体服务器:将i.MX6Q的VPU模块集成到FFmpeg中，并通过裁剪、编译、配置，最终得到一个可在开发板上运行的高效流媒体服务器，实现了微型无人机图像传输系统图像采集、图像编码等基本功能。
　　(4)针对olsrd的路由质量算法在信号零界点及多点交汇处选择的不是最佳路由，会造成系统整体性能下降的不足，对路由质量算法进行了改进，结果表明，这种新的路由质量算法能更好的提升传输距离和改善传输质量。
　　最后，在实验的各种环境下，按照多种组网模式逐步进行多次实验。实验结果表明:整个微型无人机图像传输系统的基本功能实现良好，系统在实验过程中运行正常。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究工作

1．4 内容安排

第2章 系统硬件设计

2．1 硬件设计需求分析

2．2 硬件系统主要模块的设计与实现

2．2．1 微处理器模块

2．2．2 电源模块

2．2．3 视频采集及处理模块

2．2．4 无线传输模块

2．2．5 ETHERNET模块

2．3 本章小结

第3章 操作系统平台设计

3．1 bootloader引导程序的移植

3．1．1 LTIB安装配置

3．1．2 U-BOOT移植

3．2 内核及根文件系统移植

3．3 主要驱动程序的移植

3．3．1 ADV7180驱动移植

3．3．2 AR9582驱动移植

3．4 本章小结

第4章 流媒体服务器的开发

4．1 流媒体服务器的概念

4．2 FFmpeg

4．2．1 FFmpeg框架

4．2．2 FFmpeg研究与分析

4．3 媒体服务器

4．3．1 流媒体服务器流程分析

4．3．2 V4L2框架和VPU支持

4．3．3 自定义VPU编码库的设计与实现

4．3．4 交叉编译FFmpeg

4．3．5 流媒体服务的运行与效果测试

4．4 本章小结

第5章 路由协议的应用及改进

5．1 AD-HOC网络介绍

5．2 Olsrd路由协议分析

5．3 链路质量算法的优化

5．3．1 数据结构修改

5．3．2 信噪比获取及Penalty转化

5．3．3 Olsrd移植及算法验证

5．4 本章小结

第6章 系统性能整体验证

6．1 实验平台

6．2 一跳网络测试

6．3 两跳网络测试

6．4 三跳网络测试

6．5 测试结果分析

6．6 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

附录

附录E(攻读学位期间的主要学术成果)

致谢