基于COFDM的无人机图像传输系统设计

摘要

随着无人机技术的不断发展，它在抢险救灾、电力线巡检等方面得到了广泛的应用，其中作为无人机重要组成部分的图像传输系统发挥着无可替代的作用。与此同时，随着COFDM技术在无线图像传输方面的应用越发成熟，将其运用到无人机图像传输中成为研究的热点，基于此本文设计了一种基于COFDM的无人机图像传输系统。　　首先对无人机图像传输信道存在的大尺度衰落、阴影衰落、多径衰落以及信道时变性和多普勒频移等传播特征进行了简单分析，并对核心技术COFDM中的信道编码技术、OFDM原理和关键技术等进行了研究。然后介绍了无人机图像传输系统的组成，包括机载发射部分和地面接收部分，并通过分析发射部分图像采集、信源编码、COFDM调制、上变频以及射频等模块的工作原理，提出了系统的设计方案。　　图像采集模块使用COMS图像传感器OV5640实现；信源编码模块则采用MPEG2压缩标准；上变频模块则使用了ADI公司的AD9957芯片；射频单元则使用了专用的功放模块；本文对核心模块COFDM进行了详细的设计，通过大小不同的移位寄存器和多个单双口RAM设计了COFDM中的数据加扰、外编码、外交织、内编码、内交织、星座映射、帧形成、IFFT调制以及插入保护间隔等各个子模块，并通过FPGA芯片5CSEMA5F31C6进行实现。使用Verilog HDL语言对系统设计的每个模块进行代码的编写，并利用Modelsim软件对COFDM中各个子模块的代码进行仿真测试，测试结果均满足设计要求。　　最后搭建测试平台对设计的无人机图像传输系统进行测试，包括系统成像、发射功率、系统带宽、传输距离、移动速度以及传输速率等测试，测试结果表明本文所设计的系统，数据传输稳定，显示效果良好，实现了传输距离达到2公里，移动速度30Km/H下进行稳定传输等设计要求。对于测试中出现的问题进行了分析和解决，并根据测试的结果，提出了系统进一步优化的方向。

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摘要

ABSTRACT

Contents

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状与发展动态

1.3 课题的主要研究内容

2 无人机图传系统的相关技术

2.1 图传信道的传播特征

2.2 相关技术简介

2.3 本章小结

3 无人机图传系统的设计方案

3.1 系统的构成

3.2 图像采集模块设计

3.3 信源编码模块设计

3.4 COFDM调制模块设计

3.5 上变频、射频模块设计

3.6 本章小结

4 无人机图传系统的硬件构成

4.1 图像采集模块

4.2 上变频模块

4.3 FPGA介绍

4.4 本章小结

5 无人机图传系统的软件编程

5.1 图像采集模块编程

5.2 上变频模块编程

5.3 COFDM模块编程

5.4 本章小结

6 无人机图传系统整体测试

6.1 系统测试平台

6.2 系统测试

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致 谢