一种基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输方法和无线传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种视频无线自适应传输方法，尤其是基于缓冲占用比的无人机视频 无线自适应传输方法和无线传输系统。
【背景技术】
[0002] 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。
【发明内容】
[0003] 针对上述技术问题，本发明目的是，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 传输方法和无线传输系统，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。
[0004] 本发明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，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。
[0005] 基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输方法，采用视频采集模块、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， 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：
[0006] 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
【主权项】
1. 一种基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输系统，其特征是包括视频采集模 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，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。
2. 基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输方法，其特征在于，包含以下步骤： 采用视频采集模块、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，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Qk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Ek+1= a (iTM-l)B+Ek，其中B为调整幅度参数且为正整数，Ek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； 步骤003.根据实际应用中不同的视频图像编码率要求，设定编码压缩率的最高阈值
Φ和最低阈值ω分别为100%和〇. 1%，编码压缩率为 步骤004.根据缓冲占用比自适应调整下一次的发送速率W+1=? idD + W,其中疗 是tk时刻的数据发送速率，α为步骤001中的缓冲占用比平均变化率； 步骤005.调整下一次数据采集帧率
其中F为每帧数据的大小，T为采 集时间，F。为采集缓存数据量，F s为发送缓存数据量，为数据发送速率。
3. 根据权利要求2所述一种基于缓冲占用比的无人机视频无线自适应传输方法，其特 征在于：所述无人机为适用于无人飞行机或有人飞行机。
【专利摘要】一种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，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。
【IPC分类】H04N7-18, H04N19-146
【公开号】CN104683762
【申请号】CN201510048166
【发明人】王敏, 周树道, 李济生, 汪晋, 贾赟, 马忠良
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月29日