太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院 山西 太原 030024

通常情況下，有些紅外圖像傳輸系統(tǒng)中具備了各種信道通信狀況，實(shí)際中必須利用空中信道將紅外圖像及其他信息傳回至指控平臺(tái)中，從而及時(shí)有效傳輸戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)評(píng)估、目標(biāo)確立以及控制指令。我們常常會(huì)從戰(zhàn)時(shí)的無線信道中看到一些干擾、多徑衰落等不良情況，因此，在設(shè)計(jì)傳輸系統(tǒng)過程中應(yīng)充分考慮兩方面的事項(xiàng)：一方面是通過實(shí)效性高的數(shù)據(jù)壓縮方法以適當(dāng)?shù)臏p小傳輸碼率，實(shí)現(xiàn)傳輸信道帶寬的合理節(jié)省，另一方面是充分運(yùn)用差錯(cuò)控制方式以應(yīng)對(duì)信道噪聲帶來的各種干擾。

1.無線信道圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)基本特征

具體體現(xiàn)在：系統(tǒng)容量的局限性；使用過程中，圖像的發(fā)送端與接收端均同時(shí)保持在空中平臺(tái)中，由于系統(tǒng)內(nèi)部存在各種數(shù)據(jù)流通信，所以，圖像使用過程中的帶寬較大，這不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)的總體容量造成一定的影響，而且還會(huì)引起接收端各類問題的發(fā)生，為了提高其實(shí)際應(yīng)用效率，應(yīng)對(duì)每組信道的使用帶寬予以合理控制，所以，要先把圖像壓縮后再進(jìn)行傳輸。

實(shí)時(shí)性特征；圖像無論是發(fā)送還是接收均有著較高的實(shí)時(shí)性要求，并且，使用體積也十分的有限，所以，應(yīng)明確科學(xué)合理、高效、時(shí)延小的圖像壓縮和解壓縮算法。

干擾信道環(huán)境；當(dāng)處于戰(zhàn)時(shí)復(fù)雜的電磁環(huán)境下，信道中就會(huì)出現(xiàn)諸多的噪聲、突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾現(xiàn)象。

1.2 發(fā)送端與接收端設(shè)計(jì)

首先是發(fā)送端；具體涵蓋了天線、綜合基帶、發(fā)射機(jī)三個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容。其中，綜合基帶屬于核心部件，主要任務(wù)是進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的采集、壓縮、編碼、交織工作，基于狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)施采集與編碼，進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)的組幀輸出，對(duì)發(fā)射信號(hào)的發(fā)送進(jìn)行科學(xué)合理控制。在功能消耗、體積以及具體的耗費(fèi)資源基礎(chǔ)上，明確相應(yīng)規(guī)模的FP—GA 對(duì)全部信號(hào)進(jìn)行及時(shí)有效處理。發(fā)射機(jī)的任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)制和放大輸出。天線的任務(wù)是對(duì)微波信號(hào)的輻射提供保障。

其次是接收端；具體涵蓋了接收處理組件、接收天線、信號(hào)處理機(jī)。其中，接收處理組件主要任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、存盤、圖像數(shù)據(jù)的提取、解壓縮與顯示和狀態(tài)數(shù)據(jù)的提取與顯示。對(duì)于解壓縮，應(yīng)通過軟件來滿足，將解壓縮軟件融入到指控平臺(tái)接收端的接收軟件中，這樣不僅能夠?qū)π盘?hào)的及時(shí)接收，而且還使得壓縮圖像的解碼與實(shí)時(shí)顯示目的得以實(shí)現(xiàn)。

1.3 信源信道聯(lián)合編解碼技術(shù)

實(shí)際中，因紅外導(dǎo)引頭的圖像格式并非規(guī)范化的視頻圖像格式，一些常用的視頻圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)與其不相符；紅外導(dǎo)引頭的圖像存在著目標(biāo)形狀變化快的特征，采用幀間壓縮方式不合理；并且，由于彈上的應(yīng)用環(huán)境較為特殊，所以，要求選擇的壓縮算法要達(dá)到體積與功耗小、硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的目標(biāo)，結(jié)合具體的應(yīng)用環(huán)境，它的壓縮與解壓縮算法還應(yīng)有著較高的實(shí)時(shí)性，所以，實(shí)際中我們應(yīng)通過多分辨率重采樣圖像壓縮算法來適當(dāng)?shù)膲嚎s圖像數(shù)據(jù)。按照壓縮后所呈現(xiàn)出的圖像比特?cái)?shù)，可把全幀數(shù)據(jù)劃分成諸多個(gè)子幀，并且還要針對(duì)各子幀實(shí)施RS 編碼，最后，再把全部子幀做一番交織，從而防止因信道突發(fā)干擾而影響到傳輸信息。如果接收端使用軟件對(duì)RS 碼解碼，那么，就會(huì)進(jìn)一步加大時(shí)延，所以，在成圖像數(shù)據(jù)的解交織、譯碼和狀態(tài)數(shù)據(jù)的譯碼過程中應(yīng)采用硬件來完成，在圖像數(shù)據(jù)的解壓縮和圖像顯示中應(yīng)采用軟件來實(shí)際完成。

圖1

圖2

2.驗(yàn)證結(jié)果

為了對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性加以準(zhǔn)確驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)室中詳細(xì)獲悉了實(shí)時(shí)時(shí)延，在室外進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證，得知了具體的作用距離。圖1是實(shí)驗(yàn)室中的時(shí)延測(cè)試框圖，圖2是室外驗(yàn)證試驗(yàn)框圖。

實(shí)際中能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出最大的空間傳輸時(shí)延，通過衰減器把發(fā)送端和接收端兩者有機(jī)的相連，只要對(duì)發(fā)送端與接收端的圖像數(shù)據(jù)起始端的信號(hào)差進(jìn)行一番精確的測(cè)試就能夠獲悉系統(tǒng)的時(shí)延。為了實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，綜合基帶和信號(hào)處理機(jī)均有一個(gè)專門的狀態(tài)信號(hào)，分別代表的是發(fā)送端接收到圖像數(shù)據(jù)時(shí)的狀態(tài)以及接收端接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)時(shí)的狀態(tài)，可將這兩個(gè)狀態(tài)信號(hào)直接放置于示波器中，在兩路輸入過程中，示波器主要通過觸發(fā)狀態(tài)采集，兩路信號(hào)最終的時(shí)間差與最大空間傳輸時(shí)延間的總和就是系統(tǒng)的時(shí)延，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的實(shí)時(shí)性全面的體現(xiàn)。

一番詳細(xì)測(cè)試后得出，時(shí)延達(dá)到了系統(tǒng)實(shí)際要求。在室外驗(yàn)證試驗(yàn)中，以雙天線接收為接收天線，具有17dB 的增益效果，選擇分集合成接收機(jī)，發(fā)射系統(tǒng)天線前端位置處應(yīng)采用衰減器。實(shí)際收發(fā)兩地距離達(dá)到了9.1 千米，如果衰減器處于54dB 中，那么，就保障了接收端圖像和同步信號(hào)的正常性。55dB 中，圖像呈現(xiàn)出了馬賽克情況，同步顯示正常。并且通過測(cè)試，實(shí)際作用距離與系統(tǒng)提出的作用距離要求完全一致。

3.結(jié)語

綜上所述可知，根據(jù)系統(tǒng)的基本要求，利用多頻點(diǎn)傳輸有效處理多信道并存問題，明確相應(yīng)的收發(fā)天線類型，采用有效措施保障了圖像的順利傳輸，經(jīng)過測(cè)試，作用距離和時(shí)延均與系統(tǒng)要求相一致，所以，設(shè)計(jì)是合理可靠的。

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