基于無線信道圖像傳輸系統設計的分析與研究

太原理工大學信息工程學院 山西 太原 030024

通常情況下，有些紅外圖像傳輸系統中具備了各種信道通信狀況，實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中，從而及時有效傳輸戰場狀態評估、目標確立以及控制指令。我們常常會從戰時的無線信道中看到一些干擾、多徑衰落等不良情況，因此，在設計傳輸系統過程中應充分考慮兩方面的事項：一方面是通過實效性高的數據壓縮方法以適當的減小傳輸碼率，實現傳輸信道帶寬的合理節省，另一方面是充分運用差錯控制方式以應對信道噪聲帶來的各種干擾。

1.無線信道圖像傳輸系統設計

1.1 系統基本特征

具體體現在：系統容量的局限性；使用過程中，圖像的發送端與接收端均同時保持在空中平臺中，由于系統內部存在各種數據流通信，所以，圖像使用過程中的帶寬較大，這不僅會對系統的總體容量造成一定的影響，而且還會引起接收端各類問題的發生，為了提高其實際應用效率，應對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行傳輸。

實時性特征；圖像無論是發送還是接收均有著較高的實時性要求，并且，使用體積也十分的有限，所以，應明確科學合理、高效、時延小的圖像壓縮和解壓縮算法。

干擾信道環境；當處于戰時復雜的電磁環境下，信道中就會出現諸多的噪聲、突發干擾和隨機干擾現象。

1.2 發送端與接收端設計

首先是發送端；具體涵蓋了天線、綜合基帶、發射機三個環節內容。其中，綜合基帶屬于核心部件，主要任務是進行圖像數據的采集、壓縮、編碼、交織工作，基于狀態數據實施采集與編碼，進行傳送數據的組幀輸出，對發射信號的發送進行科學合理控制。在功能消耗、體積以及具體的耗費資源基礎上，明確相應規模的FP—GA 對全部信號進行及時有效處理。發射機的任務是進行數據的調制和放大輸出。天線的任務是對微波信號的輻射提供保障。

其次是接收端；具體涵蓋了接收處理組件、接收天線、信號處理機。其中，接收處理組件主要任務是對數據進行接收、存盤、圖像數據的提取、解壓縮與顯示和狀態數據的提取與顯示。對于解壓縮，應通過軟件來滿足，將解壓縮軟件融入到指控平臺接收端的接收軟件中，這樣不僅能夠對信號的及時接收，而且還使得壓縮圖像的解碼與實時顯示目的得以實現。

1.3 信源信道聯合編解碼技術

實際中，因紅外導引頭的圖像格式并非規范化的視頻圖像格式，一些常用的視頻圖像壓縮標準與其不相符；紅外導引頭的圖像存在著目標形狀變化快的特征，采用幀間壓縮方式不合理；并且，由于彈上的應用環境較為特殊，所以，要求選擇的壓縮算法要達到體積與功耗小、硬件實現簡單的目標，結合具體的應用環境，它的壓縮與解壓縮算法還應有著較高的實時性，所以，實際中我們應通過多分辨率重采樣圖像壓縮算法來適當的壓縮圖像數據。按照壓縮后所呈現出的圖像比特數，可把全幀數據劃分成諸多個子幀，并且還要針對各子幀實施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干擾而影響到傳輸信息。如果接收端使用軟件對RS 碼解碼，那么，就會進一步加大時延，所以，在成圖像數據的解交織、譯碼和狀態數據的譯碼過程中應采用硬件來完成，在圖像數據的解壓縮和圖像顯示中應采用軟件來實際完成。

圖1

圖2

2.驗證結果

為了對系統設計的可靠性加以準確驗證，在實驗室中詳細獲悉了實時時延，在室外進行相關的試驗驗證，得知了具體的作用距離。圖1是實驗室中的時延測試框圖，圖2是室外驗證試驗框圖。

實際中能夠準確的計算出最大的空間傳輸時延，通過衰減器把發送端和接收端兩者有機的相連，只要對發送端與接收端的圖像數據起始端的信號差進行一番精確的測試就能夠獲悉系統的時延。為了實現這一任務，綜合基帶和信號處理機均有一個專門的狀態信號，分別代表的是發送端接收到圖像數據時的狀態以及接收端接收圖像數據時的狀態，可將這兩個狀態信號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狀態采集，兩路信號最終的時間差與最大空間傳輸時延間的總和就是系統的時延，能夠將系統的實時性全面的體現。

一番詳細測試后得出，時延達到了系統實際要求。在室外驗證試驗中，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，發射系統天線前端位置處應采用衰減器。實際收發兩地距離達到了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的正常性。55dB 中，圖像呈現出了馬賽克情況，同步顯示正常。并且通過測試，實際作用距離與系統提出的作用距離要求完全一致。

3.結語

綜上所述可知，根據系統的基本要求，利用多頻點傳輸有效處理多信道并存問題，明確相應的收發天線類型，采用有效措施保障了圖像的順利傳輸，經過測試，作用距離和時延均與系統要求相一致，所以，設計是合理可靠的。

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