小型無人機視頻實時傳輸的設計與開發

宋飛++楊揚

摘 要隨著計算機、微電子及控制等技術的快速發展，小型無人機在軍事和民用領域方面得到了日益廣泛的應用，通過無人機遙控接收器實時傳輸無人機拍攝的高清視頻圖像，可以有效的幫助科研人員獲取數據信息，制定研究方案。本系統主要包括客戶端、服務器端兩部分的設計與開發。客戶端主要利用無人機完成高清視頻數據的采集、編碼、壓縮及發送；服務器端主要通過多媒體播放器完成高清視頻數據的同步顯示。

【關鍵詞】小型無人機 客戶端 服務器端 同步

小型無人機作為靈活的高速空中飛行器，不僅在軍用、工業等方面具有一定的使用價值，而且在農業領域也具有重要的使用價值，受到許多農業部門及相關專家的高度重視。無人機實時傳輸高清視頻圖像到服務器端，可以有效的幫助科研人員獲取資源信息，制定研究方案。

1 系統總體設計

本系統主要包括客戶端、服務端兩部分設計與開發。

（1）客戶端主要利用無人機完成高清視頻圖像的采集，然后經過編碼壓縮后傳輸到無人機遙控接收器。

（2）在網絡條件下，無人機遙控接收器通過對數據流進行封裝后將其發送到指定的服務器端。

（3）服務器端通過多媒體播放器實時接收客戶端發送的數據包，并將其同步顯示。

2 技術方案

本系統的設計主要是基于大疆精靈4，主要包括：基于無人機數據采集的客戶端、同步顯示高清視頻圖像的服務器端。詳細的設計方法如下：

2.1 客戶端的設計與開發

（1）在大疆官網上進行注冊，申請大疆.Android SDK密鑰（key）。

（2）通過DJICamera，調用CameraReceivedVideoDataCallback（）方法獲取實時傳輸的視頻流。其回調函數返回的視頻流主要是H.264視頻編碼格式，H.264是目前最常用的視頻編碼格式之一，其具有高壓縮比的同時還擁有高質量流暢的圖像，可以工作在實時通信應用低延時模式下。

（3）利用InetAdddress封裝服務器主機端的IP地址。InetAdddress的實例對象包含以數字形式保存的IP地址（如：192.168.1.1），同時還可能包含主機名（如：www.baidu.com）。InetAdddress類提供了將主機名解析為地址（或反之）的方法。

（4）創建DatagramSocket對象，DatagramSocket主要用于發送、接收數據，它主要采用UDP協議進行數據網絡的傳輸。

（5）發送i幀，必須注意i幀iframeId 的獲取。例如iframeId = dji.midware.R.raw.iframe_1280x720_p4；

（6）利用DatagramPacket 封裝回調函數返回的視頻流，通過DatagramSocket發送封裝的數據。

2.2 服務器端的設計與開發

（1）安裝VLC media player，VLC多媒體播放器支持眾多音頻與視頻解碼器及相關格式。此處通過VLC接收客戶端發送的網絡串流。

（2）配置VLC相關參數，第一步：打開VLC media player，點擊菜單欄“工具”選項中的“首選項”，點擊彈出界面左下角的“全部”單選按鈕，切換到“高級偏好設置”界面，點擊“輸入/編解碼器”下的“去復用器”選項，將其參數設置成“H264視頻去復用器”。第二步：點擊菜單欄“媒體”選項中的打開網絡串流，輸入網路URL（如：udp：@：9001），點擊播放按鈕，即可實時接收客戶端發送的數據。

3 無人機實時傳輸的應用領域

結合研究領域--農業信息化，下面主要介紹無人機實時傳輸在農業方面的應用。

農業作為國民經濟中分布區域最廣泛、經營項目最復雜、受自然條件和社會經濟因素影響最大的基礎產業，通過利用無人機實時傳輸數據到服務器端能夠有效的解決農業中的部分應用問題，從而促使農業信息化發展。其部分應用如下：

3.1 在區域土地規劃方面

傳統區域土地規劃工作一直處于人工階段，農業科技人員，通過大量調查，得到關于土地規劃相關資料。部分區域由于受到地勢等主觀因素的影響，經常會導致獲取的相關信息不準確。利用小型無人機低空飛行獲取土地高分辨率圖像，這樣，保證了土地規劃方法的科學性、針對性和先進性。

3.2 在區域農業灌溉方面

由于小型無人機采用高分辨率數碼單反相機實時獲取圖像，可以利用Wi-FI將其圖像實時傳輸到PC或服務器端。通過相關軟件分析圖像數據，從而方便、準確的測量灌溉實際作物的布局和面積，進一步計算實際灌溉水需求量，從而正確的制定灌溉水分配方案。

3.3 在森林火災方面

森林火災是自然災害之一，不僅會造成森林大面積燒毀、不少野生動物滅絕或處于瀕危，而且也會危機到廣大人民的生命安全。無人機能夠代替消防員人在火災現場進行高空或者近距離的觀察，監測，火勢蔓延情況，將其數據通過網絡傳輸給消防中心。消防中心通過分析發送回的數據，能有效的組織消防人員抗災。

3.4 其它農業方面

可以廣泛用于農業病蟲害監測、農作物生長情況監測，作物生長環境監測、農業保險勘察等。

參考文獻

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（通訊作者：楊揚）

作者簡介

宋飛（1989-），男，四川閬中市人，學生，云南師范大學信息學院在讀碩士，研究方向為農業信息化。

楊揚（1980-），男，云南省昆明市人。本文通訊作者，博士，云南師范大學信息學院講師，2007年獲得日本早稻田大學計算機碩士學位，2013年獲得新加坡國立大學NGS博士學位，主要研究方向醫學圖像配準，地理空間信息技術，人體咀嚼系統。

作者單位

云南師范大學 云南省昆明市 650500