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              無線視頻指揮數據鏈在排爆機器人中的應用

              2018-08-02 10:00:03 來源:

              [摘要] 排爆機器人可以在危險環境下對可疑的爆炸物品進行檢查抓取搬運銷毀,是搜爆排爆作業的專業裝備,排爆機器人可以避免排爆人員與爆炸裝置近距離接觸以避免人員到傷害,因此已經成

               排爆機器人可以在危險環境下對可疑的爆炸物品進行檢查抓取搬運銷毀,是搜爆排爆作業的專業裝備,排爆機器人可以避免排爆人員與爆炸裝置近距離接觸以避免人員到傷害,因此已經成為反恐領域主要的排爆方法之一。排爆機器人一般涉及到多領域技術。其中,排爆機器人與后方指揮中心之間穩定、可靠、長距離的無線視頻數據通訊方案更是重中之重。ift安檢之家

              排爆機器人.jpgift安檢之家

              排爆工作是一項精細的活動,一絲一毫的差池就會對排爆工作造成嚴重的影響,如果不能對爆炸物進行準確的分辨和分析,則極有可能引爆爆炸物。所以高分辨率的視頻圖像對后方指揮中心來說是至關重要的。ift安檢之家

              基于此原因,排爆機器人使用無線視頻指揮數據鏈的幾個關鍵要素就歸納如下:ift安檢之家

               1、視頻延時要短(40毫秒) ift安檢之家

              在無線視頻指揮系統中,視頻傳輸是有一定延時的。這個延時來自兩個方面,一個是信道延時;一個是信源延時。信道延時指的是傳輸路徑延時,在無線電領域內,傳輸是以光速傳輸,這個時間差在距離幾公里甚至幾十公里的時候,幾乎可以忽略。這時候,信源延時也就是成了系統中的主要延時來源。ift安檢之家

              在大多數視頻編解碼技術中,視頻編解碼端端的延時在7、8百個毫秒左右。這時候,作為后臺根據視頻內容指揮的人員是非常不舒服的。因為無論指揮的時效性、準確性基本喪失貽盡,甚至行程錯誤指揮方位。ift安檢之家

              在三和視訊研發的本系統中,采用最先進的視頻算法,達到了40ms的延時。也就是1幀的延時,基本感覺不到延時帶來的苦惱。完全滿足了系統的各方面需求。ift安檢之家

              2、高畫質的視頻融合技術ift安檢之家

              在無線視頻指揮系統中,具有多個視頻場景進入后方指揮中心;這時候,就需要采取一定的算法將圖像與數據融合后傳回。由于采用了無線傳輸的手段,視頻質量就完全取決于壓縮算法。ift安檢之家

              在目前成熟的AVC/H.264算法中,定義了4種不同的Profile(類):Baseline(基線類), Main(主要類), Extended(擴展類)和High Profile(高端類)(它們各自下分成許多個層):ift安檢之家

                - Baseline Profile 提供I/P幀,僅支持progressive(逐行掃描)和CAVLCift安檢之家

                - Extended Profile 提供I/P/B/SP/SI幀,僅支持progressive(逐行掃描)和CAVLCift安檢之家

                - Main Profile 提供I/P/B幀,支持progressive(逐行掃描)和interlaced(隔行掃描),提供CAVLC或CABACift安檢之家

                - High Profile 在Main Profile基礎上新增:8x8 intra prediction(8x8 幀內預測), custom quant(自定義量化), lossless video coding(無損視頻編碼), 更多的yuv格式(4:4:4...)ift安檢之家

              根據應用領域的不同,Baselineprofile多應用于實時通信領域,Main profile多應用于流媒體領域,High profile則多應用于廣電和存儲領域。ift安檢之家

              在本系統中采用了級別最高的High profile圖像算法,可以選擇單獨某路高清視頻,也可同時監看多路視頻。ift安檢之家

              3、傳輸的距離(功率、體積)ift安檢之家

              在現實應用中,大家都關心一個問題,就是傳輸距離的遠近。傳輸距離的測定,基本來自于自由傳輸損耗模型:ift安檢之家

              傳輸損耗  Lt=LP-(Gt+Gr) (dB) LP=32.45+20lgf+20lgd +A (dB)式中LP為路徑損耗;Lb為基本傳輸損耗,與天線增益有關;A為電路衰減(分貝);Gt與Gr分別為發、收天線沿電路方向的平面波增益(分貝);GP為路徑天線增益(分貝);(Gt+Gr)-GP為路徑天線增益損耗(分貝);f為電波頻率(兆赫);d 為傳播距離(公里)?;緜鬏敁p耗是發、收天線各向同性(Gt=Gr=0)時的傳輸損耗(極化不變);而路徑損耗則是基本傳輸損耗與路徑天線增益損耗之和。不存在多徑傳播時沒有路徑天線增益損耗,路徑損耗即為基本傳輸損耗。在自由空間,不存在多徑傳播,而且沒有電波衰減(A=0),故 LP=Lb=Lf    Lf =32.45+20lgf+20lgdift安檢之家

              自由損耗傳輸方程:ift安檢之家

              選定發射功率應控制在5W內,即最大37dBm,接收靈敏度-90 dBmift安檢之家

              這時系統連帶天線的總增益為:ift安檢之家

              系統增益=37(發射功率)+85(靈敏度)+20(收發天線增益)=142(總增益)ift安檢之家

              按照傳播方程:ift安檢之家

              傳播損耗(db)=(32.4+20lgd(公里)+20lgf(頻率M))ift安檢之家

              通過計算得知,輕易得到1公里的傳輸距離。ift安檢之家

              4、設備圖樣及工作狀態ift安檢之家

              無線排爆機器人1.jpg

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