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无线视频指挥数据链在排爆机器人中的应用

2018-08-02 10:00:03 来源:

[摘要] 排爆机器人可以在危险环境下对可疑的爆炸物品进行检查抓取搬运销毁,是搜爆排爆作业的专业装备,排爆机器人可以避免排爆人员与爆炸装置近距离接触以避免人员到伤害,因此已经成

 排爆机器人可以在危险环境下对可疑的爆炸物品进行检查抓取搬运销毁,是搜爆排爆作业的专业装备,排爆机器人可以避免排爆人员与爆炸装置近距离接触以避免人员到伤害,因此已经成为反恐领域主要的排爆方法之一。排爆机器人一般涉及到多领域技术。其中,排爆机器人与后方指挥中心之间稳定、可靠、长距离的无线视频数据通讯方案更是重中之重。r9o安检之家

排爆机器人.jpgr9o安检之家

排爆工作是一项精细的活动,一丝一毫的差池就会对排爆工作造成严重的影响,如果不能对爆炸物进行准确的分辨和分析,则极有可能引爆爆炸物。所以高分辨率的视频图像对后方指挥中心来说是至关重要的。r9o安检之家

基于此原因,排爆机器人使用无线视频指挥数据链的几个关键要素就归纳如下:r9o安检之家

 1、视频延时要短(40毫秒) r9o安检之家

在无线视频指挥系统中,视频传输是有一定延时的。这个延时来自两个方面,一个是信道延时;一个是信源延时。信道延时指的是传输路径延时,在无线电领域内,传输是以光速传输,这个时间差在距离几公里甚至几十公里的时候,几乎可以忽略。这时候,信源延时也就是成了系统中的主要延时来源。r9o安检之家

在大多数视频编解码技术中,视频编解码端端的延时在7、8百个毫秒左右。这时候,作为后台根据视频内容指挥的人员是非常不舒服的。因为无论指挥的时效性、准确性基本丧失贻尽,甚至行程错误指挥方位。r9o安检之家

在三和视讯研发的本系统中,采用最先进的视频算法,达到了40ms的延时。也就是1帧的延时,基本感觉不到延时带来的苦恼。完全满足了系统的各方面需求。r9o安检之家

2、高画质的视频融合技术r9o安检之家

在无线视频指挥系统中,具有多个视频场景进入后方指挥中心;这时候,就需要采取一定的算法将图像与数据融合后传回。由于采用了无线传输的手段,视频质量就完全取决于压缩算法。r9o安检之家

在目前成熟的AVC/H.264算法中,定义了4种不同的Profile(类):Baseline(基线类), Main(主要类), Extended(扩展类)和High Profile(高端类)(它们各自下分成许多个层):r9o安检之家

  - Baseline Profile 提供I/P帧,仅支持progressive(逐行扫描)和CAVLCr9o安检之家

  - Extended Profile 提供I/P/B/SP/SI帧,仅支持progressive(逐行扫描)和CAVLCr9o安检之家

  - Main Profile 提供I/P/B帧,支持progressive(逐行扫描)和interlaced(隔行扫描),提供CAVLC或CABACr9o安检之家

  - High Profile 在Main Profile基础上新增:8x8 intra prediction(8x8 帧内预测), custom quant(自定义量化), lossless video coding(无损视频编码), 更多的yuv格式(4:4:4...)r9o安检之家

根据应用领域的不同,Baselineprofile多应用于实时通信领域,Main profile多应用于流媒体领域,High profile则多应用于广电和存储领域。r9o安检之家

在本系统中采用了级别最高的High profile图像算法,可以选择单独某路高清视频,也可同时监看多路视频。r9o安检之家

3、传输的距离(功率、体积)r9o安检之家

在现实应用中,大家都关心一个问题,就是传输距离的远近。传输距离的测定,基本来自于自由传输损耗模型:r9o安检之家

传输损耗  Lt=LP-(Gt+Gr) (dB) LP=32.45+20lgf+20lgd +A (dB)式中LP为路径损耗;Lb为基本传输损耗,与天线增益有关;A为电路衰减(分贝);Gt与Gr分别为发、收天线沿电路方向的平面波增益(分贝);GP为路径天线增益(分贝);(Gt+Gr)-GP为路径天线增益损耗(分贝);f为电波频率(兆赫);d 为传播距离(公里)。基本传输损耗是发、收天线各向同性(Gt=Gr=0)时的传输损耗(极化不变);而路径损耗则是基本传输损耗与路径天线增益损耗之和。不存在多径传播时没有路径天线增益损耗,路径损耗即为基本传输损耗。在自由空间,不存在多径传播,而且没有电波衰减(A=0),故 LP=Lb=Lf    Lf =32.45+20lgf+20lgdr9o安检之家

自由损耗传输方程:r9o安检之家

选定发射功率应控制在5W内,即最大37dBm,接收灵敏度-90 dBmr9o安检之家

这时系统连带天线的总增益为:r9o安检之家

系统增益=37(发射功率)+85(灵敏度)+20(收发天线增益)=142(总增益)r9o安检之家

按照传播方程:r9o安检之家

传播损耗(db)=(32.4+20lgd(公里)+20lgf(频率M))r9o安检之家

通过计算得知,轻易得到1公里的传输距离。r9o安检之家

4、设备图样及工作状态r9o安检之家

无线排爆机器人1.jpg

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