基于无人机平台的视频实时传输研究文献综述

 2023-08-14 11:08

文献综述(或调研报告):

1.无人机的应用发展

无人机是一种有动力驱动的、能够自主飞行的无人驾驶飞行器,整体系统主要包括地面控制系统、机载系统、通信系统、发射与接收系统和机体系统。

无人机最早出现于20世纪20年代[1],直到90年代后才逐渐获得各国的注意。无人机种类主要可以分为固定翼无人机、旋翼无人机、扑翼无人机和飞艇[2]。其中,固定翼无人机飞行速度快、抗干扰能力强,广泛适用于测绘、石油等长距离巡航应用;旋翼无人机具有垂直起降、自由悬停、控制灵活、体型适中等特点,适用于巡检、拍摄等需要对地面目标进行跟踪的任务。

随着如今电子技术和通信技术的进步,具有灵活性和高效性的无人机成为一种重要的侦察手段,在军用和民用领域都有广泛应用。在军事领域,相对于一般军用飞机,无人机成本更低效率更高,且不会有人员伤亡风险,用于侦察与获取情报具有很大优势。美国的RQ系列、FQM2151A和GNAT2750等无人机在海湾战争等美国参与的军事冲突中都发挥了重要作用。在民用领域,无人机可以深入灾情严重、救援人员无法到达的地区,为灾情评估、应急救援提供可靠的数据支撑。在舟曲泥石流、雅安地震等自然灾害救援中应用到了中国的“海鹰”系列无人机[3]

2.视频压缩编码技术

视频数据要在带宽有限的无线信道上传输,首先需要经过压缩编码。对视频图像压缩的研究始于20世纪50年代,主要技术包括针对图像冗余特性的哈夫曼编码、基于像素的差分预测编码等。到了70年代,视频编码技术进入了重要的发展阶段,发展出了基于块的运动补偿预测、离散余弦变换等技术。目前,主要的视频编码技术包括帧内预测、帧间预测、变换、环路滤波等[4]

国际电信联盟(ITU-T)和动态图像专家组(MPEG)是目前国际上两大标准化组织,制定统一的视频编码标准,以实现不同视频产品间的互通性。ITU-T制定的H.26X系列[15]标准是专门用于低比特视频通信的视频编码标准,具有较高的压缩比,适用于无线视频传输。MPEG制定的视频编码标准主要适用于数字存储每题,码率高,并不适合无线传输。其中,H.261、MPEG-1、MPEG-2和H.263属于第一代编码标准,压缩能力为50-75倍。如今比较常用的H.264,同时也是MPEG-4的一部分,由两大组织联合开发。它集中了前几个标准的优点,属于第二代编码标准,压缩效率可达100-150倍[5],具有更高的压缩比和更低的码率要求、高质量的视频效果、更强的容错能力等。2010年两大标准化组织成立了联合组织(JCT-VC),统一制定出了下一代视频编码标准H.265[6],只需要先前的一半带宽,即可播放质量近乎相同的视频。

我国的数字音视频编码技术标准工作组由国家信息产业部科学技术司于2002年6月批准建立,2005年自主研发了《信息技术先进音视频编码》系列标准(AVS)。至今已成功制定AVS1/AVS /AVS2等系列标准并获得成功应用[7]。特别是2016年底颁布的被列为国家标准的AVS2, 其性能已优于同期H.265/HEVC国际标准。尤其是对于场景视频编码, AVS2标准具有显著优势, 能够比HEVC/H.265节省40%左右的码率。

3.MIMO-OFDM技术研究现状

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