一種基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置的製作方法

2023-05-20 17:58:06

專利名稱：一種基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線傳輸領域，尤其涉及一種綜合利用了無線通信技術、圖像壓縮技術、以及網絡技術的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置。
背景技術：
發生重大的生產安全事故後，事故現場的實際情況將是各級有關領導實施指揮搶救救援的第一手決策依據。由於缺少有效的現場信息傳遞和溝通指揮系統，各級有關領導大多是依靠語音信息進行指揮，或者是匆匆趕赴事故現場實施指揮，從而極有可能耽誤了事故初發時期採取有效措施實施組織救援的寶貴時間。同時，由於事故現場不同方位、場所之間的信息溝通不便，即使在事故現場組織指揮工作，也可能出現延誤和混亂，無法實施高效率的組織救援。因此，在發生重大生產安全事故的搶險救援中使用有效的信息系統，使指 揮機關迅速了解現場情況，合理調度和使用人力、物力資源，集中後方領導及專家的智慧指導搶險救援工作，有著十分重要的意義。目前，為了對重大事故現場的實時情況圖像進行傳輸，通常是採用衛星轉播、直升機機載微波轉播、點對點擴頻微波、交通監控探頭等方式，將視頻、音頻、數據等信息傳送到指揮中心。其中，衛星轉播需要臨時租用線路，對於某些突發的重大事故，通常都無法即時地採用這種方式直升機微波轉播需要直升機接受任務後待命升空，所需時間較多，且耗資巨大現有點對點擴頻微波均採用2. 4G頻段，其信號衰落嚴重，較難穿透建築物，並且其波束很窄，發送和接收天線需要準確定向，安裝、架設、使用極不方便；而固定監控探頭是預先安裝在特定位置的，其靈活機動性不足，不能拍攝到現場各點的情況。可見，現有技術中的上述方式都不能滿足對突發重大事故現場的情況進行實時圖像傳輸的需要。

實用新型內容針對現有技術的上述缺陷，本實用新型為解決現有圖像傳輸技術不能滿足對突發重大事故現場的情況進行實時圖像傳輸需要的問題，提供了一種基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，該裝置成本低、使用方便，可提高搶險救災等工作的效率。為實現上述目的，所述基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，包括可攜式發射機及與之配合的接收機，其特點是，所述發射機包括順次通訊連接的圖像壓縮編碼電路、擴頻電路和發射電路；其中，圖像壓縮編碼電路對輸入的視頻信號進行壓縮編碼處理以輸出壓縮視頻信號，所述擴頻電路對所述壓縮編碼電路所輸出的壓縮視頻信號進行擴頻處理，所述發射電路將擴頻處理後的信號發射出去；所述接收機包括順次通訊連接的接收電路、解擴頻電路和圖像解壓解碼電路；其中，所述接收電路接收所述發射機所發出信號，所述解擴頻電路對所述接收電路所輸出的信號進行解擴頻處理，所述圖像解壓解碼電路對所述解擴頻電路所輸出的信號進行解壓縮處理以還原並輸出視頻信號。優選的是，所述發射機的發射電路中還包括將擴頻處理後的信號調製成中頻信號的調製電路，將所述調製後的中頻/[目號變頻處理為聞頻/[目號的發射端變頻電路，對所述聞頻信號進行放大的發射端放大電路，以及將放大後的高頻信號發射出去的發射天線。優選的是，在所述發射機的發射電路中的所述發射端放大電路與發射天線之間，還接有一個用於對所述發射端放大電路輸出高頻信號進行帶通濾波處理的發射端帶通濾波電路。優選的是，所述接收機的接收電路中還包括用於接收所述發射機所發出高頻信號的接收天線，對所接收到的高頻信號進行放大的接收端放大電路，對放大後的高頻信號進行變頻處理以輸出中頻信號接收端變頻電路，以及將所述中頻信號解調處理成數字視頻信號並輸出到所述解擴頻電路的解調電路。優選的是，在所述接收機的接收電路中的所述接收端放大電路與接收端變頻電路之間，還接有一個用於對所述接收端放大電路輸出的高頻信號進行帶通濾波處理的接收端帶通濾波電路。 優選的是，在所述接收機中還包括與所述解壓解碼電路的輸出端連接、用於將所 述解壓解碼電路所輸出的視頻信號輸出到外部網絡的網絡接口電路。優選的是，所述網絡接口電路包括乙太網接口電路和無線區域網接口電路。優選的是，所述壓縮編碼電路為MPEG-4壓縮編碼器；所述解壓解碼電路為MPEG-4解壓解碼器。優選的是，所述擴頻電路是直接序列擴頻電路，所述解擴頻電路是直接序列解擴頻電路。優選的是，所述發射機和接收機的工作頻率為336-344MHZ頻段。本實用新型的有益效果在於，所述基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，採用了無線擴頻傳輸技術，抗幹擾能力強，通信質量高，安全保密性好，繞射能力強，可支持高速移動傳輸；另外，該裝置中發射機為可攜式，其體積小、重量輕、具有很好的便攜性和機動性；接收機則可安裝在附近或遠端的控制中心，可由個人攜帶發射機到事故現場，將所拍攝的現場情況實時傳輸到控制中心，使用成本低並且非常方便；接收機配有網絡接口電路，可直接與網絡連接，進行遠程視頻傳輸，可實現數字視頻等多媒體信息的網絡傳輸。

圖I示出了本實用新型所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置的原理方框圖。圖2示出了本實用新型的一個優選實施中對發射電路進一步細化後的發射機的原理方框圖。圖3示出了與圖2中所示的發射電路相配合的接收機的原理方框圖具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明圖I示出了本實用新型所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置的原理方框圖，如圖I所示，本實用新型通過一個或多個可攜式、可移動的無線發射機10，以及與之配合安裝在附近或遠端控制指揮中心的一個或多個接收機20，可組成相應的圖像傳輸裝置，使事故現場與後方指揮控制中心之間，以及事故現場的不同方位、場所之間，可實現實時的圖像傳輸，從而大大改善信息傳輸的手段，提高搶險救災的工作效率。[0021]具體地，如圖2所示，在發射機10中，先由圖像壓縮編碼電路11對輸入的視頻信號進行壓縮編碼處理，再由擴頻電路12對壓縮編碼電路所輸出的壓縮視頻信號進行擴頻處理，然後輸出到其後面的發射電路13 ;所述發射電路13的具體組成如圖2中虛線框所示，其中，由調製電路131將擴頻電路12所輸出的信號調製成中頻信號，再由發射端變頻電路132將調製後的中頻信號變頻處理為高頻信號，然後發射端放大電路133進行放大，再送到發射天線135將其發射出去。如圖3所示，在接收機20中，先由接收電路23接收發射機10所發出信號，再由解擴頻電路22對收到的信號進行解擴頻處理，然後再由圖像解壓解碼電路21進行解壓縮處理，還原並輸出視頻信號；所述接收電路23的具體組成如圖3中虛線框所示，其中，由接收天線235接收發射機10所發出高頻信號，再由接收端放大電路234對收到的高頻信號進行放大，然後由接收端變頻電路232對高頻信號進行變頻處理以輸出中頻信號，再由解調電路231將中頻信號解調處理、並輸出到其後面的解擴頻電路22。從圖4中可以看出，為進一步便於視頻信號的傳輸，在圖像解壓解碼電路21的輸出端還連接的一個網絡接口電路，可用於將圖像解壓解碼電路21所輸出的視頻信號輸出 到外部網絡。進一步地，在所述發射機10的發射電路13中的所述發射端放大電路133與發射天線135之間，還接有一個用於對所述發射端放大電路133輸出高頻信號進行帶通濾波處理的發射端帶通濾波電路134。並且，在所述接收機20的接收電路23中的所述接收端放大電路234與接收端變頻電路232之間，還接有一個用於對所述接收端放大電路234輸出的高頻信號進行帶通濾波處理的接收端帶通濾波電路233。本實用新型的發射電路13和接收電路23中的各個組成部分都是現有成熟技術，因此下面只對其它幾個電路進行介紹。首先介紹圖像壓縮編碼電路11及圖像解壓解碼電路21 :由於視頻信號中圖像的信息量大，佔用存儲容量和要求的傳輸帶寬特別大，因此首先要對其進行高效壓縮編碼，以達到極低碼率的圖像壓縮，同時保證圖像在傳輸過程中基本不損失信息。另外，還要求圖像壓縮對誤碼不能太敏感，能適應無線信道傳輸的高誤碼率、時變多徑等問題，而且成本不能太聞。為此，本實施例中採用現有的MPEG-4圖像壓縮編解碼技術(MPEG，即運動圖像專家組，是一種壓縮比率較大的活動圖像和聲音的壓縮標準)，並採用相應的ASIC (專用集成電路)晶片。本實施例中採用Philips公司的TriMedia PNX1311H1晶片來完成MPEG4編解碼功能，並採用SAA7111視頻A/D晶片將視頻信號轉換為數位訊號)，採用SAA7121進行視頻D/A轉換和格式變換，變成符合國際標準的NSC/PAL制式的電視信號的輸出，以實現模擬圖像採集、數位化和複雜的大規模壓縮編碼運算。其圖像解析度可達352X288像素/幀(CIF格式)，速率可達25幀/秒，實時傳輸動態圖像的效果良好，無「動畫」感覺，圖像清晰、〃動作〃敏捷，能滿足事故現場實時圖像傳輸的需要。然後介紹擴頻電路12及解擴頻電路22 :信息在無線信道條件下進行傳輸時，要求具有較高的通信質量；特別是在事故現場惡劣的地理、電磁環境下，要求通信通道具有較強的抗幹擾性和抗衰落、抗多徑的能力。普通的非擴頻信道難以滿足上述要求。因此，本實施例中採用現有的擴頻通信技術，在336 344MHz頻段進行無線數字擴頻，並採用高速數字處理(DSP)技術及FPGA集成設計，以實現高性能的擴頻電路12設計，其電路設計集成度高，可靠性好。信道速率從512KbpS lMbpS，可根據要求進行靈活配置。本實施例中採用直接序列擴頻技術，在發射機10的擴頻電路12中，將要發送的信號用高速率偽隨機碼(擴頻碼)擴展到一個很寬的頻帶上；在接收機20的解擴頻電路22中，用相同的偽隨機碼對收到的信號進行相關處理，恢復出原信號。採用上述擴頻電路12後，可將幹擾功率擴展到很寬的頻帶上去，使進入信號頻帶的幹擾功率大大降低，從而使整個裝置具有較強的抗幹擾能力；由於直接序列擴頻後的信號頻譜很寬，一小部分衰落對整個信號的影響不大，所以整個裝置的抗衰落性能好，特別是抗頻率選擇性衰落的性能很好；同時，直接序列擴頻技術偽碼的相關特性，使系統可以在城市等地形複雜的環境下正常工作，抗多徑幹擾的性能很好；另外，可使整個裝置具有很強的隱蔽性和抗截獲的能力，具有較強的安全保密性。最後介紹網絡接口電路本實用型的發射機10與接收機20之間的有效傳輸距離在10公裡左右，在某些重大事故中，需要將現場實時圖像信息傳送到更遠的地方，基於網際網路的種種優勢，最好的辦法是通過現有網絡進行遠程傳輸，要實現數位化視頻的網絡傳輸，可採用目前應用最廣泛的網絡傳輸協議的IP技術，使視頻壓縮編碼形成的碼流適應網絡傳輸要求的接口及其協議體系。為此，本實施例中採用目前廣泛應用的乙太網接口IOBASE/100BASE-T,例如利用Realtek公司的RTL8019AS提供物理層接口，網絡高層協議族內容則由DSP軟體實現，即可完成實現視頻的數字網絡化傳輸。同時，本實施例中還採用了無線區域網接口電路，使接收機20可直接與無線區域網(WLAN)連接，通過無線區域網向遠程發送所收到的視頻信息。這樣，可藉助於現有的計算機網絡系統進行事故現場圖像的實時遠程傳輸，如通過計算機區域網(LAN)、廣域網(WAN)及網際網路(Internet)來進行圖像文件的傳輸與瀏覽，將遠程傳輸問題轉化為將壓縮後的圖像文件(或說流媒體)，即圖像壓縮編碼器能直接接入Intranet,甚至Internet,被授權的用戶(例如控制指揮中心)可以在本地的辦公地點上網，也可遠程上網進行圖像瀏覽和現場監控。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技術範疇。
權利要求1.一種基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，包括可攜式發射機及與之配合的接收機，其特徵在於 所述發射機包括順次通訊連接的圖像壓縮編碼電路、擴頻電路和發射電路；其中，圖像壓縮編碼電路對輸入的視頻信號進行壓縮編碼處理以輸出壓縮視頻信號，所述擴頻電路對所述壓縮編碼電路所輸出的壓縮視頻信號進行擴頻處理，所述發射電路將擴頻處理後的信號發射出去； 所述接收機包括順次通訊連接的接收電路、解擴頻電路和圖像解壓解碼電路；其中，所述接收電路接收所述發射機所發出信號，所述解擴頻電路對所述接收電路所輸出的信號進行解擴頻處理，所述圖像解壓解碼電路對所述解擴頻電路所輸出的信號進行解壓縮處理以還原並輸出視頻信號。
2.根據權利要求I所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於所述發射機的發射電路中還包括將擴頻處理後的信號調製成中頻信號的調製電路，將所述調製後的中頻信號變頻處理為高頻信號的發射端變頻電路，對所述高頻信號進行放大的發射端放大電路，以及將放大後的高頻信號發射出去的發射天線。
3.根據權利要求2所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於在所述發射機的發射電路中的所述發射端放大電路與發射天線之間，還接有一個用於對所述發射端放大電路輸出高頻信號進行帶通濾波處理的發射端帶通濾波電路。
4.根據權利要求I所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於所述接收機的接收電路中還包括用於接收所述發射機所發出高頻信號的接收天線，對所接收到的高頻信號進行放大的接收端放大電路，對放大後的高頻信號進行變頻處理以輸出中頻信號接收端變頻電路，以及將所述中頻信號解調處理成數字視頻信號並輸出到所述解擴頻電路的解調電路。
5.根據權利要求4所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於在所述接收機的接收電路中的所述接收端放大電路與接收端變頻電路之間，還接有一個用於對所述接收端放大電路輸出的高頻信號進行帶通濾波處理的接收端帶通濾波電路。
6.根據權利要求I至5中任意一項所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於在所述接收機中還包括與所述解壓解碼電路的輸出端連接、用於將所述解壓解碼電路所輸出的視頻信號輸出到外部網絡的網絡接口電路。
7.根據權利要求6所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於所述網絡接口電路包括乙太網接口電路和無線區域網接口電路。
8.根據權利要求6所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於所述壓縮編碼電路為MPEG-4壓縮編碼器；所述解壓解碼電路為MPEG-4解壓解碼器。
9.根據權利要求6所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於所述擴頻電路是直接序列擴頻電路，所述解擴頻電路是直接序列解擴頻電路。
10.根據權利要求6所述的基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，其特徵在於所述發射機和接收機的工作頻率為336-344MHZ頻段。
專利摘要本實用新型公開了一種基於無線擴頻技術的圖像傳輸裝置，包括可攜式發射機及與之配合的接收機；在發射機中，先由圖像壓縮編碼電路對輸入的視頻信號進行壓縮編碼處理，再由擴頻電路對壓縮視頻信號進行擴頻處理，然後輸出到其後面的發射電路；在接收機中，先由接收電路接收發射機所發出信號，再由解擴頻電路對收到的信號進行解擴頻處理，然後再由圖像解壓解碼電路進行解壓縮處理，還原並輸出視頻信號。在圖像解壓解碼電路的輸出端還連接的網絡接口電路，可用於將視頻信號輸出到外部網絡。通過上述發射機和接收機，可組成相應的無線圖像傳輸系統，實現實時的圖像傳輸，提高搶險救災的工作效率。
文檔編號H04N7/26GK202696806SQ20122037048
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者高銘, 楊文義, 江俊蒴 申請人:深圳市明生通訊科技有限公司