CN103957382B - 在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法及系统，该方法包括：发射机和接收机分别实时测定自身的三维运动矢量数据，并计算各自的位置变化数据；发射机将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机；接收机对所接收的数据进行解析，以提取出发射机的位置变化数据，并根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，分析所接收信号的强度变化趋势；接收机根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值。实施本发明的技术方案，可使接收机所接收信号的强度尽可能保持在最佳范围内，进而降低解调出的数据的误码率及丢包率。

Description

在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法及系统

技术领域

本发明涉及视频传输领域，尤其涉及一种在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法及系统。

背景技术

在飞行器实时视频拍摄传输操控系统、高速列车的视频实时监看系统等系统中，有时需要将设置在高速相对运动物体上的摄像机所拍摄的视频通过无线方式传输到接收端。但是，在摄像机高速运动，特别是相对时速大于300千米时，发送端所发送的无线信号到达接收端附近时，其场强就会产生剧烈变化，接收端的天线所接收到的信号强度变化大大超过一般的自动增益控制(AGC)能响应的速度，这样就会使接收端所接收的视频数据产生大量的误码、丢包，从而使接收端所输出的图像质量大大恶化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述接收端所接收的视频数据产生大量的误码、丢包的缺陷，提供一种在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法及系统，可降低误码率、丢包率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法，摄像机和发射机设置在第一机构上，接收机设置在与第一机构具有相对运动的第二机构上，所述方法包括：

A.发射机和接收机分别实时测定自身的三维运动矢量数据，并根据所测定的各自的三维运动矢量数据计算各自的位置变化数据；

B.发射机将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机；

C.接收机对所接收的数据进行解析，以提取出发射机的位置变化数据，并根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，分析接收机所接收信号的强度变化趋势；

D.接收机根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值，其中，若所分析的强度变化趋势为越来越大，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调小；若所分析的强度变化趋势为越来越小，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调大。

在本发明所述的在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法中，所述接收通道的数量为多个，而且，在所述步骤D中，接收机分别根据每个接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整每个接收通道的增益值。

在本发明所述的在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法中，在所述步骤C之后，还包括：

E.接收机根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，计算发射机和接收机的位置相对变化数据；

F.接收机根据所计算的位置相对变化数据调整载波的中心频率，其中，若所计算的位置相对变化数据为越来越近，则将载波的中心频率调大；若所计算的位置相对变化数据为越来越远，则将载波的中心频率调小。

在本发明所述的在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法中，在所述步骤A中，发射机和接收机分别通过自身的三维空间加速度陀螺仪实时测定自身的三维运动矢量数据。

本发明还构造一种无线视频传输系统，包括设置在第一机构上的摄像机和发射机，及设置在与第一机构具有相对运动的第二机构上的接收机，所述发射机包括第一测定模块、数据加载模块，所述接收机包括第二测定模块、解析模块、分析模块和增益调整模块，其中，

第一测定模块，用于实时测定发射机的三维运动矢量数据，并根据所测定的三维运动矢量数据计算发射机的位置变化数据；

数据加载模块，用于将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机；

第二测定模块，用于实时测定接收机的三维运动矢量数据，并根据所测定的三维运动矢量数据计算接收机的位置变化数据；

解析模块，用于对所接收的数据进行解析，以提取出发射机的位置变化数据；

分析模块，用于根据发射机的位置变化数据和接收机的位置变化数据，分析接收机所接收信号的强度变化趋势；

增益调整模块，用于根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值，其中，若所分析的强度变化趋势为越来越大，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调小；若所分析的强度变化趋势为越来越小，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调大。

在本发明所述的无线视频传输系统中，在所述接收通道的数量为多个时，所述增益调整模块的数量为多个。

在本发明所述的无线视频传输系统中，所述接收机还包括：

计算模块，用于根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，计算发射机和接收机的位置相对变化数据；

频率调整模块，用于根据所计算的位置相对变化数据调整载波的中心频率，其中，若所计算的位置相对变化数据为越来越近，则将载波的中心频率调大；若所计算的位置相对变化数据为越来越远，则将载波的中心频率调小。

在本发明所述的无线视频传输系统中，所述第一测定模块和所述第二测定模块分别为三维空间加速度陀螺仪。

在本发明所述的无线视频传输系统中，所述接收机还包括：

天线；

增益可调放大器，用于根据调整后的增益值对滤波后的信号进行放大；

射频解调模块，用于使用调整后的载波的中心频率对放大后的信号进行解调；

解码模块，用于对解调后的数据进行解码；

格式转换模块，用于对解码后的视频数据进行格式转换；

输出模块，用于输出格式转换后的视频数据。

在本发明所述的无线视频传输系统中，所述系统还包括设置在所述第二机构上的监视器，用于对所述输出模块所输出的视频数据进行显示。

实施本发明的技术方案，接收机可根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，分析估计出接收机所接收信号的强度变化趋势，然后，根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值。例如，若接收机所接收信号的强度变化趋势为强度越来越大，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调小；反之，若强度变化趋势为强度越来越小，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调大。这样，可使接收机所接收信号的强度尽可能保持在最佳范围内，进而降低解调出的数据的误码率及丢包率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法实施例一的流程图；

图2是本发明在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法实施例二的部分流程图；

图3是本发明无线视频传输系统实施例一的逻辑图；

图4是本发明无线视频传输系统实施例二的逻辑图；

图5是本发明无线视频传输系统中接收机优选实施例的逻辑图。

具体实施方式

图1是本发明在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法实施例一的流程图，首先说明的是，无线视频传输系统包括摄像机、发射机和接收机，其中，摄像机和发射机设置在第一机构上，例如，安装在无人飞行器上，接收机设置在第二机构上，例如，移动终端，而且，第一机构和第二机构是相对运动的，例如，当安装在无人飞行器上的摄像机所拍摄的视频信息通过发射机传送到移动终端时，无人飞行器就相对于移动终端在三维空间内实时运动，而且速度较大。

在该实施例中，该实现无线视频传输的方法包括：

A.发射机和接收机分别实时测定自身的三维运动矢量数据，并根据所测定的各自的三维运动矢量数据计算各自的位置变化数据。在该步骤中，发射机和接收机可分别通过自身的三维空间加速度陀螺仪实时测定自身的三维运动矢量数据，也可分别通过分辨率较高的GPS模块实时测定自身的三维运动矢量数据；

B.发射机将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机。在该步骤中，在摄像机所拍摄的视频数据传送到发射机后，发射机首先对其进行处理，然后，在对处理后的视频数据进行编码时，可将自身的位置变化数据加载到视频数据中，接着将编码后的数据经过调制、放大、滤波后发送至接收机；

C.接收机对所接收的数据进行解析，以提取出发射机的位置变化数据，并根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，分析接收机所接收信号的强度变化趋势。在该步骤中，接收机从发射机接收到射频信号后，首先对其滤波、放大、解调、解码等处理，然后对解码后的数据进行解析，以分别提取出发射机的位置变化数据及视频数据。对于视频数据，对其进行处理后输出；对于发射机的位置变化数据，再结合自身的位置变化数据，预估出接收机所接收信号的强度变化趋势；

D.接收机根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值。若所分析的强度变化趋势为越来越大，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调小；反之，若所分析的强度变化趋势为越来越小，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调大。这样，可使接收机所接收信号的强度尽可能保持在最佳范围内，进而降低解调出的数据的误码率及丢包率。

另外，还需说明的是，在步骤D中，如果接收机为多接收通道的接收机，则其可根据所分析的强度变化趋势，并结合每个接收通道所接收信号的当前强度，分别调整每个接收通道的增益值。

图2是本发明在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法实施例二的部分流程图，在图1所示的实施例的基础上，该实施例的方法在步骤C之后，还包括：

E.接收机根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，计算发射机和接收机的位置相对变化数据；

F.接收机根据所计算的位置相对变化数据调整载波的中心频率，若所计算的位置相对变化数据为越来越近，则将载波的中心频率调大；反之，若所计算的位置相对变化数据为越来越远，则将载波的中心频率调小，这样，可修正由于多普勒频移而产生的频率变化。

图3是本发明无线视频传输系统实施例一的逻辑图，该实施例的无线视频传输系统包括：设置在第一机构(未示出)上的摄像机10和发射机20，及设置在第二机构(未示出)上的接收机30，而且，第一机构与第二机构具有相对运动。另外，发射机20包括第一测定模块21和数据加载模块221。接收机30包括第二测定模块31、解析模块321、分析模块322和增益调整模块323。其中，在发射机20中，第一测定模块21用于实时测定发射机20的三维运动矢量数据，并根据所测定的三维运动矢量数据计算发射机20的位置变化数据；数据加载模块221用于将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机30，应理解，在加载前，应对摄像机所拍摄的视频数据进行处理；在加载后，对包含有自身的位置变化数据及视频数据的加载数据进行调制等处理，然后才发送至接收机30。在接收机30中，第二测定模块31用于实时测定接收机30的三维运动矢量数据，并根据所测定的三维运动矢量数据计算接收机的位置变化数据；解析模块321用于对所接收的数据进行解析，以提取出发射机20的位置变化数据，应理解，在解析前，需对所接收的射频信号进行解调等处理；分析模块322用于根据发射机的位置变化数据和接收机的位置变化数据，分析接收机所接收信号的强度变化趋势；增益调整模块323用于根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值。需说明的是，在接收通道的数量为多个时，增益调整模块323的数量也为多个。

另外，需说明的是，对于第一测定模块21和第二测定模块31，可分别由三维空间加速度陀螺仪来实现，也可由分辨率较高的GPS模块来实现。

图4是本发明无线视频传输系统实施例二的逻辑图，相比图3所示的实施例，该实施例的无线视频传输系统还包括计算模块324和频率调整模块325，其中，计算模块324用于根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，计算发射机和接收机的位置相对变化数据；频率调整模块325用于根据所计算的位置相对变化数据调整载波的中心频率。

图5是本发明无线视频传输系统中接收机优选实施例的逻辑图，相比图4中的接收机30，该实施例的接收机还包括依次连接的天线33、增益可调放大器35、射频解调器36、解码模块37、格式转换模块38和输出模块39，而且，增益调整模块323用于调整可调增益放大器35的增益值，频率调整模块325用于调整射频解调器36的载波的中心频率。其中，增益可调放大器35用于根据调整后的增益值对滤波后的信号进行放大；射频解调模块36用于使用调整后的载波的中心频率对放大后的信号进行解调；解码模块37用于对解调后的数据进行解码；格式转换模块38用于对解码后的视频数据进行格式转换；输出模块39用于输出格式转换后的视频数据，该输出模块39例如为HDMI接口。另外，编码模块37、解析模块321、分析模块322、增益调整模块323、计算模块324和频率调整模块325可由处理器中的程序来实现。

优选地，在本发明无线视频传输系统中，还可包括设置在第二机构上的监视器，用于对所述输出模块所输出的视频数据进行显示，以方便用户实时查看。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法，摄像机和发射机设置在第一机构上，接收机设置在与第一机构具有相对运动的第二机构上，其特征在于，所述方法包括：

A.发射机和接收机分别实时测定自身的三维运动矢量数据，并根据所测定的各自的三维运动矢量数据计算各自的位置变化数据；

B.发射机将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机；

C.接收机对所接收的数据进行解析，以提取出发射机的位置变化数据，并根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，分析接收机所接收信号的强度变化趋势；

D.接收机根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值，其中，若所分析的强度变化趋势为越来越大，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调小；若所分析的强度变化趋势为越来越小，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调大。

2.根据权利要求1所述的在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法，其特征在于，所述接收通道的数量为多个，而且，在所述步骤D中，接收机分别根据每个接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整每个接收通道的增益值。

3.根据权利要求1所述的在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法，其特征在于，在所述步骤C之后，还包括：

E.接收机根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，计算发射 机和接收机的位置相对变化数据；

F.接收机根据所计算的位置相对变化数据调整载波的中心频率，其中，若所计算的位置相对变化数据为越来越近，则将载波的中心频率调大；若所计算的位置相对变化数据为越来越远，则将载波的中心频率调小。

4.根据权利要求1所述的在高速相对运动的物体上实现无线视频传输的方法，其特征在于，在所述步骤A中，发射机和接收机分别通过自身的三维空间加速度陀螺仪实时测定自身的三维运动矢量数据。

5.一种无线视频传输系统，包括设置在第一机构上的摄像机和发射机，及设置在与第一机构具有相对运动的第二机构上的接收机，其特征在于，所述发射机包括第一测定模块、数据加载模块，所述接收机包括第二测定模块、解析模块、分析模块和增益调整模块，其中，

第一测定模块，用于实时测定发射机的三维运动矢量数据，并根据所测定的三维运动矢量数据计算发射机的位置变化数据；

数据加载模块，用于将自身的位置变化数据加载到摄像机所拍摄的视频数据中，并将加载后的数据发送至接收机；

第二测定模块，用于实时测定接收机的三维运动矢量数据，并根据所测定的三维运动矢量数据计算接收机的位置变化数据；

解析模块，用于对所接收的数据进行解析，以提取出发射机的位置变化数据；

分析模块，用于根据发射机的位置变化数据和接收机的位置变化数据，分析接收机所接收信号的强度变化趋势；

增益调整模块，用于根据接收通道所接收信号的当前强度及所分析的强度变化趋势，调整接收通道的增益值，其中，若所分析的强度变化趋势为越来越大，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调小；若所分析的强度变化趋势为越来越小，则在当前强度的基础上，将接收通道的增益值调大。

6.根据权利要求5所述的无线视频传输系统，其特征在于，在所述接收通道的数量为多个时，所述增益调整模块的数量为多个。

7.根据权利要求5所述的无线视频传输系统，其特征在于，所述接收机还包括：

计算模块，用于根据发射机的位置变化数据和自身的位置变化数据，计算发射机和接收机的位置相对变化数据；

频率调整模块，用于根据所计算的位置相对变化数据调整载波的中心频率，其中，若所计算的位置相对变化数据为越来越近，则将载波的中心频率调大；若所计算的位置相对变化数据为越来越远，则将载波的中心频率调小。

8.根据权利要求5所述的无线视频传输系统，其特征在于，所述第一测定模块和所述第二测定模块分别为三维空间加速度陀螺仪。

9.根据权利要求6所述的无线视频传输系统，其特征在于，所述接收机还包括：

天线；

增益可调放大器，用于根据调整后的增益值对滤波后的信号进行放大；

射频解调模块，用于使用调整后的载波的中心频率对放大后的信号进行解调；

解码模块，用于对解调后的数据进行解码；

格式转换模块，用于对解码后的视频数据进行格式转换；

输出模块，用于输出格式转换后的视频数据。

10.根据权利要求9所述的无线视频传输系统，其特征在于，所述系统 还包括设置在所述第二机构上的监视器，用于对所述输出模块所输出的视频数据进行显示。