CN201123071Y - 基于卫星应急通信的图像传输装置 - Google Patents

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CN201123071Y CNU2007200448189U CN200720044818U CN201123071Y CN 201123071 Y CN201123071 Y CN 201123071Y CN U2007200448189 U CNU2007200448189 U CN U2007200448189U CN 200720044818 U CN200720044818 U CN 200720044818U CN 201123071 Y CN201123071 Y CN 201123071Y
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范俊燕
沈晓东
李玮
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NANJING JIUSUO NETWORK TECHNOLOGY CO., LTD.
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Nanjing China Spacenet Telecom Co Ltd
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Abstract

基于卫星应急通信的图像传输装置涉及一种综合了卫星通信系统、图像传输系统及应急指挥中心为一体的信号传输体系，该装置主要包括图像采集模块(1)、图像发射模块(2)、视频服务器(3)、卫星(4)、卫星通信小站(5)、机动卫星通信车(6)、指挥中心控制台(7)、图像接收模块(8)；本实用新型中卫星通信指挥车及卫星小站，具有实时传输图像，不受地理环境限制的优势，提供加密系统有利于应急通信图像传输的保密性得到保障，利用了现有的卫星通信网，不需进行大规模的卫星系统改造，即可实现图像传输，节省投资成本。

Description

基于卫星应急通信的图像传输装置
技术领域
本实用新型涉及一种综合了卫星通信系统、图象传输系统及应急指挥中心为一体的信号传输体系，属于卫星通信技术领域。
背景技术
随着政府、行业及民用应急通信市场需求迅速上升，利用卫星通信进行图象的采集与传输的需求量不断增加，但目前市场上使用较多的通信产品存在如下不足：图象传输质量不高，盲区无法实现图象传输。通常卫星产品可实现实时图象采集，但是无法实现实时图象传输，此图象传输系统可很好的弥补以上不足，并且通过加密技术保障传输内容不外泄。
发明内容
技术问题：本实用新型的目的是提供一种可实现实时、无损图象传输的基于卫星应急通信的图像传输装置。
技术方案：本实用新型基于卫星应急通信的图像传输装置主要包括图像采集模块、图像发射模块、视频服务器、卫星、卫星通信小站、机动卫星通信车、指挥中心控制台、图像接收模块；其中，卫星输出端分别以无线传输的方式与卫星通信小站、机动卫星通信车、指挥中心控制台的输入端相连接，卫星输入端以无线传输的方式与视频服务器的输出端相连接；外部的摄像机的输出端接图像采集模块的输入端，图像采集模块的输出端接图像发射模块的输入端，图像发射模块的输出端接卫星主站的输入端，卫星主站的输出端接视频服务器的输入端；指挥中心控制台的输出端接视频服务器、卫星主站的输入端；机动卫星通信车的输出端接图像发射模块、图像接收模块的输入端。
本实用新型即一种图象传输方式，它包括包括机动卫星通信车、指挥中心控制台、卫星通信小站，图像采集模块，图像发射模块，图像接收模块，视频服务器、卫星主站。
对于每个卫星车或指挥中心图像采集端，均使用一块四路的图像采集和压缩卡。该卡可将摄像机现场采集的四路图像进行采集和压缩。然后将图像发送到卫星主站，图像通过卫星主站传至视频服务器；视频服务器将接收的各图像采集点的视频编码和来自指挥控制台发出的云台和摄像机(仰俯、方位、变焦、聚焦、光圈)等控制信号打包发送至卫星；通过卫星广播的方式将图像信号发送到卫星小站、机动卫星通信车及指挥中心控制台；用户指挥中心可以控制整个系统的图像接收和传输过程，运行指挥中心控制台软件模块和图像接收软件模块；机动卫星通信车是系统的图像采集和发射端，运行图像采集和发射软件模块和图像接收软件模块；单收卫星通信小站主要用于接收和播放来自视频服务的实时图像，运行图像接收软件模块；双向小站还可以进行系统控制和提供视频源，运行指挥中心控制台软件模块和图像采集发射软件模块；控制台能控制视频服务器，选择某一路通道的图像向卫星发送广播数据，控制台能及时控制每路图像的码流和图像质量，能够控制最多十六路图像(指挥中心、多部卫星车)，能够选择需要播放的某路伴音，并强制发射车和接收小站播放某路伴音，控制台能够显示卫星广播的图像，控制摄像头动作来达到最佳拍摄效果。图像接收模块显示的图像由控制台控制，最多显示四路图像，接收软件能够按时间顺序显示照片并能够实时保存图像和照片。
在MP4压缩方式下，经验参数不能确保图像码流稳定，尤其在场景亮度变化、场景复杂度变化、运动元素变化时，压缩参数不改变时，图像码流会发生较大的变化，速率变化甚至可以达到10倍。在这种情况下，只能通过改变压缩参数维持码流相对稳定。为了确保在给定的卫星通信信道下，能够实时地传输图像，必须确保图像压缩的质量和码流动态可以调整。系统通过自动方式进行图像质量和码流调整。通过实时计算卫星动态信道质量和图像卡采集的码流情况，动态地在通信速率低时，降低图像质量，通信质量高时，提高图像质量。同时，为满足指挥中心对多个前方图像通道预览的要求，系统可以在512K通讯速率下，传输至少4路QCIF图像到达指挥中心。在动态调整图像质量时，遵循快速降低压缩码流和图像质量缓慢回升的原则，确保音视频传输实时和流畅。
在卫星通信中，系统的传输模式非常重要。图像发射端到视频服务器的数据传输需要通过UDP方式进行，UDP方式是不可靠的传输，必须通过视频服务器对图像发射端进行确认完成数据可靠传输。图像传输过程的数据是不允许丢失的，以此为依据建立通信传输模式。图像传输时采用一种“确认-重发”机制进行数据通信。
首先，要将图像码流重新打包，打包的目的是将图像码流组合成定长的、具有图像通道标记的、有时间邮戳的固定格式数据包。
其次，所有已经发送的数据要在发射端保存一段时间，使数据能过被重发。
最后，要使得发送数据包远大于确认数据包。
卫星接收小站时通过接收来自主站的多播，播放图像数据的，多播也不能确保数据可靠到达。需要对卫星多播信道进行测试，已得到数据传输的可靠性。如果多播数据传输可靠性不佳，就需要采用数据较验或数据纠错甚至数据冗余的方式进行多播发送。卫星多播信道可以大于上行信道，多播控制相对简易。
由于本系统将传输大量关键敏感的图像和数据信息，在传输过程中，对所有得数据都要进行加密。在数据加密时，采用保密性强的公开加密方法和专用加密措施公用的方式进行，保证数据安全性。在每次通信传输开始前，需要有主控台对每个用户重新生成密钥，并通过人工方式下发密钥，仅被许可的接收端，才能够接收数据。
有益效果：与现有技术相比较，本实用新型具有如下的优点。
1.本实用新型中卫星通信指挥车及卫星小站，具有实时传输图像，不受地理环境限制的优势。
2.本实用新型中提供加密系统有利于应急通信图像传输的保密性得到保障。
3.本实用新型利用了现有的卫星通信网，不需进行大规模的卫星系统改造，即可实现图像传输，节省投资成本。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中有：图像采集模块1，图像发射模块2，视频服务器3，卫星4，卫星通信小站5，机动卫星通信车6、指挥中心控制台7，图像接收模块8、摄像机9、卫星主站10。
具体实施方式
本实用新型的基于卫星应急通信的图像传输装置主要包括图像采集模块1、图像发射模块2、视频服务器3、卫星4、卫星通信小站5、机动卫星通信车6、指挥中心控制台7、图像接收模块8；其中，卫星4输出端分别以无线传输的方式与卫星通信小站5、机动卫星通信车6、指挥中心控制台7的输入端相连接，卫星4输入端以无线传输的方式与视频服务器3的输出端相连接；外部的摄像机9的输出端接图像采集模块1的输入端，图像采集模块1的输出端接图像发射模块2的输入端，图像发射模块2的输出端接卫星主站10的输入端，卫星主站10的输出端接视频服务器3的输入端；指挥中心控制台7的输出端接视频服务器3、卫星主站10的输入端；机动卫星通信车6的输出端接图像发射模块2、图像接收模块8的输入端。
本发明的基于卫星应急通信的图像传输系统：将现场图像信号通过摄像机9传输到型号为DS-4004HC的图像采集模块1，并将信号通过图像发射模块2发射到卫星主站10的信号输入端。在卫星通信中，图像发射端到视频服务器的数据传输需要通过UDP方式进行，UDP方式是不可靠的传输，必须通过视频服务器对图像发射端进行确认完成数据可靠传输；型号为4050B视频会议终端视频服务器3接收来自卫星主站10接收到的视频数据交换、处理和存贮以及指挥中心控制台7发出的控制信号进行组合后打包发送至卫星4，亚洲二号或亚洲四号卫星；卫星4将包通过卫星广播的方式发送到卫星通信小站5、机动卫星通信车6、指挥中心控制台7；机动卫星车6配置1.2米Ku波段玻璃钢(SMC)单反偏馈蝶形天线面卫星接收天线，信号传至型号为PCVSAT U6图像接收模块8即可实时显示现场采集的动态图像；机动卫星车6将控制信号从广播中分离后发送发射模块2、图像接收模块8进行图像的采集、显示控制；指挥中心控制台7使用双向卫星通信小站或地面网络与地球卫星主站4连接。使用PC作为指挥中心控制计算机，最低配置为：PIII 1GHz CPU；512M内存；AGP显示卡，32MB以上显存；20GB盘；10/100M网卡。接收到来自卫星4发出的数据包后发出控制信号、图像通道选择信号、图像采集质量和流码信号、发出云台和摄像机(仰俯、方位、变焦、聚焦、光圈)控制信号进行图像选择控制，确保信息的实效性；在MP4压缩方式下，经验参数不能确保图像码流稳定，尤其在场景亮度变化、场景复杂度变化、运动元素变化时，压缩参数不改变时，图像码流会发生较大的变化，速率变化甚至可以达到10倍。在这种情况下，只能通过改变压缩参数维持码流相对稳定。为了确保在给定的卫星通信信道下，能够实时地传输图像，必须确保图像压缩的质量和码流动态可以调整。系统通过自动方式进行图像质量和码流调整。通过实时计算卫星动态信道质量和图像卡采集的码流情况，动态地在通信速率低时，降低图像质量，通信质量高时，提高图像质量；
本实用新型将传输大量关键敏感的图像和数据信息，在传输过程中，对所有得数据都要进行加密。在数据加密时，采用保密性强的公开加密方法和专用加密措施公用的方式进行，保证数据安全性。在每次通信传输开始前，需要有主控台对每个用户重新生成密钥，并通过人工方式下发密钥，仅被许可的接收端，才能够接收数据。

Claims (1)

1.一种基于卫星应急通信的图像传输装置，其特征在于该装置主要包括图像采集模块(1)、图像发射模块(2)、视频服务器(3)、卫星(4)、卫星通信小站(5)、机动卫星通信车(6)、指挥中心控制台(7)、图像接收模块(8)；其中，卫星(4)输出端分别以无线传输的方式与卫星通信小站(5)、机动卫星通信车(6)、指挥中心控制台(7)的输入端相连接，卫星(4)输入端以无线传输的方式与视频服务器(3)的输出端相连接；外部的摄像机(9)的输出端接图像采集模块(1)的输入端，图像采集模块(1)的输出端接图像发射模块(2)的输入端，图像发射模块(2)的输出端接卫星主站(10)的输入端，卫星主站(10)的输出端接视频服务器(3)的输入端；指挥中心控制台(7)的输出端接视频服务器(3)、卫星主站(10)的输入端；机动卫星通信车(6)的输出端接图像发射模块(2)、图像接收模块(8)的输入端。
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