文/北京圖美視訊科技有限公司張光俊總經(jīng)理

　　眾所周知，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是坦克、大炮、飛機(jī)、軍艦多兵種之間協(xié)同配合，空天地海電一體化的立體戰(zhàn)爭(zhēng)。其技術(shù)之先進(jìn)、殺傷力之強(qiáng)和危險(xiǎn)性之大，都是前所未有的。而無人機(jī)以其體積小、重量輕、機(jī)動(dòng)性好、飛行時(shí)間長(zhǎng)和便于隱蔽等特點(diǎn)，尤其是其無人駕駛的特性，特別適合執(zhí)行危險(xiǎn)性大的任務(wù)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中正發(fā)揮著越來越大的作用。集偵查、情報(bào)傳輸和火力打擊于一身的無人機(jī)已經(jīng)成為了信息化戰(zhàn)場(chǎng)的新寵!

　　無人機(jī)偵察監(jiān)視乃是無人機(jī)最早的用途之一，無人偵察機(jī)可以深入陣地前沿和敵后一二百公里，甚至更遠(yuǎn)的距離。它依靠裝在機(jī)上的可見光照相機(jī)、電影攝影機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)或微光電視攝像機(jī)、紅外掃描器和雷達(dá)等設(shè)備，完成各種偵察和監(jiān)視任務(wù)。一般來說，一架無人機(jī)可攜帶一種或幾種偵察設(shè)備，按預(yù)定的程序或地面指令進(jìn)行工作，最后將所獲得的信息和圖像隨時(shí)傳送回地面，供有關(guān)部門使用;也可以將獲得的所有信息記錄下來，待無人機(jī)回收時(shí)一次取用。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，無人機(jī)上的設(shè)備性能也在不斷提高，同時(shí)還增加了一些新的裝備，應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。如裝備全球定位系統(tǒng)(GPS)后，無人機(jī)可與偵察衛(wèi)星和有人駕駛偵察機(jī)配合使用，形成高、中、低空，多層次、多方位的立體空中偵察監(jiān)視網(wǎng)，使所獲得的情報(bào)信息更加準(zhǔn)確可靠。

　　無人偵察機(jī)應(yīng)必備的條件:

　　1)體積小,質(zhì)量輕

　　現(xiàn)在制約無人機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要因素就是續(xù)航能力,所以導(dǎo)致無人機(jī)的掛載能力跟著受限,那么在無人機(jī)上裝的裝備一定要輕,才能保證無人機(jī)掛載其他偵查設(shè)備受很小影響。

　　2)機(jī)上設(shè)備相互間干擾

　　由于一般無人機(jī)裝有飛控，數(shù)傳電臺(tái)，圖傳電臺(tái)，GPS接收系統(tǒng)，舵機(jī)等且這些設(shè)備安裝距離都很近，所以處理好這些設(shè)備之間的干擾問題尤為重要。

　　3)傳輸延時(shí)低

　　一般無人機(jī)系統(tǒng)采用自駕和手動(dòng)控制兩種模式，所以圖傳的端到端的延時(shí)也很重要，當(dāng)我們?cè)谑謩?dòng)控制情況下如果圖傳的延時(shí)較大，會(huì)導(dǎo)致我們操作上的失誤，例如我們控制攝像機(jī)云臺(tái)，如果實(shí)時(shí)性不好，我們?cè)诳刂频臅r(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)控制過頭的形象，所以傳輸延時(shí)也是個(gè)很重要的參數(shù)。

　　4)支持高速運(yùn)動(dòng)傳輸

　　無線設(shè)備在高速運(yùn)動(dòng)中，其接收端接收到的頻譜是發(fā)生了偏移的，這種現(xiàn)象叫多譜勒頻移。無人機(jī)的移動(dòng)速度也是相當(dāng)快的，所以我們?cè)谶x擇圖像傳輸設(shè)備的時(shí)候這個(gè)因素也要考慮進(jìn)去。
高質(zhì)量視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為無人機(jī)關(guān)鍵所在

　　對(duì)于無人機(jī)視頻圖像傳輸而言，圖像清晰度無疑是最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。圖像越清晰，細(xì)節(jié)越明顯，辨識(shí)效果才能更佳，即便放大也能清晰的看清楚目標(biāo)和細(xì)節(jié)。所以，一套高質(zhì)量視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為無人機(jī)的關(guān)鍵之一。

　　無人機(jī)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：高清晰高質(zhì)量的視頻，視頻全實(shí)時(shí)，最低延時(shí)的控制和傳輸延時(shí)以及多樣的智能化應(yīng)用等。但高清監(jiān)控也面臨著三大核心問題：帶寬問題、顯示問題、存儲(chǔ)問題。

　　高清晰、高質(zhì)量視頻需求 視頻數(shù)據(jù)壓縮是關(guān)鍵

　　無人機(jī)高清視頻系統(tǒng)不僅要求能看得見，而且要求能看得清。雖然720p和1080i/1080p都屬于高清，但720p的分辨率和1080i/p相比卻有很大差別，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、而1080i/1080p的分辨率則是CIF分辨率的20倍，在同樣的顯示環(huán)境下，1080p高清顯示的畫面則會(huì)清晰得多。從顯示效果來看，1080P高清既支持大屏顯示，又支持16:9寬屏顯示，可以大大增強(qiáng)用戶的觀看體驗(yàn)。由于指揮員既需要掌控全局，同時(shí)也需要了解細(xì)節(jié)，而1080P 60幀/秒的圖像流暢度要比30幀/秒的圖像流暢度要高一倍。

　　縱使1080P高清優(yōu)勢(shì)很多，但是1080P下的視頻也面臨著很大的問題，那就是高清數(shù)據(jù)之龐大，碼率之高，未經(jīng)壓縮的1080P高清數(shù)據(jù)可達(dá)1Gbps以上，導(dǎo)致從無人機(jī)監(jiān)控上拍攝的視頻到達(dá)指揮中心的時(shí)候根本達(dá)不到實(shí)時(shí)性的效果，這對(duì)于作戰(zhàn)指揮來說是非常不利的，所以，要想解決高清視頻數(shù)據(jù)之大的方法就是對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。

視頻數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn) H.264凸顯優(yōu)勢(shì)

　　盡管現(xiàn)在已有若干視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)可以將視頻信號(hào)的比特率降到合理范圍之內(nèi)，但是最新的H.264標(biāo)準(zhǔn)明顯是最佳選擇。H.264與以前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如H.263和MPEG-4相比，為達(dá)到高效的壓縮，充分利用了各種冗余，統(tǒng)計(jì)冗余和視覺生理冗余。

　　H.264最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。舉個(gè)例子，原始文件的大小如果為88GB，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變成3.5GB，壓縮比為25∶1，而采用H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變?yōu)?79MB，從88GB到879MB，H.264的壓縮比達(dá)到驚人的102∶1。低碼率(Low Bit Rate)對(duì)H.264的高的壓縮比起到了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4 ASP等壓縮技術(shù)相比，H.264壓縮技術(shù)將大大節(jié)省用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。尤其值得一提的是，H.264在具有高壓縮比的同時(shí)還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，正因?yàn)槿绱耍?jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟(jì)。

窄帶寬、高碼率、高延時(shí)成為高清視頻傳輸?shù)臄r路虎

　　由于目前網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，高清視頻帶來的高碼率成為其最大的推廣瓶頸。如何用盡可能低的碼率傳輸盡可能高質(zhì)量的視頻是高清監(jiān)控需要解決的首要問題。

　　對(duì)于高清視頻監(jiān)控而言，當(dāng)提高視頻的分辨率、幀率和色深時(shí)，視頻傳輸過程中的時(shí)延會(huì)進(jìn)一步增加，這是所有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)面臨的問題，H.264也不可避免。另外，碼率控制也會(huì)帶來時(shí)延的增加，這是因?yàn)闉榱似交敵霰忍芈识褂玫木彌_會(huì)導(dǎo)致更大的時(shí)延。通常要求碼率波動(dòng)越小越好以避免帶寬起伏而影響解碼端視頻的質(zhì)量。I幀總是帶來碼率的大幅波動(dòng)。即使在兩個(gè)I幀之間，隨著圖象復(fù)雜程度的變化，碼率也可能會(huì)有比較大的變化。諸如前處理等的其他因素也會(huì)使時(shí)延進(jìn)一步增加。

　　在無人機(jī)視頻監(jiān)控中，對(duì)視頻的實(shí)時(shí)性要求是非常嚴(yán)格的，大于500毫秒的延時(shí)將會(huì)對(duì)操作監(jiān)控?cái)z像機(jī)及指揮中心都會(huì)產(chǎn)生重大影響。一些廠家所生產(chǎn)的編解碼器雖然也是高清，但是延時(shí)卻高達(dá)200ms甚至500ms之長(zhǎng)，使得達(dá)到終端的視頻根本無法具備實(shí)時(shí)性的效果。

　　圖美視訊作為業(yè)內(nèi)專業(yè)的高清視頻編解碼器生產(chǎn)廠商，它集中了以往視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264視頻壓縮算法的優(yōu)點(diǎn)，并吸收了標(biāo)準(zhǔn)制定中積累的經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出的1080P/60幀高清視頻編解碼器采用專用視頻處理芯片，在保證高清視頻質(zhì)量不受影響，而又需要降低視頻碼率的情況下，通過架構(gòu)和算法上的創(chuàng)新，大大的提高了視頻編解碼器的壓縮比率，使視頻端到端間的傳輸延時(shí)降低到了35ms以下，從而緩解了視頻處理和碼率控制中的瓶頸。

　　數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)技術(shù)是無人機(jī)圖像傳輸系統(tǒng)重要組成部分,其中數(shù)據(jù)傳輸與壓縮、 解壓縮系統(tǒng)是無人機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)據(jù)傳輸是否穩(wěn)定、流暢直接影響到無人機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量,特別是在應(yīng)對(duì)緊急事件時(shí)決策者要根據(jù)無人機(jī)傳回來的實(shí)時(shí)畫面指定解決方案、做決策。在無人機(jī)領(lǐng)域，任何必要的投資，都將帶來從經(jīng)濟(jì)建設(shè)到國(guó)家安全，乃至于戰(zhàn)略層面上的巨大收益，無人機(jī)用最少的投入和最低的傷亡，讓對(duì)手處于疲于奔命的狀態(tài)，最終達(dá)到不戰(zhàn)而屈人之兵的目的。

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