阅读说明：本技术 一种无人机多基站图像传输方法 (Multi-base-station image transmission method for unmanned aerial vehicle ) 是由 刘康平 刘世明 熊金燕 刘代世 郭儒财 于 2020-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种无人机多基站图像传输方法,所述方法包括：对无人机任务设备采集的图像信号进行编码生成信源编码数据；根据无人机至基站、基站至指控中心传输通道的传输特性对数据进行信道编码；指控中心接收N个基站传来的N组数据；指控中心对N组数据进行信道解码；指控中心对N组数据进行信源解码；指控中心对解码后的N组数据按字节进行比较,生成融合数据；指控中心将最终生成的融合数据做为最优图像数据显示。该方法将同一信源通过N个不同信道传输的图像数据进行融合处理,能够得到优于N组数据中任一组的图像数据,既能克服现有技术中对多组图像进行图像质量评估难题,也能克服了单一传输通道不可避免的干扰问题。(The invention relates to an unmanned aerial vehicle multi-base station image transmission method, which comprises the following steps: encoding image signals acquired by unmanned aerial vehicle task equipment to generate information source encoded data; performing channel coding on data according to the transmission characteristics of transmission channels from the unmanned aerial vehicle to the base station and from the base station to the command center; the command center receives N groups of data transmitted by N base stations; the command center performs channel decoding on the N groups of data; the command center performs source decoding on the N groups of data; the command center compares the decoded N groups of data according to bytes to generate fused data; and the command center displays the finally generated fusion data as optimal image data. The method performs fusion processing on image data transmitted by the same information source through N different channels, can obtain image data superior to any one group in N groups of data, and can overcome the difficulty of image quality evaluation on multiple groups of images in the prior art and the problem of inevitable interference of a single transmission channel.)

一种无人机多基站图像传输方法

技术领域

本发明涉及图像传输领域，尤其涉及无人机多基站图像传输方法。

背景技术

通常无人机上任务设备采集的数字图像数据会进行数据压缩后经信道编码发送给多个地面基站，多个地面基站会将各自收到图像数据同时传送至指控中心。在工程实践中，虽然采取了诸如适当增大发送信号功率、匹配滤波接收，合理选择调制解调方式、进行误差控制编码等技术手段来提高数字图像传输的可靠性，但由于实际信道中存在各种噪声和各种干扰，传输数据仍不可避免的会出现各种随机差错和突发差错，导致图像传输质量的下降。因此，指控中心需要对多个信道传来的同一信源数据进行质量评估，从中选择图像传输质量最好的信道进行图像数据传输。

但是，对图像传输质量评估需要有原始图像进行比对，而实际上指控中心是不可能及时获得无人机任务设备采集到的原始图像。文献[1]（公开号为CN106713905B的发明专利说明书）提供了一种检测图像传输质量的方法，基于预设图像检测协议实现了对图像传输质量的检测，实际上是让信宿端发送指令让信源端产生预先设定的图像，然后在信宿端将经信道传送而来的图像数据与预先设定的图像进行比较，从而计算出图像传输误码率。在无人机多基站图像传输中，这种方法存在以下几个问题：一是需要增加额外的信宿到信源的指令传输通道，存在如何保证指令可靠传输的问题；二是需要对信源端进行改造，使之能接收图像传输指令，并根据图像传输指令产生预定的图像数据，增加了信源的复杂性；三是对传输通道的动态变化反应不及时，特别是当无人机高速飞行过程中，传输通道的传输质量情况变化很快，采用该方法需要不断的进行传输通道质量检测，必然会严重占用本该用于传输实际图像的时间。另外，即使通过对传输质量的评估选择了某一传输质量最好的传输通道，最多只能得到不优于该传输通道传输质量的图像，而不可能得到优于所有传输通道的传输质量图像。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种无人机多基站图像传输方法，该方法不对无人机多基站传输通道的传输质量进行评估，而是将同一信源通过多个传输通道同时传送的多组数据进行融合处理。

一种无人机多基站图像传输方法，所述方法包括：

对无人机任务设备采集的图像信号进行编码生成信源编码数据；

根据无人机至基站、基站至指控中心传输通道的传输特性对数据进行信道编码；

指控中心接收N个基站传来的N组数据；

指控中心对N组数据进行信道解码；

指控中心对N组数据进行信源解码；

指控中心对解码后的N组数据按字节进行比较，生成融合数据，这组融合数据按以下步骤生成：

第1步，对记录相同字节数的计数单位C_j ( j=1, 2, ...... , N(N-1)/2 )进行初始化：C_j=0；

第2步，生成字节类型的数组D_j (j=1, 2, ...... , N(N-1)/2)，数组长度m=收到的N组数据的数据长度，初始化D_j=[0, 0, ...... , 0]；

第3步，依次将第1组数据中的第i个字节(i=1, 2, ...... , m)与第2组数据中的第i个字节按二进制位进行比较：若两个字节二进制位一样，则第1组数据中的第i个字节与第2组数据中的第i个字节相同，C₁=C₁+1，将第1组数据中的第i个字节写入D₁的第i个字节；若两个字节二进制位不一样，则第1组数据中的第i个字节与第2组数据中的第i个字节不相同，C₁、D₁不变；

第4步，重复第3步，完成对第1组数据与第2组数据所有m个字节的比较，得到第1组数据与第2组数据的比较结果C₁和D₁；

第5步，按照第4步的方法，依次比较第1组数据与第3组数据，第1组数据与第4组数据，...... ，第1组数据与第N组数据，第2组数据与第3组数据，第2组数据与第4组数据，...... ，第2组数据与第N组数据，...... ，第N-1组数据与第N组数据，得到C_j 和D_j；

第6步，选择C_j中的最大值所对应的D_j做为初始融合数据DM；

第7步，记录C_j中的最大值所对应的N组数据中的2组数据存在不同字节数据的位置，从其余N-2组数据中的相应位置中找出存在相同字节的数据，并填入初始融合数据DM的相应位置，得到最终融合数据DL；

指控中心将最终融合数据DL做为最优图像数据显示。

优选地，采用MPEG-4标准对无人机任务设备采集的图像信号进行编码生成信源编码数据。

优选地，采用MPEG-4标准，指控中心对N组数据进行信源解码。

优选地，采用LDPC码对数据进行信道编码和信道解码。

本发明的有益效果在于：不对无人机多基站传输通道的传输质量进行评估，而是将同一信源通过多个传输通道同时传送的多组数据进行融合处理，能够得到优于N组数据中任一组的图像数据，既避免了现有技术中需要多组图像进行图像质量评估以选出最佳传输通道的难题，还能克服单一传输通道中存在的信道干扰问题得到优于单一通道传输质量的图像传输数据。

附图说明

图1为无人机多基站图像传输方法的流程示意图；

图2为指控中心对解码后的N组数据按字节进行比较生成融合数据的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示，按照以下步骤进行图像传输数据处理。

步骤102，无人机上的摄像头采集到视频信号，经数字化处理后进行MPEG-4压缩编码生成信源编码数据。

步骤104，将无人机至基站的无线通信信道和基站至指控中心的光纤传输信道作为统一图像传输信道，采用LDPC码对步骤102输出的数据进行信道编码。

步骤106，在任一时刻有N（N为大于等于3的整数）个基站同时与无人机和指控中心建立通信连接，那么在该时刻从无人机到指挥中心就存在N个图像传输信道。步骤104生成的图像数据分别通过N个图像传输信道传送至指控中心，在指控中心得到N组图像数据。

步骤108，指控中心采用LDPC码对收到的N组数据进行信道解码。

步骤110，指控中心对步骤108生成的N组数据进行MPEG-4解压缩，最后得到N组图像数据。

步骤112，指控中心对解码后的N组数据按字节进行比较，生成融合数据DL。

步骤114，指控中心将步骤112生成的融合数据DL做为最优图像数据进行显示。

图2是图1中步骤112的细化。如图2所示，指控中心对解码后的N组数据按字节进行比较生成融合数据DL的具体步骤如下：

步骤202，初始化相同字节数计数单位C_j=0 ( j=1, 2, ...... , N(N-1)/2 )。

步骤204，生成字节类型数组D_j (j=1, 2, ...... , N(N-1)/2 )，将收到的N组数据记为原始数据DR_t (t=1, 2, ......, N)，D_j的数组长度m=DR_t的数据长度，初始化D_j=[0,0, ......, 0]，数组D_j的第k个字节数据记为D_j(k) (k=1, 2, ......, m)，DR_t 的第k个字节数据记为DR_t (k) (k=1, 2, ......, m)。

步骤206，将DR₁ (1)与DR₂ (1)按二进制位进行比较：若DR₁ (1)=DR₂ (1)，则第1组数据中的第1个字节与第2组数据中的第1个字节相同，C₁=C₁+1，数组D₁(1)=DR₁ (1)；若DR₁ (1)≠DR₂ (1)，则第1组数据中的第1个字节与第2组数据中的第1个字节不相同，C₁、D₁不变。

步骤208，将DR₁ (2)与DR₂ (2)按二进制位进行比较：若DR₁ (2)=DR₂ (2)，则第1组数据中的第2个字节与第2组数据中的第2个字节相同，C₁=C₁+1，数组D₁(2)=DR₁ (2)；若DR₁ (2)≠DR₂ (2)，则第1组数据中的第2个字节与第2组数据中的第2个字节不相同，C₁、D₁不变。

步骤210，依次将DR₁ (i) (i=3, 4, ......, m)与DR₂ (i) (i=3, 4, ......, m)按二进制位进行比较：若DR₁ (i)=DR₂ (i)，则第1组数据中的第i个字节与第2组数据中的第i个字节相同，C₁=C₁+1，数组D₁(i)=DR₁ (i)；若DR₁ (i)≠DR₂ (i)，则第1组数据中的第i个字节与第2组数据中的第i个字节不相同，C₁、D₁不变。

步骤212，按照步骤210的方法，完成对DR₁与DR₂所有m个字节的比较，得到第1组数据与第2组数据的比较结果C₁和D₁。

步骤214，按照步骤212的方法，依次比较DR₁与DR₃，DR₁与DR₄，...... ，DR₁与DR_N，DR₂与DR₃，DR₂与DR₄，...... ，DR₂与DR_N，...... ，DR_N-1与DR_N，得到C_j ( j=1, 2, ...... , N(N-1)/2 )和D_j (j=1, 2, ...... , N(N-1)/2 )。

步骤216，若N=3，则选择C_j中的最大值C_jmax对应的D_j做为融合数据DL。

步骤218，则选择C_jmax对应的D_j做为初步融合数据DM，将C_jmax对应的2组原始数据记为DR_t1和DR_t2，将DR_t1和DR_t2中不相同的字节数据记为DM(a₁)、DM(a₂)、......、DM(a_p) (p=m-C_jmax)，将DR_t1和DR_t2从DR_t中删除生成DP_t (t=1, 2)。依次将DP₁与DP₂中的第a₁、a₂、......、a_p个字节按二进制位进行比较，若DP₁(i)=DP₂(i) (i=a₁, a₂, ...... , a_p)，则DM(i)=DP₁(i)；若DP₁(i)≠DP₂(i)，则DM不变。完成DP₁与DP₂中的第a₁、a₂、......、a_p个字节比较之后，将最终的DM做为融合数据DL。

步骤220，若N≥5，则选择C_jmax对应的D_j做为初步融合数据DM，将C_jmax对应的2组原始数据记为DR_t1和DR_t2，将DR_t1和DR_t2中的不相同的字节数据记为DM(a₁)、DM(a₂)、......、DM(a_p) (p=m-C_jmax)，将DR_t1和DR_t2从DR_t中删除生成DP_t (t=1, 2, ......, N-2)；初始化相同字节数计数单位B_q=0 (q=1, 2, ...... , (N-2)(N-3)/2 )，初始化DM_q=DM；依次将DP₁与DP₂中的第a₁、a₂、......、a_p个字节按二进制位进行比较，若DP₁(i)=DP₂(i) (i=a₁, a₂,...... , a_p)，则B_q=B_q+1，DM_q(i)=DP₁(i)；若DP₁(i)≠DP₂(i)，则B_q、DM_q不变；依次将DP₁与DP₃、DP₁与DP₄、......、DP₁与DP_N-2、DP₂与DP₃、DP₂与DP₄、......、DP₂与DP_N-2、......、DP_N-3与DP_N-2、中的第a₁、a₂、......、a_p个字节按二进制位进行比较，若DP₁(i)=DP₂(i) (i=a₁, a₂,...... , a_p)，则B_q=B_q+1，DM_q(i)=DP₁(i)；若DP₁(i)≠DP₂(i)，则B_q、DM_q不变；选择B_q中的最大值B_qmax对应的DM_q做为融合数据DL。

将DR_t 传输的时间记为T，每个字节DR_t (k)传输的时间记为t(k)，则T=。由于无人机多基站传输通道中存在的各种噪声和干扰具有随机性，也就是说在任一时刻，N个传输通道受到的噪声和干扰的程度是不同的，在N个通道中必然会存在一部分传输通道受到的噪声和干扰程度较小。因此在步骤218或步骤220中，在t(i)时间段，大概率存在2个或2个以上的DP_t (i)相同，即大概率可以将未受到噪声和干扰的字节数据DP_t (i)找出来，将其写入DM_q(i)，从而实现融合数据DL的优化。

本发明实施例可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

实施例对本方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。