基于网络架构的箭载图像采集系统设计及硬件实现

图像采集系统负责监控和记录运载器上多个重要点位的视频信息。文中介绍了一种基于网络架构的箭载通用图像采集系统,负责采集高清图像并无损存储在图像压缩器内,将高清图像压缩后经遥测传输至地面,由于带宽有限,可实时切换下传的图像信息,同时支持通过网络实时访问箭上图像信息和事后图像数据回读功能,为评估箭上的工作状态或分析故障提供了保障。     

强实时条件下光纤通道仲裁环带宽分配方法

光纤通道是一个为适应高性能信息传输要求而提出的计算机通讯协议,仲裁环是光纤通道的基本拓扑结构之一.为解决网络消息集实时发送的问题,研究了光纤通道仲裁环拓扑在强实时条件下的通信性能.依据实时系统中的周期任务模型和光纤通道仲裁环协议规定的访问公平机制,采用负载匹配算法提出了一种适用于仲裁环网络的带宽分配方法.推导并证明了采用该方法时在最坏情况下消息集强实时的网络可达负载率不低于50％.     

QoE驱动的VR视频自适应采集与传输

在虚拟现实（VR）视频流媒体传输中,如何在带宽受限的条件下提高用户的质量体验（QoE）是一项巨大的挑战。为了更好地提高资源利用率和用户的QoE,提出了一个面向多用户的QoE驱动上下行链路联合的VR视频流媒体自适应采集与传输系统。与传统的VR视频无线传输系统不同的是,所提系统考虑了上行传输部分。其中,视频服务器根据上行链路和下行链路的带宽信息、用户的实时视角信息,以速率自适应为基础进行码率选择和资源分配。定义了QoE驱动的码率选择和资源分配问题,以最大化整个系统所有用户的QoE值。提出了联合KKT条件和分支定界法的速率自适应选择算法。实验结果表明:所提系统可以有效提高所有用户的QoE值,与上行链路平均分配资源算法相比,系统QoE值提高了14.27%,同时与传统的VR视频速率自适应算法相比,系统QoE值提高了23.47%。      

一个DIS实时通讯网络的设计与实现

以一个ＤＩＳ（分布交互仿真）实时网络的设计和开发过程为背景,研究了ＤＩＳ实时网络开发中的几个问题。在进行实时ＤＩＳ网络规划时,采用了多点传送的通讯服务方式,保证每个仿真应用只发送变化的信息,只处理与自身相关的信息。指出了进行数据的实时传输格式定义时应注意的几个问题,这些数据定义必须支持多种不同的操作系统和平台。最后给出了开发ＤＩＳ实时通讯软件的方法,包括通讯协议和应用编程接口的选择。     

视频图像压缩技术的研究与应用

视频图像压缩技术是多媒体系统不可回避的关键技术。文章对ＱＩＦ制式标准的视频图像,以Ｐ×６４标准为核心进行了解码与压缩技术的研究。分析了变换编码、运动补偿、量化和变字长嫡编码对压缩效率与图像质量的影响,并对实时传输的视频图像进行了计算机解码分析。恢复的图像表明：解码是成功的,画面清晰,效果显著。在４８６微机上软件处理时间为平均为３ｓ／帧,进一步的硬件处理将有可能为实际使用。     

带QoP反馈的实时视频服务质量控制框架

分析了实时视频在现有"尽力而为"IP网络上传输所面临的带宽、延迟和丢失等问题,介绍了需要采用的拥塞控制和差错控制等应用级服务质量控制策略,并提出了一种联合的支持应用级服务质量控制的实时视频传输框架.该框架既考虑了网络资源的动态变化和影响,又兼顾了视频的服务质量调整对视频的表现质量的限制因素,充分利用了服务质量和表现质量之间的映射关系,具有更广泛的实用价值.      

多径信道下图像的信源信道联合编码调制传输

针对多径衰落信道提出了一种基于小波变换并结合OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)自适应调制的图像传输方法和信源信道联合带宽功率优化分配算法.给出了编码传输方法结构,对有噪信道下基于小波变换的图像编码传输实现和失真估计问题及多误码率OFDM自适应调制比特功率优化分配问题进行了建模和分析,使得信源量化编码与OFDM调制能够方便地结合起来,并进一步得到了相应的信源信道联合优化带宽功率分配方法.仿真和分析表明,该方法实现了多径信道下图像的信源信道联合编码调制传输,编解码复杂度和延迟小,且信源信道联合优化的带宽功率分配可有效提高信道资源利用效率.     

基于SVC视频流的低复杂度多播组分解算法

多播是一种高效率利用带宽资源的技术，可以有效缓解多媒体传输过程中的带宽压力，但传统的多播技术会带来“瓶颈用户”问题，限制多播组内用户的数据速率。多播组分解技术将多播组划分为若干子组并以不同速率接收数据，可以有效解决瓶颈用户带来的速率限制。构建了面向用户端的视频多播传输方案，将可伸缩视频编码（SVC）的分层特点和组分解技术相结合，各多播子组根据实际接收能力解调得到不同质量的SVC视频数据，在保证用户基本视频数据传输的基础上，实现总系统速率最大化。提出了面向资源公平调配的低复杂度多播组分解算法，在改进低复杂度分组（LCS）算法过程中考虑SVC视频层限制，并引入常值向量抑制资源分配不公的情况。经过实验数据模拟和性能评估，所提算法在带宽资源和用户数量变化时，均可以稳定地保持较高的系统速率、频谱效率及系统公平性，且计算复杂度较低，能够实际应用于4G和5G网络架构下的视频传输。      

无人机载高速摄录系统数据实时传输与存储

在无人机上实现高速摄录图像数据实时传输与存储将面临数据流量大、环境恶劣等问题。在分析各类传输与存储接口技术的基础上,优选出Camera Link标准、光纤传输、FPGA处理、FLASH阵列存储等技术作为实现手段,可以为工程设计者提供参考。     

基于协议变换的图像采集系统设计

介绍了一个基于高速协议变换的实时图像采集系统,该系统实现了从IEEE1394协议到千兆以太网协议的实时变换,将基于IEEE 1394协议的数字相机发出的图像数据转发到以太网上.系统设计使用了SOPC(System On a Programmable Chip)技术,通过Avalon总线将Nios Ⅱ处理器,千兆网MAC核和自定义的1394芯片接口逻辑等IP组件连接在一起形成主要的硬件电路,结合系统软件设计实现了对高速图像数据的实时转发.系统达到了较好的性能,同时具有集成度高,结构简单和扩展性好的特点,展示了利用SOPC技术解决此类问题的优势.     

移动Ad Hoc网络中一种支持QoS的多址接入协议

基于随机竞争和冲突解决的思想,为多跳移动Ad Hoc网络提出了一种支持服务质量(QoS)的多址接入(QMA)协议.将业务负载划分为时延敏感的实时业务和非时延敏感的数据业务.按照该协议,节点在发送业务分组前利用预报突发进行竞争接入,节点按照业务分组时延情况确定预报突发的长度,所发预报突发能持续到最后的节点优先获得接入.同时,具有实时业务的节点可以按照其优先级在更早的竞争微时隙中开始发送预报突发,因而可以比发送数据业务的节点更优先接入信道.最后利用OPNET仿真评估了QMA协议的多址性能,通过与带冲突避免的载波侦听(CSMA/CA)协议比较表明,QMA协议可以提供较高的吞吐量和较低的消息丢失率,并能为实时业务提供较低的时延,从而实现了对多媒体业务的QoS支持.      

面向Web科学可视化的临近空间数据视频化方法

临近空间在科学、经济和军事等领域具有重要价值，高效便捷地进行临近空间数据Web科学可视化和信息提取是临近空间数据应用不断深入和扩展的必然需求，但是，已有的临近空间数据类型繁杂和数据量巨大，成为Web传输和实时可视化的关键瓶颈。从数据组织方法角度展开了研究，根据临近空间数据的特点，结合视频压缩原理，提出了将临近空间数据进行分解、插值和色彩空间变换处理形成图像后，选取适宜视频压缩编码方法将图像编码为视频。实验结果表明:所提方法可以实现临近空间数据在Web环境下的高效组织，在保障可视化质量的前提下通过降低数据网络传输量实现了临近空间数据的实时可视化需求。研究结果可以直接解决临近空间数据Web实时可视化问题，将为临近空间科学研究和知识发现提供可视化理论和技术支持，并为类似海量数据Web科学可视化提供方法借鉴。      

基于DSP和FPGA技术的细胞图像采集系统设计

细胞学研究领域中需要对大量细胞的生长情况进行长期的在线跟踪、记录和分析,针对细胞图像采集和处理中的数据量大、采样频率高、运算复杂等问题,设计了一种新颖的细胞图像采集系统,讨论了DSP(Digital Signal Processor)处理系统和FPGA(Field Programmable Gate Arrays)逻辑控制系统设计中的关键技术问题,以及JPEG图像压缩算法的实现问题.系统主要由视频解码芯片、FPGA以及DSP等组成,具有功能集成、结构简单、编程灵活的特点,能够实现对大量细胞进行长期观测记录的图像采集,以及后期图像数据处理的功能.      

自组织网络中UPMA协议的群间仿真

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想,结合分层分布式网络结构为自组织网络提出了依据用户妥善安排的多址接入(UPMA)协议,UPMA协议可以支持节点移动性和多跳网络拓扑,并使用网络仿真工具OPNET仿真评估了它的群间通信性能.该协议利用分群算法将多跳网络拓扑形成轮询所需要的两跳分群结构,包括预约接入和无冲突的轮询服务阶段.有分组发送的节点在每帧的竞争接入时隙中竞争接入.如果成功,则进入轮询服务过程;否则,在本帧重新开始的接入阶段中进行冲突避免和分解的预约接入过程.仿真结果表明,UPMA协议显著提高了多跳群间的业务传输效率,可以提供较高的端到端信道利用率、较低的端到端平均消息时延和较小的平均消息丢弃率.      

LTPB网络带宽分配策略的实时性能研究

研究LTPB(线性令牌传递总线)在通信网络中保证消息实时传输的带宽分配问题.LTPB网络带宽的分配是以保证网络消息的实时传输为目标的,网络中关键参数(一定时间内发送消息的最小量)的准确与否将关系到网络带宽分配的合理性和有效性.通过对带宽分配方法实时特性的分析,发现了当前分析方法中的不足,提出了"最差情形"的概念,并以此建立了合理的推导模型,得出了有关LTPB网络实时性分析的关键性结果,并为下一步寻求更优的带宽分配方法提供了可靠的分析基础.      

移动Ad hoc网络中的多信道预约MAC协议

移动Ad hoc网络中为有效利用无线信道资源,提出一种多信道预约媒质接入(MRMA, Multichannel Reservation Multiple Access)协议.该协议在公共信道上发送Request-to-Send/Clear-to-Send(RTS/CTS)分组预约信道,采用基于ID的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,目的节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复Acknowledgment(ACK)分组,有效避免了暴露终端问题,使得相邻通信节点对可以同时使用相同的业务信道传输数据分组,空分复用大大提高了无线资源的利用率.采用多信道分别进行不同通信对的业务分组传输解决了在单信道上传输所带来的隐藏终端问题.仿真结果表明,在总信道利用率和平均分组延迟性能上,MRMA协议明显优于IEEE 802.11 RTS/CTS协议.     

FTN传输条件下极化码帧间物理层安全结构设计

极化码是适用于物理层wiretap信道安全模型的一种编码方式,针对在超奈奎斯特（FTN）条件下传输的极化码,设计了一种无需获知窃听信道信噪比（SNR）的帧间链式加密的安全结构。通过混淆结构将对合法接收端可靠而对非法窃听端阻塞的码元进行扩散,利用物理层主信道和窃听信道的差异,在每一帧中生成主信道可译而窃听信道不可译的密钥序列,对下一帧进行加密,实现安全容量的帧间传输。仿真结果显示,在FTN加速场景和窃听信道SNR相对于主信道波动的前提下,提出的极化码帧间安全结构可在wiretap信道的平均信道退化程度为0 dB时实现信息的安全传输。      

VHF空地数据链信道访问参数研究

基于甚高频空地数据链信道访问模型和CSMA的矩阵分析方法,详细研究了数据报告更新率、数据报文长度、监听密度、数据链路信息传输率、数据链地面站的覆盖范围、数据链所能支持的飞机数目等参数,在不同的信道访问特性变化规律下对系统的吞吐量及报文传输延时的影响.仿真分析的结果表明:信道访问参数对VHF空地数据链的性能有显著的影响.