一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备，由射频接收解调板、数据处理交互板和无人机一体化地面站三部分组成，其中射频接收解调板与数据处理交互板相连，数据处理交互板与无人机一体化地面站相连。其特别之处在于：在实现上通过使用优化的射频前端模块和带双天线分集接收技术和最大比值合并功能的COFDM解调芯片来改善灵敏度、降低信噪比门限值、提高抗干扰能力，在设计上采用统一架构、模块化设计等设计思想，具有结构简单、体积小、重量轻等特点，更加适用于通用的无人机一体化地面站。

【技术实现步骤摘要】
一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备
本技术涉及一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备，尤其涉及一种在设计上采用统一架构、模块化设计等设计思想，在实现上具有接收灵敏度高、结构简单、体积小、重量轻等特点，支持高清视频实时传输的地面接收设备。
技术介绍
近年来，在处理自然灾害、重特大事故等应急事件时，越来越倾向于使用具有高机动性的无人机采集现场情况实时回传到指挥中心，提高决策的准确性和及时性，保证决策的正确性，从而快速、高效地完成任务。在无人机图像传输领域，COFDM技术以其传输速率高、抗干扰和抗多径能力强等优点，使其成为实现高质量实时图像和语音传输的首选和重点发展的技术。目前，常见的基于COFDM技术的无人机图像传输设备普遍采用的是移动数字电视领域的标准化芯片和设计实现架构，存在很多的缺陷和不足。1）接收灵敏度低。在移动数字电视领域，发射端使用固定的发射基站，发射功率很高，所以使用接收灵敏度相对比较低的设备也能正常的接收电视节目。在实用的视频传输系统中，发射设备是装备在无人机上的，因为其重量和功耗的问题使得发射功率有严格的限制，导致接收灵敏度成为了系统的关键性指标；2）实现结构复杂。现有系统往往使用通用处理器、嵌入式处理器和实现特殊功能的协处理器完成信号的解调、解码、解密、显示等功能，使得设备实现复杂、体积和重量大；3）与实际应用不匹配。现有无人机地面站倾向于使用一体化地面站，无人机图像传输接收设备作为分系统需要集成到地面站内，而地面站带有性能强大的PC，视频解码等功能可以通过地面站的PC使用软件的方式进行解码，从而可以大大降低接收设备的复杂性。中国专利201020189752.4“COFDM应急信息远程无线接收设备”中描述的接收设备采用X86处理器LX800和PXA270作为中央处理单元外加一系列的FPGA和专用芯片的实现架构，功能复杂；使用常用的信号接收方式，其接收灵敏度没有显著提高。中国专利201020189752.4“一种用于无人机图传系统的地面接收终端”中描述的接收终端在设备内完成H.264解码，并且COFDM的调谐器和解调芯片为分立器件，为了支持分集接收需要4个芯片，导致设备实现复杂、体积和重量大。
技术实现思路
本技术旨在解决现有的无人机高清图像传输的地面接收设备接收灵敏度低、实现结构复杂、体积和重量大、与实际应用不匹配等缺点。提供了一种设计上采用统一架构、模块化设计等设计思想，在实现上具有接收灵敏度高、结构简单、体积小、重量轻等特点，支持高清视频实时传输的地面接收设备。本技术的目的是通过如下技术方案实现的：本技术的一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备，主要包括三个主要的功能模块，分别是射频接收解调板、数据处理交互板和无人机一体化地面站。其中1）射频接收解调板完成COFDM信号的接收和解调。通过使用优化的射频前端模块和带双天线分集接收技术和最大比值合并功能的COFDM解调芯片来改善灵敏度、降低信噪比门限值、提高抗干扰能力。解调之后的数据使用TS流格式（TS流是ITU-TRec.H.222.0|ISO/IEC13818-2和ISO/IEC13818-3协议定义的传输流格式）送入数据处理交互板处理；2）数据处理交互板完成数据处理和交互功能，处理之后的结果打包通过以太网上传至无人机一体化地面站；3）无人机一体化地面站完成TS流解复用、H.264解码和AES128解密，显示接收视频图像。作为优选，所述的射频前端模块使用型号为PE4259的射频切换器件把输入的射频信号分为VHF（甚高频，30MHz~300MHz）和UHF（特高频，300MHz~3GHz）波段的两路射频信号，对两路不同频率的射频信号分别使用型号为DEA250702LT的低通滤波器和型号为SAEEB897的声表滤波器进行滤波，滤波之后的信号经过型号为TCM12B51的变压器变为平衡信号输入到COFDM解调模块，并且使用优化了的电感电容网络提高了射频匹配，降低了射频插入损耗。作为优选，所述的COFDM解调模块使用两片型号为DIB9090M的COFDM接收芯片，该芯片是调谐器和解调器一体化芯片，通过菊花链的连接方式实现分集接收。作为优选，所述的功率管理单元使用型号为DIB0190B的电源管理芯片，该芯片是DIB9090M接收芯片的配套电源芯片，减少了电源纹波和干扰，提高了接收性能。作为优选，所述的FPGA主处理器芯片使用型号为XC5VSX95T的FPGA芯片。与现有技术和设备相比，本专利技术的有益效果包括：1.接收灵敏度高、抗多径和抗干扰能力强。通过使用优化的射频前端模块和带双天线分集接收技术和最大比值合并功能的COFDM解调芯片，使得能够正常解调的输入功率比现有设备低6dB以上，并且发射设备和接收设备相对移动小于400Km/h时都能正常接收解码；2.实现结构简单。仅包括射频接收解调板、数据处理交互板两块PCB板卡，使得地面接收设备体积小、重量轻、便于携带和安装；3.与实际应用匹配，满足无人机一体化地面站对图像传输地面接收设备功能、体积、功耗等方面的要求。附图说明图1为本技术地面接收设备总体结构示意图图2为本技术射频接收解调板的实现示意图图3为本技术数据处理交互板的实现示意图图中标号说明：1射频接收解调板、2数据处理交互板、3无人机一体化地面站、11射频输入和ESD保护模块、12射频前端模块、13功率管理单元、14COFDM解调模块、21电源管理模块、22系统配置模块、23FPGA主处理器芯片、24时钟产生模块、25外部存储器组、26以太网PHY芯片。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术作进一步的说明。本技术的一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备，如图1所示，包括三个主要的功能部件，分别是射频接收解调板1、数据处理交互板2、无人机一体化地面站3。上述的射频接收解调板1由射频输入和ESD保护模块11、射频前端模块12、功率管理单元13、COFDM解调模块14构成，因为本技术使用的双天线分集接收技术需要两根天线同时接收，所以该子板上分别包含两个射频输入和ESD保护模块11、射频前端模块12；数据处理交互板2由电源管理模块21、系统配置模块22、FPGA主处理器芯片23、时钟产生模块24、外部存储器组25、以太网PHY芯片26构成。下面通过各子板的功能、实现方式以及输入输出接口对本技术做进一步的说明。一、射频接收解调板1主要功能为COFDM信号的接收和解调。从原理上讲包括射频调谐器（RFTuner）和解调器（Demodulator）两部分。其中射频调谐器完成不同频率信号的选择和混频操作，把特定频段的射频信号变为基带信号之后送入解调器；解调器完成A/D（模数转换）、定时恢复、载波恢复及均衡、解映射、解交织、RS译码和解扰码等功能，输出为解调之后的TS流。射频接收调解板的设计直接影响设备的接收灵敏度。本技术使用优化的射频前端模块和带双天线分集接收技术和最大比值合并功能的COFDM解调芯片来改善灵敏度、降低信噪比门限值、提高抗干扰能力。该技术使用两根天线同时接收输入信号，对两个接收支路的信号分别作信噪估计，然后使用信噪估计得到的信噪比的值动态控制两支路接收增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备，包括射频接收解调板（1）、数据处理交互板（2）、无人机一体化地面站（3），所述的射频接收解调板（1）由射频输入和ESD保护模块（11）、射频前端模块（12）、功率管理单元（13）、COFDM解调模块（14）构成，所述的数据处理交互板（2）由电源管理模块（21）、系统配置模块（22）、FPGA主处理器芯片（23）、时钟产生模块（24）、外部存储器组（25）、以太网PHY芯片（26）构成；其特征在于射频接收解调板（1）与数据处理交互板（2）连接，数据处理交互板（2）与无人机一体化地面站（3）连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于工业级无人机高清图像传输的地面接收设备，包括射频接收解调板（1）、数据处理交互板（2）、无人机一体化地面站（3），所述的射频接收解调板（1）由射频输入和ESD保护模块（11）、射频前端模块（12）、功率管理单元（13）、COFDM解调模块（14）构成，所述的数据处理交互板（2）由电源管理模块（21）、系统配置模块（22）、FPGA主处理器芯片（23）、时钟产生模块（24）、外部存储器组（25）、以太网PHY芯片（26）构成；其特征在于射频接收解调板（1）与数据处理交互板（2）连接，数据处理交互板（2）与无人机一体化地面站（3）连接。2.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：王磊，
类型：新型
国别省市：四川,51