本发明专利技术公开了一种超轻量级的一体化高清视频成像及高带宽传输装置，特别是采用高度集成的超轻量化设计方案，在具备高变倍1080P高清视频成像功能的同时具备高带宽的无线传输功能，特别可用作于小型电动多旋翼无人机机载超轻量级一体化高清成像及高带宽传输装置。本装置包括高清成像组件、核心处理芯片、TD-LTE4GMiniPCi通讯模块、天线等硬件。本发明专利技术具有高度集成、一体化设计、全帧率1080P高清视频成像及100Mbps高带宽传输等技术特点。兼具内含高性能的智能图像分析算法和综合智能管理功能，整体封装，结构简单，超轻重量、超低功耗，可适用于多种应用场合。
【技术实现步骤摘要】
一种机载超轻量级一体化高清视频成像及高带宽传输装置
本专利技术涉及一种机载超轻量级一体化高清视频成像及高带宽传输装置，特别是采 用高度集成的超轻量化设计方案，在具备高变倍1080P高清视频成像功能的同时具备高带 宽的无线传输功能，特别可用作于小型电动多旋翼无人机机载超轻量级一体化高清成像及 高带宽传输装置。
技术介绍
近年来，国家电网公司正在大力推进无人机巡检技术的试点应用。国网公司无人 机飞行平台主要有三种：多旋翼无人机、无人直升机、固定翼无人机。无人机一般采用低频 数传电台（传输指令）和视频传输电台（图传）实现无人机与地面的数据通信。多旋翼无人 机的主要优点是造价低、结构简单、易于操控、可悬停，可开展可见光、红外检测，比较适用 于小范围内杆塔及线路精细化巡检和故障点查找。目前多旋翼无人机的主要缺点是载荷重 量、续航时间不能很好满足任务要求，控制的可靠性也有待提高。目前几乎所有型号的无人 机，由于高带宽通信系统的缺乏，并不能做到1080P高清视频图像的稳定实时传输，不便于 实时对疑似故障点做精确定位和成像分析。特别对于小型多旋翼无人机由于载重量有限， 更无法搭载市面上通用的有较高分辨率的成像及图传系统。 因此，可以说无人机巡检最本质的东西是能否提供一个有足够留空时间的飞行平 台，搭载具有较大光学变焦倍数的高清成像和高带宽的图像传输系统，并且具有一个强大 的无人机巡检作业管理和图像智能分析系统。良好的飞行平台、高清成像高带宽通讯系统 及后台智能化管理分析系统是多旋翼无人机精细化巡检系统的三大核心技术所在。对于电 动多旋翼无人机来说，飞行的稳定性是其优势所在，但较小的载重和较短的留空时间是其 劣势所在。因此，研制超轻量化的高变倍1080P高清成像和高带宽传输装置，不但能充分发 挥无人机巡检的技术优势，而且可通过降低负载重量的方法有效增加多旋翼无人机的留空 时间。 目前，多旋翼无人机多采用下列方法进行视频成像及图传： (1)搭载市面通用型高清相机、高清摄像机、红外热成像仪或紫外成像仪等成像装置。 成像装置的重量一般都在500克到2. 5千克之间，甚至更大。 (2)视频传输多采用视频发射机(或称图传电台）。工作频段：一般在150MHZ至 2. 7GHZ之间，通道带宽：2-8MHZ之间，设备重量一般在300克以上。 现有多旋翼无人机机载视频成像装置及图传装置的主要缺点如下： (1)视频成像及图传装置一般采用通用型产品，没有做高度集成设计，导致设备的总体 积及重量均偏大，而小型电动多旋翼无人机一般的载重量均有限，过重的负载导致多旋翼 无人机的实际留空作业时间一般在几分钟至十几分钟之间，根本无法满足象输电线路巡检 等工作的最小作业时间要求。 (2)目前市面上采用的图传装置传输带宽有限，不能进行高清视频的稳定实时传 输，控制操作的延时偏大，视频图像的质量欠佳。 综上所述，采取将高清成像及高带宽传输装置做高度集成的超轻量级一体化设 计，有利于降低负载的整体重量，从而增加多旋翼无人机的留空作业时间。采用最新的 TD-LTE 4G高带宽专网技术及通信芯片，能够实现1080P高清视频的稳定实时全帧率传输， 减小控制操作的延时时间。
技术实现思路
针对目前多旋翼无人机普遍存在的机载成像设备及图传装置体积、重量过大及不 能做到1080P高清视频图像稳定实时全帧率传输的问题，本专利技术提出一种机载超轻量级一 体化高清成像及高带宽传输装置。将本专利技术装置固定在多旋翼无人机飞行平台的下方，即 可实现通过本专利技术装置，将多旋翼无人机在飞行过程中所拍摄到的1080P高清视频图像实 时传输至地面移动作业平台，进行实时高清视频监视、控制和智能分析。 本专利技术的技术方案如下： 一种机载超轻量级一体化高清视频成像及高带宽传输装置，包括高清成像组件（1)、核 心芯片（4)、TD-LTE 4G MiniPCi通讯模块（11)、天线（12)，所述高清成像组件（1)通过接 口转换（2)、控制接口（3)与核心芯片（4)相连，提供高清视频信号和摄像机控制通道；所述 核心芯片（4)连接一个视频测试接口（5)，提供视频输出接口；所述核心芯片（4)连接内存 (6)、Flash内存（7)、SD卡（8)、千兆网口（9)、USB接口（10)，用于支撑核心芯片（4)的运行 并向外提供存储、访问通道；所述核心芯片（4)与控制串口（ 13)连接，提供嵌入式核心处理 板的调试端口；所述TD-LTE 4G MiniPCi通讯模块（11)分别与核心芯片（4)和天线（12)连 接，实现高清视频的高带宽无线传输；所述装置还包括一个电源管理单元（20)，用于为上 述各个部件供电，所述电源管理单元（20)包括一个+12V Input (14)，用于接收外部12VDC 直流供电。 上述电源管理单元（20)还包括5个不同电压等级输出端口，5个端口分别是+3. 3V (15)、+1.2V (16)、+1.8V (17)、+1.8PLL (18)、VTT (19)。 上述装置还包括核心板，所述核心板有正面核心板（21)和背面核心板（22)，所述 正面核心板（21)用于承载电源管理单元（20)、核心芯片（4)、内存（6)、Flash内存（7)、SD 卡（8 )，所述背面核心板（22 )设置2个60Pin0. 8mm插座头。 上述装置还包括底板，所述底板有正面底板（23)和背面底板（24)，所述正面底板 (23)用于承载TD-LTE 4G MiniPCi通讯模块（11)和千兆网口（9)，所述背面底板（24)用于 设置2个60Pin0. 8mm插座头。 本专利技术所达到的有益效果： 1)采用高度集成的超轻量级高清视频成像及高带宽传输一体化设计解决方案。总重量 小于300克，尺寸不大于50X80X60 (mm)。非常适用于小型电动多旋翼无人机平台搭载， 通过有效降低机载视频成像及传输装置的总重量，可明显增加小型电动多旋翼无人机的留 空作业时间。据了解，本专利技术采用超轻量级高度集成的一体化设计解决方案为业界首创，可 有效解决了目前小型电动多旋翼无人机的载重和留空时间的矛盾，具有非常巨大的实际市 场使用价值。 2)本专利技术装置配置了目前业界成像效果、重量、体积等综合性能最好的成像 组件。在具备较轻重量、较小体积的同时，又保证了有10倍的光学变焦和像素高达 1920*1080/30P的高清成像能力，使用效果可以和大型的、专业的高清摄像机相媲美。而后 者是不适宜安装在小型电动多旋翼无人机上的，即便能安装，也会由于负载过重导致无人 机留空时间极短，根本不能满足任务时间需求。 3)本专利技术装置集成了目前全球首款基于TD-LTE 4G通讯的MiniPCi专用集群处理 芯片，传输带宽高达100Mbps，而重量仅为20克，这是目前国内无人机均未曾采用过的新型 高带宽无线传输技术。其高清视频图像的传输速率、传输效果和实时性是其它传输方式所 无法比拟的，非常适用于多旋翼无人机这类稳定性欠佳的应用环境下对目标对象的动态捕 捉和对目标场景的动态调整。 4)本专利技术装置还内置了大容量的存储卡，能够实现高清视频图像的本地化智能存 储。 5)本专利技术装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机载超轻量级一体化高清视频成像及高带宽传输装置，其特征是，包括高清成像组件（1）、核心芯片（4）、TD‑LTE 4G MiniPCi通讯模块（11）、天线（12）, 所述高清成像组件（1）通过接口转换（2）、控制接口（3）与核心芯片（4）相连，提供高清视频信号和摄像机控制通道；所述核心芯片（4）连接一个视频测试接口（5），提供视频输出接口；所述核心芯片（4）连接内存（6）、Flash内存（7）、SD卡（8）、千兆网口（9）、USB接口（10），用于支撑核心芯片（4）的运行并向外提供存储、访问通道；所述核心芯片（4）与控制串口（13）连接，提供嵌入式核心处理板的调试端口；所述TD‑LTE 4G MiniPCi通讯模块（11）分别与核心芯片（4）和天线（12）连接，实现高清视频的高带宽无线传输；所述装置还包括一个电源管理单元（20），用于为上述各个部件供电，所述电源管理单元（20）包括一个+12V Input（14），用于接收外部12VDC直流供电。
【技术特征摘要】
1. 一种机载超轻量级一体化高清视频成像及高带宽传输装置，其特征是，包括高清成 像组件（1)、核心芯片（4)、TD-LTE 4G MiniPCi通讯模块（11)、天线（12)，所述高清成像组 件（1)通过接口转换（2)、控制接口（3)与核心芯片（4)相连，提供高清视频信号和摄像机 控制通道；所述核心芯片（4)连接一个视频测试接口（5)，提供视频输出接口；所述核心芯 片（4)连接内存（6)、Flash内存（7)、SD卡（8)、千兆网口（9)、USB接口（10)，用于支撑核 心芯片（4)的运行并向外提供存储、访问通道；所述核心芯片（4)与控制串口（ 13)连接，提 供嵌入式核心处理板的调试端口；所述TD-LTE 4G MiniPCi通讯模块（11)分别与核心芯片 (4)和天线（12)连接，实现高清视频的高带宽无线传输；所述装置还包括一个电源管理单 元（20)，用于为上述各个部件供电，所述电源管理单元（20)包括一个+12V Input (14)，用 于接收外部12VDC直流供电。2. 根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐长福，何在军，何灿国，何力波，何勇，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司电力科学研究院，深圳市海立川科技有限公司，苏州奥奎拉电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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