無人機機載圖像壓縮系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、無人機航拍測繪作為無人機的主要用途之一，憑借其高效快捷、靈活機動、實時精確等優(yōu)點廣泛應用于國防和民用領域。無人機航拍過程中需要對圖像進行實時壓縮處理以實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效傳輸和存儲，因此機載圖像壓縮系統(tǒng)是無人機必不可少的圖像處理和存儲設備。本文中設計實現(xiàn)的無人機機載圖像壓縮系統(tǒng)不但具有航拍圖像實時壓縮和傳輸、大量數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定存儲、數(shù)據(jù)高速下載解壓等功能，還具有體積小、處理速度快、穩(wěn)定性高、資源占用率低、功耗低等優(yōu)點，非常適用于當前無人機的航拍測

2、繪工作，現(xiàn)已實際應用于“XX”型號無人機。
　　本文對無人機機載圖像壓縮系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)進行說明，主要的設計成果從以下幾個方面進行闡述：
　　1.基于FPGA的圖像壓縮算法的硬件實現(xiàn)。為了滿足無人機機載圖像壓縮系統(tǒng)小體積、低功耗、低資源和高處理速度的需要，系統(tǒng)采用FP GA作為硬件平臺，對快速SPIHT算法進行硬件實現(xiàn)，將圖像壓縮速率提升至30MB/s。為了解決圖像壓縮系統(tǒng)硬件邏輯資源有限的問題，圖像壓縮編碼設計采用復用多級

3、小波變化編碼結構，與傳統(tǒng)小波變化編碼結構相比在資源使用上有明顯降低，主要資源使用量的降幅高達50％。
　　2.基于FPGA的CF卡讀寫控制和存儲設計。為了滿足無人機的存儲設備體積小、存儲空間大、性能穩(wěn)定、讀寫速率快等需求，系統(tǒng)采用工業(yè)級CF卡作為存儲介質，能在低溫和振動的極端環(huán)境下穩(wěn)定高速地存儲大量數(shù)據(jù)。為了解決存儲器數(shù)據(jù)存儲速率慢的問題，以FPGA為主控芯片，設計硬件邏輯控制CF卡在Ture-IDE模式下的UDMA-6狀態(tài)進行讀

4、寫工作，讀寫速率達到60MB/s以上，最高速率可達100MB/s，數(shù)據(jù)存儲速率為上一代壓縮系統(tǒng)的2~3倍。
　　3.基于FX3外設控制器的US B3.0數(shù)據(jù)傳輸通路設計。為了解決將CF卡存儲的大量數(shù)據(jù)通過FPGA快速下載至本地 PC中進行處理和分析的問題，系統(tǒng)采用FX3-USB外設控制器實現(xiàn)FPGA與PC間以USB3.0為數(shù)據(jù)通路的高速數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定且速率高達30MB/s，遠高于其他通用傳輸通路的傳輸速率。
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5、基于Zynq平臺的千兆網絡設計。為了解決本地PC對無人機中存儲數(shù)據(jù)進行遠距離有線高速下載，且在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r對數(shù)據(jù)進行處理而不影響數(shù)據(jù)傳輸速度的問題，系統(tǒng)采用Zynq平臺作為外設控制器，在FPGA與PC間通過千兆網絡的數(shù)據(jù)傳輸同時進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)了傳輸距離高達500 m、傳輸速率達20M B/s的千兆網絡傳輸通路。
　　5.對基于 FPGA的高速數(shù)據(jù)傳輸通路進行性能對比和應用分析。為了解決FPGA與PC在不同工作條件下的數(shù)據(jù)交互