在某紅外圖像傳輸系統(tǒng)中，存在多信道通信狀況，需將紅外圖像及其他信息通過空中信道傳回指控平臺，以進行戰(zhàn)場狀態(tài)評估、目標選擇和控制指令的發(fā)送。在戰(zhàn)時的無線信道中總是存在著噪聲、干擾、多徑衰落等各種影響，這就要求傳輸系統(tǒng)設計時既要采用有效的數(shù)據(jù)壓縮方法來降低傳輸碼率，盡量節(jié)省傳輸信道帶寬，同時又要引入差錯控制方式來抵制信道噪聲的干擾。
本文考慮了系統(tǒng)的綜合要求：系統(tǒng)容量、作用距離、收發(fā)時延及算法實現(xiàn)復雜度，采用了8倍圖像壓縮、RS編碼加交織的方式進行了無線鏈路的設計，采用大規(guī)模FPGA完成發(fā)送端及接收端的算法實現(xiàn)，并通過試驗驗證設計指標滿足系統(tǒng)要求。
1無線信道圖像傳輸系統(tǒng)設計
1.1系統(tǒng)特點
系統(tǒng)容量有限實際使用環(huán)境中圖像發(fā)送端和接收端都處于空中平臺中，考慮系統(tǒng)中有多個數(shù)據(jù)流通信，圖像實際使用帶寬過大，一方面影響整個系統(tǒng)容量，另外會帶來接收端諸多問題，為滿足實際工程應用，必須控制每組信道的使用帶寬，故而需將圖像壓縮后傳輸。
實時性由于圖像發(fā)送和接收的實時性要求高，使用體積有限，故而選擇的圖像壓縮和解壓縮算法必須高效、易于實現(xiàn)，同時時延小。
高保真圖像顯示由于接收端需要對圖像進行分辨從而做出正確的選擇，因而圖像壓縮算法必須選用高保真的壓縮算法。
干擾信道環(huán)境使用環(huán)境為戰(zhàn)時復雜的電磁環(huán)境，信道中存在著各種噪聲、突發(fā)干擾和隨機干擾。
1.2系統(tǒng)方案
由于系統(tǒng)容量要求，采用頻分體制完成多個信道的同時工作，同時將紅外圖像壓縮后傳輸以減小每個信道使用帶寬。
1.2.1發(fā)送端設計
發(fā)送端包括三部分：綜合基帶、發(fā)射機和天線。綜合基帶是其中的關鍵部件，完成對圖像數(shù)據(jù)的采集、壓縮、編碼和交織，完成對狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、編碼，完成對傳送數(shù)據(jù)的組幀輸出及對發(fā)射信號的發(fā)送控制?？紤]功耗、體積和實際耗費資源，選擇一片大規(guī)模FPGA完成所有信號處理。
1.2.2接收端設計
接收端包括四部分：接收天線、信號處理機、接收處理組件
接收處理組件完成數(shù)據(jù)的接收、存盤、圖像數(shù)據(jù)提取、解壓縮和顯示及狀態(tài)數(shù)據(jù)的提取和顯示。解壓縮采用軟件實現(xiàn)，解壓縮軟件嵌入到指控平臺接收端的接收軟件中，在接收信號的同時完成壓縮圖像的解碼和實時顯示。
1.3關鍵技術(shù)
1.3.1天線設計
由于發(fā)送端設備位于導彈上，接收端設備位于飛機上，故而存在收發(fā)天線失配問題，設計時接收端天線采用圓極化形式，發(fā)送端天線采用一對垂直分布的線極化天線，這樣將極化損耗降到最低，有利于接收端的接收。同時考慮通信時抗干擾問題，發(fā)送端天線采用后向天線圖形式，為增加抗干擾性，還要求發(fā)送端天線具有一定的增益。圖2為發(fā)送天線仿真圖。
1.3.2信源信道聯(lián)合編解碼技術(shù)
由于紅外導引頭的圖像格式不是標準的視頻圖像格式，普通的視頻圖像壓縮標準并不適用;紅外導引頭的圖像具有目標形狀變化比較快的特點，也不適用幀間壓縮方式;同時考慮到彈上應用環(huán)境的特殊性，壓縮算法必須具有硬件實現(xiàn)簡單、體積和功耗小，考慮實際使用環(huán)境，其壓縮和解壓縮算法實現(xiàn)還必須具備實時性強的特點，因此，選用多分辨率重采樣圖像壓縮算法對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮。
接收端若使用軟件對RS碼解碼，會造成較大的時延，故使用硬件完成圖像數(shù)據(jù)的解交織、譯碼和狀態(tài)數(shù)據(jù)的譯碼，使用軟件完成圖像數(shù)據(jù)的解壓縮和圖像顯示。
1.3.3信號處理平臺的選擇與設計
設計初期必須進行發(fā)送端和接收端的信號處理平臺的選擇。
2 驗證
因為實際最大的空間傳輸時延是可以計算出來的，使用衰減器將發(fā)送端和接收端直接連接在一起，直接測試發(fā)送端和接收端的圖像數(shù)據(jù)起始端的信號差異即可測出系統(tǒng)時延。
室外驗證試驗中，接收天線采用雙天線接收，增益為17dB，選擇分集合成接收機，在發(fā)射系統(tǒng)天線前端使用衰減器。
3 結(jié)語
針對系統(tǒng)要求，通過多頻點傳輸完成多信道并存問題，通過科學分配系統(tǒng)參數(shù)，合理選擇收發(fā)天線類型，并采用多分辨率重采樣圖像壓縮加RS編碼加交織的信源信道聯(lián)合編碼，成功解決圖像在干擾信道下的傳輸問題，目前作用距離和時延測試滿足系統(tǒng)要求，驗證了設計的合理性，并為其他圖像傳輸系統(tǒng)的設計提供有益的參考。
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