無(wú)人機(jī)機(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪作為無(wú)人機(jī)的主要用途之一，憑借其高效快捷、靈活機(jī)動(dòng)、實(shí)時(shí)精確等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于國(guó)防和民用領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)航拍過(guò)程中需要對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮處理以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效傳輸和存儲(chǔ)，因此機(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)必不可少的圖像處理和存儲(chǔ)設(shè)備。本文中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的無(wú)人機(jī)機(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)不但具有航拍圖像實(shí)時(shí)壓縮和傳輸、大量數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定存儲(chǔ)、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(diǎn)，非常適用于當(dāng)前無(wú)人機(jī)的航拍測(cè)

2、繪工作，現(xiàn)已實(shí)際應(yīng)用于“XX”型號(hào)無(wú)人機(jī)。
　　本文對(duì)無(wú)人機(jī)機(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說(shuō)明，主要的設(shè)計(jì)成果從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：
　　1.基于FPGA的圖像壓縮算法的硬件實(shí)現(xiàn)。為了滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)機(jī)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(tái)，對(duì)快速SPIHT算法進(jìn)行硬件實(shí)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(wèn)題，圖像壓縮編碼設(shè)計(jì)采用復(fù)用多級(jí)

3、小波變化編碼結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)小波變化編碼結(jié)構(gòu)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(dá)50％。
　　2.基于FPGA的CF卡讀寫(xiě)控制和存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。為了滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備體積小、存儲(chǔ)空間大、性能穩(wěn)定、讀寫(xiě)速率快等需求，系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)CF卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，能在低溫和振動(dòng)的極端環(huán)境下穩(wěn)定高速地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。為了解決存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速率慢的問(wèn)題，以FPGA為主控芯片，設(shè)計(jì)硬件邏輯控制CF卡在Ture-IDE模式下的UDMA-6狀態(tài)進(jìn)行讀

4、寫(xiě)工作，讀寫(xiě)速率達(dá)到60MB/s以上，最高速率可達(dá)100MB/s，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速率為上一代壓縮系統(tǒng)的2~3倍。
　　3.基于FX3外設(shè)控制器的US B3.0數(shù)據(jù)傳輸通路設(shè)計(jì)。為了解決將CF卡存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA快速下載至本地 PC中進(jìn)行處理和分析的問(wèn)題，系統(tǒng)采用FX3-USB外設(shè)控制器實(shí)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(dá)30MB/s，遠(yuǎn)高于其他通用傳輸通路的傳輸速率。
　　4.

5、基于Zynq平臺(tái)的千兆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。為了解決本地PC對(duì)無(wú)人機(jī)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離有線(xiàn)高速下載，且在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而不影響數(shù)據(jù)傳輸速度的問(wèn)題，系統(tǒng)采用Zynq平臺(tái)作為外設(shè)控制器，在FPGA與PC間通過(guò)千兆網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了傳輸距離高達(dá)500 m、傳輸速率達(dá)20M B/s的千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸通路。
　　5.對(duì)基于 FPGA的高速數(shù)據(jù)傳輸通路進(jìn)行性能對(duì)比和應(yīng)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