專利名稱：一種基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊、圖像實時傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及擴頻通信技術(shù)，尤其涉及一種基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊、圖像實時傳輸系統(tǒng)。
技術(shù)背景 發(fā)生重大的生產(chǎn)安全事故后，事故現(xiàn)場的實際情況將是各級有關(guān)領(lǐng)導實施指揮搶救救援的第一手決策依據(jù)。由于缺少有效的現(xiàn)場信息傳遞和溝通指揮系統(tǒng)，各級有關(guān)領(lǐng)導大多是依靠語音信息進行指揮，或者是匆匆趕赴事故現(xiàn)場實施指揮，從而極有可能耽誤了事故初發(fā)時期采取有效措施實施組織救援的寶貴時間。同時，由于事故現(xiàn)場不同方位、場所之間的信息溝通不便，即使在事故現(xiàn)場組織指揮工作，也可能出現(xiàn)延誤和混亂，無法實施高效率的組織救援。因此，在發(fā)生重大生產(chǎn)安全事故的搶險救援中使用有效的信息系統(tǒng)，使指揮機關(guān)迅速了解現(xiàn)場情況，合理調(diào)度和使用人力、物力資源，集中后方領(lǐng)導及專家的智慧指導搶險救援工作，有著十分重要的意義。目前，為了對重大事故現(xiàn)場的實時情況圖像進行傳輸，通常是采用衛(wèi)星轉(zhuǎn)播、直升機機載微波轉(zhuǎn)播、點對點擴頻微波、交通監(jiān)控探頭等方式，將視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信息傳送到指揮中心。其中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)播需要臨時租用線路，對于某些突發(fā)的重大事故，通常都無法即時地采用這種方式直升機微波轉(zhuǎn)播需要直升機接受任務(wù)后待命升空，所需時間較多，且耗資巨大現(xiàn)有點對點擴頻微波均采用2. 4G頻段，其信號衰落嚴重，較難穿透建筑物，并且其波束很窄，發(fā)送和接收天線需要準確定向，安裝、架設(shè)、使用極不方便；而固定監(jiān)控探頭是預先安裝在特定位置的，其靈活機動性不足，不能拍攝到現(xiàn)場各點的情況?？梢?，現(xiàn)有技術(shù)中的上述方式都不能滿足對突發(fā)重大事故現(xiàn)場的情況進行實時圖像傳輸?shù)男枰?br>
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型為解決現(xiàn)有圖像傳輸技術(shù)不能滿足對突發(fā)重大事故現(xiàn)場的情況進行實時圖像傳輸需要的問題，提供了一種基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊、圖像實時傳輸系統(tǒng)，該裝置成本低、使用方便，可提高搶險救災(zāi)等工作的效率。為實現(xiàn)上述目的，所述基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊，包括發(fā)射部分、接收部分、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、一個數(shù)字接口和用來控制模塊操作的主控模塊，其特點是，所述發(fā)射部分包括擴頻調(diào)制電路、調(diào)制電路、發(fā)射端變頻電路、高頻功率放大器和發(fā)射端帶通濾波器；輸入的視頻信號預先經(jīng)過信息調(diào)制變?yōu)閿?shù)字基帶信號，通過數(shù)字接口提供給擴頻調(diào)制電路，在擴頻調(diào)制電路中用擴頻碼執(zhí)行擴頻調(diào)制，然后提供給調(diào)制電路調(diào)制成中頻信號，用發(fā)射端變頻電路將這一中頻信號變頻為射頻信號，發(fā)射端變頻電路輸出的射頻信號經(jīng)過高頻功率放大器和發(fā)射端帶通濾波器處理后將限帶的射頻信號提供給收發(fā)轉(zhuǎn)換單元，再經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)射出去；并且，所述接收部分包括低噪聲功率放大器、接收端帶通濾波器、接收端變頻電路、中頻放大器、解調(diào)電路和解擴頻調(diào)制電路；經(jīng)接收天線接收到的信號通過收發(fā)轉(zhuǎn)換單元依次提供給低噪聲功率放大器和接收端帶通濾波器，從接收端帶通濾波器輸出的限帶的信號經(jīng)過接收端變頻電路變成中頻信號后提供給中頻放大器，解調(diào)電路將中頻放大器輸出的信號解調(diào)成數(shù)字信號，最后由解擴頻調(diào)制電路執(zhí)行解擴處理，還原成數(shù)字基帶信號提供給連接到用戶設(shè)備上的數(shù)字接口。優(yōu) 選的是，所述擴頻調(diào)制電路為直接序列擴頻調(diào)制電路；所述解擴頻調(diào)制電路為直接序列解擴頻調(diào)制電路。優(yōu)選的是，所述主控模塊分別控制調(diào)制電路、解調(diào)電路和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元，并通過所述數(shù)字接口設(shè)定頻率、發(fā)射功率和擴頻碼，以實現(xiàn)同步。一種基于無線擴頻技術(shù)的圖像實時傳輸系統(tǒng)，其特點是，包括前述的基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊和一個實時圖像壓縮/解壓系統(tǒng)，所述實時圖像壓縮/解壓系統(tǒng)包括圖像壓縮編碼器和圖像解壓解碼器；其中，該圖像壓縮編碼器用于對輸入的數(shù)字視頻信號進行圖像壓縮編碼，該圖像解壓解碼器用于對所述傳輸模塊的接收部分輸出的數(shù)字編碼信號執(zhí)行圖象解壓解碼，以將該數(shù)字編碼信號還原成視頻信號；所述圖像壓縮編碼器和圖像解壓解碼器通過所述數(shù)字接口與所述傳輸模塊進行通訊連接。本實用新型的有益效果在于，所述基于無線擴頻技術(shù)的圖像實時傳輸系統(tǒng)是由一個基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊和一個實時圖像壓縮系統(tǒng)組成的，所述實時圖像壓縮系統(tǒng)進一步包括圖像壓縮編碼器和圖像解壓解碼器，用來對傳輸模塊的接收部分輸出的數(shù)字編碼信號執(zhí)行圖像解壓解碼，還原成視頻信號。本系統(tǒng)體積小，效率高，使用靈活方便。

圖I示出了基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊的發(fā)射部分的原理方框圖。圖2示出了基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊的接收部分的原理方框圖圖3示出了基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊的原理方框圖。圖4示出了基于無線擴頻技術(shù)的圖像實時傳輸系統(tǒng)發(fā)射端的原理示意圖。圖5示出了基于無線擴頻技術(shù)的圖像實時傳輸系統(tǒng)接收端的原理示意圖。圖6是所述基于無線擴頻技術(shù)的圖像實時傳輸系統(tǒng)的一具體實施例。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明參照圖I和圖2，擴頻通信物理模型信元基帶信號經(jīng)過信息調(diào)制變?yōu)閿?shù)字信號，再用擴頻碼進行擴頻調(diào)制，將數(shù)字信號擴展到一很寬的頻帶上，然后進行第二次調(diào)制，再將擴頻后的信號經(jīng)射頻放大后發(fā)射出去。參見圖2，射頻信號在接收端經(jīng)高頻放大和混頻后得到一中頻信號，再用本地擴頻碼執(zhí)行相關(guān)解調(diào)，通過帶通濾波還原出窄帶信號，再經(jīng)解調(diào)即可恢復出基帶信號。擴頻通信的種類又分為直接序列(DS)擴頻、跳頻(FH)、跳時(TH)、線性調(diào)頻(Chirp)、混合方式等等。就抗干擾而言，跳頻、跳時、線性調(diào)頻實質(zhì)上僅能做到〃避干擾〃在此不作過多敘述；只有直接序列擴頻才能做到真正意義上的抗干擾。直接序列擴頻系統(tǒng)又稱直接序列調(diào)制系統(tǒng)或偽噪聲系統(tǒng)(PN系統(tǒng))，將要發(fā)送的信息用高速率偽隨機碼擴展到一個很寬的頻帶上去，在接收端，用與發(fā)端相同的偽隨機碼序列對接收到的信號進行相關(guān)處理，恢復出原來的信息。[0 021]以下要討論直接序列擴頻系統(tǒng)的一些特點。偽隨機碼(PN):自噪聲是一種隨機過程，瞬時值服從正態(tài)分布，功率譜在很寬的頻帶內(nèi)是均勻的，有極其優(yōu)良的相關(guān)特征，偽隨機碼是用類似于帶限自噪聲統(tǒng)計特征的二進制序列碼來逼近它，并作為直擴系統(tǒng)的擴頻碼。這其中包括(a)M序列碼m序列碼全稱為最長錢性移位寄存器序列，它易于產(chǎn)生，有優(yōu)良的自相關(guān)特性，在直擴系統(tǒng)中用于擴展要傳遞的信號，在跳頻系統(tǒng)中用來控制跳頻系統(tǒng)的頻率合成器，組成隨機跳頻圖案(b)Gold碼(戈得碼)由兩個長度、速率相同，碼字不同的m序列優(yōu)選對經(jīng)模2加運算產(chǎn)生，互相關(guān)性較好；以及(c)巴可碼11位長的m序列碼。擴頻增益直接擴頻系統(tǒng)的輸入、輸出信號功率不變，干擾信號輸出功率相對于輸入信號下降很大，故直接擴頻系統(tǒng)的擴頻處理增益實際上是干擾功率減小的倍數(shù)。擴頻增益=輸出信噪比M輸入信噪比經(jīng)推導、化簡可得擴頻增益=擴頻帶寬M信號帶寬即擴頻增益等于擴頻倍數(shù)，而擴頻碼速率又正比于擴頻帶寬，因此擴頻增益=擴頻碼速率/信號速率=擴頻碼長度值設(shè)基帶信號速率為lKBps，每Ibit基帶信息以64bit長度的擴頻碼來表示，則擴頻碼速率為64KBps，擴頻增益為64K Bps/1K Bps==64 (等于擴頻碼長)，以分貝表示Gp==IOIg64==18dB干擾容限干擾容限是指在保證系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機能夠承受的干擾信號比有用信號高出的分貝數(shù)，用MJ表示MJ=Gp-[Ls+(S/N)。]Ls:系統(tǒng)內(nèi)部損耗(S/N)。系統(tǒng)正常工作時要求的最小輸出信噪比以GPS為例，在P碼模式下，擴頻增益Gp=53dB，系統(tǒng)損耗Ls為3dB，信噪比(S/N)。為10dB，MJ=53-3-10==40dB這就是說，在干擾信號或噪聲信號比有用信號強度高40dB (約10000倍)的情況下，系統(tǒng)仍能將有用信號還原出來。匹配接收直接擴頻系統(tǒng)的接收采用相關(guān)匹配濾波器，假設(shè)Tl時刻的基帶信號"I"的擴頻調(diào)制碼是〃 111101011001000〃，〃0〃的擴頻調(diào)制碼為"101011001000111"。接收端相關(guān)匹配濾波器也產(chǎn)生相同長度等值的PN碼，當輸入序列碼流與本地PN碼相同的一瞬間產(chǎn)生-相關(guān)峰值信號，處理器即可根據(jù)該信號判斷出是〃0〃信號還是〃1〃信號并且做出相應(yīng)的處理。糾錯編譯碼1糾錯編碼采用具有同時糾正突發(fā)錯誤和隨機錯誤的卷積碼，編碼率為1/2，約束長度為9。為提高時間分集功能，信號每20ms進行一次交織編碼。卷積編碼通過軟件實現(xiàn)。2卷積譯碼主要有三種譯碼方法Viterbi譯碼、序列譯碼和大數(shù)邏輯譯碼。在性能上，Viterbi譯碼是卷積譯碼的最佳譯碼方法。因此采用Viterbi譯碼算法。由于Viterbi譯碼算法直接用硬件電路實現(xiàn)復雜，而TMS320C2XX具有高速運算的功能。故通過軟件實現(xiàn)Viterbi譯碼。參照圖3，其下半部分是發(fā)射部分，上半部分是接收部分。首先解釋發(fā)射部分的組成和工作方式。參見圖3，所述發(fā)射部分主要包括擴頻調(diào)制電路，調(diào)制電路，發(fā)射端變頻電路，高頻功率放大器和帶通濾波器。輸入的視頻信號預先經(jīng)過信息調(diào)制變?yōu)閿?shù)字基帶信號，通過數(shù)字接口提供給擴頻調(diào)制電路，在擴頻調(diào)制電路中用擴頻碼執(zhí)行擴頻調(diào)制，然后將其提供給調(diào)制電路調(diào)制成中頻信號，用發(fā)射端變頻電路將這一中頻信號變頻為射頻信號，此處為了保證晶振的可靠性而設(shè)置了一個鎖相環(huán)，變頻電路輸出的射頻信號經(jīng)過高頻功率放大器和發(fā)射端帶通濾波器處理后將限帶的射頻信號提供給收發(fā)轉(zhuǎn)換單元，再經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)射出去。所述接收部分主要包括低噪聲功率放大器，帶通濾波器，接收端變頻電路，中頻放大器，解調(diào)電路和一個解擴頻電路。經(jīng)接收天線接收到的信號通過收發(fā)轉(zhuǎn)換單元依次提供給低噪聲功率放大器和帶通濾波器，從帶通濾波器輸出的限帶的信號經(jīng)過接收端變頻電路變成中頻信號后提供給中頻放大器，解調(diào)電路將中頻放大器輸出的信號解調(diào)成數(shù)字信號，最后由解擴頻電路執(zhí)行解擴處理，還原成數(shù)字基帶信號提供給連接到用戶設(shè)備上的數(shù)字接口。另外，圖3中的主控模塊是用來控制調(diào)制/解調(diào)電路和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元的。參照圖4，所述圖像實時傳輸系統(tǒng)的發(fā)射端包括對輸入的數(shù)字視頻信號進行圖像壓縮編碼的圖像壓縮編碼器，圖像壓縮編碼器通過數(shù)字接口連接到圖3的傳輸模塊上。參照圖5，所述圖像實時傳輸系統(tǒng)的接收端包括一個圖像解壓解碼器，其用來對傳·輸模塊的接收部分輸出的數(shù)字編碼信號執(zhí)行圖像解壓解碼，還原成視頻信號，所述圖像解壓解碼器通過數(shù)字接口連接到圖3的傳輸模塊上。參照圖6，其是傳輸模塊和圖像壓縮編碼/圖像解壓解碼器的一種更加具體的實施方案。如圖6所示，ADV611是A/D公司生產(chǎn)的性能優(yōu)良，使用方便的視頻編碼解碼芯片，能夠兼容PAL和NTSC，采用小波變換，可以完成模擬量化編碼的視頻信號的實時壓縮解壓，達到很高的圖像質(zhì)量，同時具有防差錯的能力，壓縮比為1:4到1:7500。SAA7111芯片內(nèi)部包含兩路模擬處理通道，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻信號源的選擇，抗混頻濾波，模數(shù)轉(zhuǎn)換，自動箱位，自動增益控制，時鐘的產(chǎn)生，多制式(PAL，BGHI, PAL M, PALN, NTSCM和NTSC N)解碼以及亮度，對比度和飽和度的控制。ADV7175芯片可以將編碼還原為模擬視頻信號，數(shù)字信號處理器DSP選用TI公司的TMS320C54，它可以完成系統(tǒng)的控制和糾錯操作，直接序列擴展頻譜單元DSSS完成無線擴頻數(shù)字傳輸。視頻數(shù)字信號處理模塊根據(jù)模塊上的信息控制視頻編解碼芯片ADV61 11612及視頻解碼芯片SAA7111和視頻編碼芯片ADV7175的工作。模塊還通過軟件實現(xiàn)交織和糾錯編碼及收發(fā)電路控制轉(zhuǎn)換MODEM及直接序列擴展頻譜單元DSSS的控制操作等工作。視頻控制接口電路視頻控制接口電路由視頻編解碼芯片ADV6111612及視頻解碼芯片SAA7111和視頻編碼芯片ADV7175構(gòu)成。對視頻編解碼芯片ADV61 1/612的操作可以通過數(shù)字信號處理器DSP修改ADV61 1/612的寄存器來實現(xiàn)，也可以通過DSP讀取ADV6111612的寄存器的數(shù)據(jù)來獲取，通過DSP實現(xiàn)視頻信號的壓縮及傳輸。ADV6111612的工作方式如下，模擬視頻信號通過視頻解碼芯片SAA7111轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號，送到ADV6111612進行視頻編碼，然后通過DSP進行壓縮指令控制后，再送入DSSS調(diào)制擴頻后發(fā)射出去從DSSS解調(diào)解擴后的信號通過DSP進行糾錯譯碼后，送到ADV6111612進行視頻解碼，再通過視頻編碼芯片ADV7175轉(zhuǎn)換得到模擬視頻信號。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本實用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊，包括發(fā)射部分、接收部分、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、一個數(shù)字接口和用來控制模塊操作的主控模塊，其特征在于所述發(fā)射部分包括擴頻調(diào)制電路、調(diào)制電路、發(fā)射端變頻電路、高頻功率放大器和發(fā)射端帶通濾波器；輸入的視頻信號預先經(jīng)過信息調(diào)制變?yōu)閿?shù)字基帶信號，通過數(shù)字接口提供給擴頻調(diào)制電路，在擴頻調(diào)制電路中用擴頻碼執(zhí)行擴頻調(diào)制，然后提供給調(diào)制電路調(diào)制成中頻信號，用發(fā)射端變頻電路將這一中頻信號變頻為射頻信號，發(fā)射端變頻電路輸出的射頻信號經(jīng)過高頻功率放大器和發(fā)射端帶通濾波器處理后將限帶的射頻信號提供給收發(fā)轉(zhuǎn)換單元，再經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)射出去；并且， 所述接收部分包括低噪聲功率放大器、接收端帶通濾波器、接收端變頻電路、中頻放大器、解調(diào)電路和解擴頻調(diào)制電路；經(jīng)接收天線接收到的信號通過收發(fā)轉(zhuǎn)換單元依次提供給低噪聲功率放大器和接收端帶通濾波器，從接收端帶通濾波器輸出的限帶的信號經(jīng)過接收端變頻電路變成中頻信號后提供給中頻放大器，解調(diào)電路將中頻放大器輸出的信號解調(diào)成數(shù)字信號，最后由解擴頻調(diào)制電路執(zhí)行解擴處理，還原成數(shù)字基帶信號提供給連接到用戶設(shè)備上的數(shù)字接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊，其特征在于所述擴頻調(diào)制電路為直接序列擴頻調(diào)制電路；所述解擴頻調(diào)制電路為直接序列解擴頻調(diào)制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊，其特征在于所述主控模塊分別控制調(diào)制電路、解調(diào)電路和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元，并通過所述數(shù)字接口設(shè)定頻率、發(fā)射功率和擴頻碼，以實現(xiàn)同步。
4.一種基于無線擴頻技術(shù)的圖像實時傳輸系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求I中所述的基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊和一個實時圖像壓縮/解壓系統(tǒng)，所述實時圖像壓縮/解壓系統(tǒng)包括圖像壓縮編碼器和圖像解壓解碼器；其中，該圖像壓縮編碼器用于對輸入的數(shù)字視頻信號進行圖像壓縮編碼，該圖像解壓解碼器用于對所述傳輸模塊的接收部分輸出的數(shù)字編碼信號執(zhí)行圖象解壓解碼，以將該數(shù)字編碼信號還原成視頻信號；所述圖像壓縮編碼器和圖像解壓解碼器通過所述數(shù)字接口與所述傳輸模塊進行通訊連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線擴頻技術(shù)的傳輸模塊、圖像實時傳輸系統(tǒng)，傳輸模塊包括發(fā)射部分，接收部分，收發(fā)轉(zhuǎn)換單元，主控模塊和一個數(shù)字接口。由該傳輸模塊和一個實時圖像壓縮/解壓系統(tǒng)組成一個圖像實時傳輸系統(tǒng)，其中實時圖像壓縮/解壓系統(tǒng)包括對輸入的數(shù)字視頻信號進行圖象壓縮編碼的圖像壓縮編碼器和圖像解壓解碼器，用來對傳輸模塊的接收部分輸出的數(shù)字編碼信號執(zhí)行圖像解壓解碼，以還原成視頻信號。本專利的圖像實時傳輸系統(tǒng)體積小，效率高，使用靈活方便。
文檔編號H04N7/26GK202713292SQ20122037140
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者高銘, 楊文義, 江俊蒴 申請人:深圳市明生通訊科技有限公司