無人機(jī)機(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、無人機(jī)航拍測繪作為無人機(jī)的主要用途之一，憑借其高效快捷、靈活機(jī)動、實時精確等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于國防和民用領(lǐng)域。無人機(jī)航拍過程中需要對圖像進(jìn)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(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)是無人機(jī)必不可少的圖像處理和存儲設(shè)備。本文中設(shè)計實現(xiàn)的無人機(jī)機(jī)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(dāng)前無人機(jī)的航拍測

2、繪工作，現(xiàn)已實際應(yīng)用于“XX”型號無人機(jī)。
　　本文對無人機(jī)機(jī)載圖像壓縮系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行說明，主要的設(shè)計成果從以下幾個方面進(jìn)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(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，對快速SPIHT算法進(jìn)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(shè)計采用復(fù)用多級

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卡讀寫控制和存儲設(shè)計。為了滿足無人機(jī)的存儲設(shè)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(zhì)，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(shè)計硬件邏輯控制CF卡在Ture-IDE模式下的UDMA-6狀態(tài)進(jìn)行讀

4、寫工作，讀寫速率達(dá)到60MB/s以上，最高速率可達(dá)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(shè)控制器的US B3.0數(shù)據(jù)傳輸通路設(shè)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(jìn)行處理和分析的問題，系統(tǒng)采用FX3-USB外設(shè)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(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平臺的千兆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。為了解決本地PC對無人機(jī)中存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)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(shè)控制器，在FPGA與PC間通過千兆網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(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.對基于 FPGA的高速數(shù)據(jù)傳輸通路進(jìn)行性能對比和應(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