基于5G网络的无人机高清视频无线传输系统研究设计

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5G技术即第五代移动通信技术,相较于4G而言宽带更大、速度更快,5G通信技术进一步推动移动互联网的快速发展,满足未来社会各方面对于通信技术的需求,4G改变生活,5G改变社会。对于我国的信息化发展、互联网发展、国防安全等,5G技术具有重要价值和意义。5G技术的发展同时也推动着固定翼无人机的发展,相关技术事关国家安全,5G技术与固定翼无人机的结合是国家发展战略中极为重要的一部分。本课题围绕5G技术与固定翼无人机相结合的大应用背景,具体针对固定翼无人机对于视频数据的实时回传以及对视频数据的保存需求,研究并设计了一套基于5G网络的实时视频传输系统,实现了对于固定翼无人机摄像头所拍摄到的视频数据的实时回传以及有效保存,为后续5G与固定翼无人机的进一步应用结合奠定了一定的技术基础。其中实时回传的视频数据将直接影响到相关固定翼无人机活动策略的制定进而影响到固定翼无人机活动的成败,而存储的视频数据可用于事后分析,对后续的固定翼无人机活动的策略制定具有指导意义。针对视频数据传输的实时性问题,本课题设计不再采用传统的先对视频数据进行压缩处理再传输的方法,而是利用5G的大带宽特点实现对于原始视频数据的直接传输,这样剔除掉视频编解码给系统带来的延时,提高系统视频传输的实时性。针对视频数据的存储问题,本课题系统不直接对原始视频数据进行存储,原始视频数据量大,冗余信息多,对其直接保存磁盘空间消耗巨大,成本高,浪费大量不必要磁盘空间;本课题系统对H.264压缩视频数据进行保存,即实现了视频数据的有效保存,又节约磁盘空间,节约成本。课题主要研究内容如下:(1)针对实际项目需求,分析并研究了本课题系统设计所需的关键理论知识点;首先是5G技术的一个概述,然后对5G的组网架构NSA(非独立组网)和SA(独立组网)进行了分析对比。其次介绍了Linux操作系统相关内容,涉及Linux操作系统的特点,Linux操作系统软件分层架构以及Linux操作系统的启动流程。最后研究分析了H.264压缩算法的相关理论,包括视频压缩基本原理,H.264整体结构,以及H.264编码器原理和H.264解码器原理。(2)基于对项目需求以及相关知识点的研究分析,首先设计了系统的软硬件架构,系统整体架构采用C/S(Client/Server)模型,C端(客户端)包括:5G视频传输装置和后端视频播放设备这两部分,S端(服务器端)为远程Linux服务器。随后对各部分开展具体的实践设计,其中5G视频传输装置负责采集摄像头视频数据并以非压缩(原始视频数据上传)和压缩(H.264压缩上传)方式、通过5G网络以上传到远程Linux服务器,Linux服务器实现对于原始视频数据的实时转发与对压缩视频数据的存储,后端视频播放设备接收服务器转发而来的原始视频数据并进行实时播放;同时后端视频播放设备也可借由远程Linux服务器的转发向5G视频传输装置发送控制命令,以控制5G视频传输装置的状态。(3)最后对系统进行集成测试,然后于5G SA(5G独立组网),5G NSA(5G非独立组网)和4G网络下分别开展实验,记录实验数据,实验结果表明本课题设计的系统满足课题设计指标,实现了对视频数据的实时回传和视频数据的有效存储。
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