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本文研究了一种基于嵌入式系统的危险区域探测机器人数字音视频传输系统。在我国,煤矿事故、火灾、地震时有发生,这些灾难发生后,由于现场环境的复杂性和危险性,救援工作往往很难开展,也给救援队员的生命带来很大隐患。因此就有必要研制这种能够代替搜救队员深入到危险区域并探测现场有用信息的机器人。本文主要着重于危险区域探测机器人的音频与视频实时传输功能,实现将现场的音视频数据传送给指挥中心。
本文首先讨论了危险区域探测机器人的硬件平台,这是危险区域探测机器人数字音视频传输子系统稳定、可靠、有效运行的基础。结合先进的双核处理器架构,介绍了视频采集的硬件接口和数据格式,并描述了具体的实现方法。对嵌入式系统中的视频采集流程、软件编写步骤以及对采集到的视频数据进行格式转换做了重点介绍。
接下来本文研究了一种基于主流视频编解码算法的实时视频编解码框架。该框架包括在数字视频开发包中进行视频编码的开发、视频编解码的详细流程;并将编解码过程与视频数据采集相结合,对数据进行实时编解码;对编解码完成的视频数据,通过UDP网络协议进行传输,并探讨了提高系统的实时性能所采取的措施。
在视频采集、编解码的基础上,本文还介绍了如何实现音频数据的实时采集、播放、编解码与传输。介绍了嵌入式操作系统中的音频接口和安装配置方法,提出了基于此标准的音频采集与音频编解码开发流程,实现了无线实时语音的全双工通信。将语音与视频相结合,操作人员可以更好的了解危险区域探测机器人探测灾难现场的实时情况,有助于下一步决策。
本文的最后一部分探讨了如何建立一个简洁、友好的图形用户界面方便操作人员对危险探测机器人的操作,并将视频数据通过直观的界面显示出来。本部分主要介绍了嵌入式系统中的图形界面软件和在此平台下的开发流程,最终实现了将音视频的采集、编解码和播放与机器人控制命令的发送集成到图形界面当中,使得整个数字音视频实时传输系统更加完善,通用性能更好。
本课题的研究内容紧紧抓住危险区域探测机器人通信的关键技术,并结合最新的硬件和软件发展趋势进行研究,采用了先进的硬件平台和主流的嵌入式操作系统,结合目前编解码算法的前沿成果,成功实现了在一个硬件平台上的语音、视频实时编码传输和危险区域探测机器人的操作,并进行了实验。结果表明本文所研究的成果完全可以满足危险区域探测机器人的实时音视频传输需要。