本發(fā)明涉及無人機，特別涉及一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在隨著無人駕駛航空器(以下簡稱無人機)在我國的逐漸普及，航空安全和公共安全也面臨著新的挑戰(zhàn)。目前，無人機在航拍、巡檢、偵察、公安、消防、救援、邊防、監(jiān)控、實時轉(zhuǎn)播等多種方面都得到了廣泛應(yīng)用。目前市面上無人機采集到的攝像頭視頻/圖像數(shù)據(jù)的傳輸方式有多種，但無人機對接收視頻信息的地面站的距離要求較高，同時接收端通常為無人機地面站或無人機操縱器，難以實現(xiàn)多端接收控制。

2、當下，無人機對較大范圍進行巡航時，通常采用的數(shù)據(jù)通信技術(shù)有以下幾種。

3、第一種為直接鏈路通信，直接鏈路的實現(xiàn)相對簡單，無人機和地面站之間通過特定頻段進行直接鏈路通信，這種通信方式通常僅限于視距范圍內(nèi)的通信，同時，直接鏈路通信會受到障礙物阻擋，從而導(dǎo)致通信的可靠性降低，且地面站需要連接網(wǎng)關(guān)才能使無人機接入公網(wǎng)，導(dǎo)致延遲進一步提高。

4、第二種為衛(wèi)星通信，即無人機和地面站之間通過衛(wèi)星中繼進行數(shù)據(jù)交互，該通信方式覆蓋范圍較大，同時可借助衛(wèi)星信號進行無人機的導(dǎo)航與定位。但衛(wèi)星通信也包含一些缺點，首先，衛(wèi)星與無人機和地面站之間的距離過遠，這會導(dǎo)致傳輸損耗和延遲非常嚴重，對于延時要求敏感的業(yè)務(wù)將無法使用該通信方式。

5、第三種為wi-fi通信，即無人機和地面站之間通過局域網(wǎng)進行連接，該通信方式成本低，延遲也相對較低。但wi-fi通信可支持的覆蓋范圍通常僅限于2km左右，不滿足需要大范圍超視距的通信。

6、第四種為公網(wǎng)通信，即利用在全球大部分地區(qū)都覆蓋的蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行通信，無人機和地面站通過這種方式進行通信可以滿足超視距的要求，同時蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠在視頻圖像傳輸這類大數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)上有良好的表現(xiàn)，有著大帶寬、低時延、多連接等許多優(yōu)勢。

7、因此，如何提供一種在超視距情況下實現(xiàn)無人機巡檢任務(wù)，并基于5g公網(wǎng)的無人機超視距視頻圖像傳輸系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了有效解決上述問題，本發(fā)明提供了自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸系統(tǒng)及方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種技術(shù)方案為：

3、一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，包括以下步驟：

4、s1、高清視頻捕獲及處理；

5、s2、根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)實時動態(tài)調(diào)整視頻文件；

6、s3、將調(diào)整的視頻文件封裝成流數(shù)據(jù)推送至網(wǎng)絡(luò)端；

7、s4、引入自適應(yīng)前向糾錯機制，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)丟包率動態(tài)調(diào)整冗余編碼的比例,以應(yīng)對不同的網(wǎng)絡(luò)狀況；

8、s5、將封裝并糾錯的視頻流數(shù)據(jù)以5g公網(wǎng)傳輸至云端服務(wù)器；

9、s6、云端服務(wù)器接收到視頻流數(shù)據(jù)處理并生成唯一拉流url，確保視頻內(nèi)容可以在不同終端設(shè)備上快速訪問。

10、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述s1步驟具體為，啟動無人機搭載的高清攝像設(shè)備，捕捉清晰的視頻畫面，并將采集到的視頻文件實時傳輸?shù)綗o人機機載計算機模塊進行處理。

11、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述s2步驟具體為，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，采用自適應(yīng)碼率控制機制和網(wǎng)絡(luò)擁塞感知機制，實時調(diào)整視頻的碼率和分辨率。

12、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述s3步驟具體為，經(jīng)過壓縮編碼和自適應(yīng)編碼的視頻文件被封裝成流數(shù)據(jù)格式，確保視頻流數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中穩(wěn)定傳輸，并推送至云端服務(wù)器。

13、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述s4步驟具體為，推流端的流媒體協(xié)議引入自適應(yīng)前向糾錯技術(shù)，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)丟包率動態(tài)調(diào)整冗余編碼的比例，在網(wǎng)絡(luò)狀況較差時，增加糾錯碼比例以提升抗丟包能力，確保即使在高丟包率的情況下，客戶端仍能順利接收到完整的視頻流數(shù)據(jù)；當網(wǎng)絡(luò)狀況良好時，減少冗余編碼比例。

14、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述s6步驟具體為，云端服務(wù)器對接收到的視頻流數(shù)據(jù)進行包括解碼、去噪、增強、壓縮處理，同時生成唯一的拉流url，保證視頻在不同終端的快速訪問。

15、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述s6步驟之后還包括s7、客戶端設(shè)備通過拉流url獲取實時視頻流數(shù)據(jù)。

16、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，還包括，

17、s8、初始化飛行控制；

18、s9、實時數(shù)據(jù)采集。

19、本發(fā)明還包括另一種技術(shù)方案，一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

20、無人機，該無人機包括高清攝像設(shè)備、飛行控制模塊、5g通信模塊、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼器和機載計算機模塊，所述機載計算機模塊包括視頻處理模塊和推流模塊，所述視頻處理模塊用于視頻降噪、去抖和圖像增強，所述自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼器集成了自適應(yīng)碼率控制機制和網(wǎng)絡(luò)擁塞感知機制，通過所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測單元檢測結(jié)果，實時調(diào)整視頻編碼方案，所述推流模塊用于向云端服務(wù)器推送視頻流，所述機載計算機模塊控制其他模塊，用于接收來自所述高清攝像設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)，并通過所述5g通信模塊將編碼后的實時視頻流數(shù)據(jù)及所述無人機狀態(tài)信息傳輸至云端服務(wù)器；

21、云端服務(wù)器，用于接收所述視頻流數(shù)據(jù)，進行包括解碼、去噪、增強、壓縮處理，生成可供客戶端訪問的拉流url；

22、客戶端，通過拉流url從云端實時獲取視頻流數(shù)據(jù)，并進行包括視頻播放、回放、截圖、云臺控制操作。

23、在一些較優(yōu)地技術(shù)方案中，所述無人機還包括嵌入式平臺開發(fā)板、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、慣性測量模塊和電池管理模塊，嵌入式開發(fā)板集成5g通信模塊、毫米波雷達模塊和機載計算機模塊，所述客戶端裝有無人機監(jiān)控app。。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、本發(fā)明利用5g公網(wǎng)對無人機捕獲的視頻數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)了超視距、廣泛覆蓋及超高速率的傳輸能力，突破了傳統(tǒng)直鏈鏈路與wi-fi通信在視頻傳輸距離上的局限，同時顯著降低了傳輸成本。

26、在數(shù)據(jù)處理方面，通過實時采集當前鏈路信息，結(jié)合目前高效的視頻編碼技術(shù)h.264和h.265，對無人機采集到的視頻數(shù)據(jù)進行自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸，可以適應(yīng)在各種網(wǎng)絡(luò)條件下進行視頻傳輸，并通過先進的互聯(lián)網(wǎng)流媒體協(xié)議無縫對接云端服務(wù)器。

27、云端服務(wù)器不僅負責接收并存儲視頻數(shù)據(jù)，還具備強大的圖像分析、采集與處理能力，能夠支持多個客戶端、多線程的同時接入，確保用戶能夠?qū)崟r、同步地監(jiān)控無人機傳回的視頻畫面及狀態(tài)信息，實現(xiàn)實時監(jiān)控和高效管理。

28、開發(fā)的無人機監(jiān)測app，該應(yīng)用能夠?qū)崟r接收無人機傳輸?shù)母咔逡曨l圖像及實時狀態(tài)信息，極大地拓寬了視頻圖像在各類監(jiān)測場景中的應(yīng)用范圍，使用戶能夠靈活應(yīng)對多種監(jiān)測需求。

29、該系統(tǒng)將各模塊有機結(jié)合，能有實現(xiàn)實時調(diào)整視頻，優(yōu)化視頻質(zhì)量，提高用戶體驗，確保無人機視距視頻傳輸?shù)母咝院涂煽啃浴?/p>

技術(shù)特征：

1.一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于:包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，所述s1步驟具體為，啟動無人機搭載的高清攝像設(shè)備，捕捉清晰的視頻畫面，并將采集到的視頻文件實時傳輸?shù)綗o人機機載計算機模塊進行處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，所述s2步驟具體為，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，采用自適應(yīng)碼率控制機制和網(wǎng)絡(luò)擁塞感知機制，實時調(diào)整視頻的碼率和分辨率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，所述s3步驟具體為，經(jīng)過壓縮編碼和自適應(yīng)編碼的視頻文件被封裝成流數(shù)據(jù)格式，確保視頻流數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中穩(wěn)定傳輸，并推送至云端服務(wù)器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，所述s4步驟具體為，推流端的流媒體協(xié)議引入自適應(yīng)前向糾錯技術(shù)，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)丟包率動態(tài)調(diào)整冗余編碼的比例，在網(wǎng)絡(luò)狀況較差時，增加糾錯碼比例以提升抗丟包能力，確保即使在高丟包率的情況下，客戶端仍能順利接收到完整的視頻流數(shù)據(jù)；當網(wǎng)絡(luò)狀況良好時，減少冗余編碼比例。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，所述s6步驟具體為，云端服務(wù)器對接收到的視頻流數(shù)據(jù)進行包括解碼、去噪、增強、壓縮處理，同時生成唯一的拉流url，保證視頻在不同終端的快速訪問。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，所述s6步驟之后還包括s7、客戶端設(shè)備通過拉流url獲取實時視頻流數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸方法，其特征在于，還包括，

9.一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

10.一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5g無人機超視距視頻傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機還包括嵌入式平臺開發(fā)板、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、慣性測量模塊和電池管理模塊，嵌入式開發(fā)板集成5g通信模塊、毫米波雷達模塊和機載計算機模塊，所述客戶端裝有無人機監(jiān)控app。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的5G無人機超視距視頻傳輸方法，包括以下步驟：高清視頻捕獲及處理；根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)實時動態(tài)調(diào)整視頻文件；將調(diào)整的視頻文件封裝成流數(shù)據(jù)推送至網(wǎng)絡(luò)端；引入自適應(yīng)前向糾錯機制，根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)丟包率動態(tài)調(diào)整冗余編碼的比例,以應(yīng)對不同的網(wǎng)絡(luò)狀況；將封裝并糾錯的視頻流數(shù)據(jù)以5G公網(wǎng)傳輸至云端服務(wù)器；云端服務(wù)器接收到視頻流數(shù)據(jù)處理并生成唯一拉流URL，確保視頻內(nèi)容在不同終端設(shè)備上快速訪問。本發(fā)明利用5G公網(wǎng)對無人機捕獲的視頻數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)了超視距、廣泛覆蓋及超高速率的傳輸能力，突破了傳統(tǒng)通信在視頻傳輸距離上的局限，同時顯著降低了傳輸成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉瑩,謝擁軍,董俊博,張?zhí)A
受保護的技術(shù)使用者：北京安擎智飛科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15