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基于H.264的无人机地面站视频监控终端研究

作　者: 李淼
导　师: 李迅波
学　校: 电子科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: H.264编码嵌入式Linux S3C6410 WIFI网络
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

视频监控系统具有良好的应用前景,但目前市场上的监控系统存在着诸多不足。模拟视频监控系统具有局限于本地视频监控、传输距离短、速度慢、存储受限、不易升级的问题。数字视频监控系统虽然克服了以上缺点,但是存在架线困难,成本较高的缺陷。传统的无线视频监控系统具有传输模式单一、网络传输速度不够稳定的情况。因此,本文设计了一个运用最新视频编码标准H.264进行数据压缩并集成多种网络接入模式的嵌入式视频监控终端系统。本嵌入式视频监控终端系统的特点如下:硬件系统包括S3C6410处理器、256M内存、2G NAND FLASH、130W像素摄像头、支持802.11b/g模式的USB无线网卡以及3G模块和GPRS扩展口。软件系统包括系统引导程序U-boot、嵌入式Linux操作系统、根文件系统YAFFS2、终端视频监控软件。本文的主要工作是软件系统部分,研究内容如下:1.移植系统引导程序U-boot。首先分析了U-boot的工作原理;其次重点研究了U-boot程序的架构和编写过程;最后根据本系统的需要对U-boot程序进行了裁减并移植到ARM平台上。2.裁减嵌入式Linux操作系统。首先对Linux的功能和软件架构进行分析;然后对Linux源代码进行仔细阅读;最后根据需要删除不需要的功能,增加Linux不完善的部分并进行系统移植。3.制作文件系统。首先了解文件系统的作用以及文件系统的组成;其次分析本系统所需的功能并添加相应的文件;最后用相应的制作工具生成适合嵌入式系统的根文件系统YAFFS2。4.开发视频监控软件。视频监控软件包括视频采集程序、视频压缩程序和视频传输程序。该软件实现了视频监控终端系统的基本功能,达到了预期效果。通过对本文终端系统的研发,满足了某研究所对无人机地面站视频监控的需要。该终端系统进行了大量测试并稳定运行,这证明了本文的开发方法对视频监控终端系统的研究具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 本文研究内容的背景与意义  10-11
  1.2 视频监控系统的研究现状和发展趋势  11-15
    1.2.1 模拟视频监控系统  11-12
    1.2.2 数字视频监控系统  12
    1.2.3 无线视频监控系统  12-15
      1.2.3.1 基于2.5G 移动通信公网  13
      1.2.3.2 基于3G 的移动通信网络  13-14
      1.2.3.3 无线局域网络  14-15
      1.2.3.4 无线城域网  15
      1.2.3.5 无线数据通信网络  15
  1.3 本文的主要内容  15-17
第二章视频编码理论基础  17-27
  2.1 H.264 及其它视频编码概念  17-20
  2.2 H.264 编码技术亮点  20-21
  2.3 H.264 编码关键技术  21-26
    2.3.1 帧内预测编码  21-23
    2.3.2 帧间预测编码  23-24
    2.3.3 运动估计算法分析  24-26
      2.3.3.1 菱形搜索算法分析  24-25
      2.3.3.2 菱形-正方形-六边形搜索算法分析  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章总体方案设计  27-37
  3.1 无人机地面站视频监控系统总体架构  27-28
    3.1.1 无人机地面站视频监控系统设计原则  27
    3.1.2 无人机地面站视频监控系统功能设计  27-28
  3.2 无人机地面站视频监控终端系统设计  28-34
    3.2.1 无人机地面站视频监控终端硬件设计  29-31
    3.2.2 无人机地面站视频监控终端软件设计  31-34
      3.2.2.1 引导程序Bootloader  32
      3.2.2.2 嵌入式Linux 操作系统  32-33
      3.2.2.3 嵌入式文件系统  33-34
      3.2.2.4 视频监控程序  34
  3.3 无人机地面站监控中心服务器设计  34-36
    3.3.1 流媒体技术分析  34-35
    3.3.2 无人机地面站监控中心服务器软件架构设计  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章基于H.264 的无人机地面站视频监控终端软件设计  37-56
  4.1 开发环境的搭建  37-40
    4.1.1 交叉编译工具  37-38
    4.1.2 串口工具Ckermit  38
    4.1.3 烧写工具Dnw  38-39
    4.1.4 J-LINKv8 仿真器  39-40
  4.2 系统引导程序设计  40-44
    4.2.1 U-boot 的架构及工作原理  40-42
      4.2.1.1 引导程序U-boot 的系统架构  40-41
      4.2.1.2 U-boot 的工作原理  41-42
    4.2.2 U-boot 的移植与烧写  42-44
      4.2.2.1 一键烧写方式  43
      4.2.2.2 USB 方式下载  43-44
  4.3 Linux 内核设计  44-47
    4.3.1 Linux 内核的软件架构  44-46
    4.3.2 Linux 内核的移植  46-47
  4.4 根文件系统设计  47-51
    4.4.1 根文件系统架构  47-49
    4.4.2 根文件系统移植  49-51
  4.5 视频监控程序设计  51-55
    4.5.1 视频采集程序设计  51-53
    4.5.2 视频压缩程序设计  53-54
    4.5.3 视频传输程序设计  54-55
  4.6 本章小结  55-56
第五章系统的综合测试  56-73
  5.1 软件测试的原则  56-58
  5.2 U-boot 引导程序测试  58-60
  5.3 Linux 内核测试  60-62
  5.4 驱动程序测试  62-63
  5.5 视频监控程序测试  63-72
    5.5.1 视频采集程序测试  63-66
    5.5.2 视频压缩程序测试  66-69
    5.5.3 视频传输以及监控程序的集成测试  69-72
  5.6 本章小结  72-73
第六章总结与展望  73-75
  6.1 总结  73-74
  6.2 展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
攻读硕士期间取得的研究成果  79-80
附录  80-91

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