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铁路应急视频采集与传输系统的研究

作 者: 郑斐
导 师: 陈国通
学 校: 河北科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 铁路 视频通信 OFDM无线传输 抗干扰
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 18次
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内容摘要


铁路一直都是保障我国经济建设高速进行的大动脉。在我国的经济建设中发挥了不可代替的重要作用。大宗货物的运输都是铁路在承担。例如客运、货运、煤炭、粮食、民用、军用等等。现在,随着全国铁路第6次大提速和时速300公里以上高速动车组的开行,标志着铁路运输装备、技术水平已经产生质的飞跃。同时,铁路的飞速发展对铁路应急抢险通信系统也提出了新的要求即:在更短的时间内发现事故,处理事故,恢复运行。因此,开发建设能使指挥中心直视、直控事件现场的铁路应急视频无线传输指挥系统已迫在眉睫。本文在分析了现代铁路专网的基础上得出了采用H.264视频压缩标准的无线视频通信系统是可行的结论。本文首先分析了铁路电磁环境和OFDM在这种电磁环境下信道衰落的特性,并在此基础上分析了OFDM信道衰落特性对视频数据的影响特点。然后根据以上分析,提出了一种H.264抗干扰措施与OFDM相结合的策略。根据这种策略设计了一种新的交织方式。这种交织方式主要包括了:视频数据slice串/并变换和整形,信道估计信息、的接收与统计,交织方式的判决与同步,序列参数集信息、图像信息、与信道估计信息在带外信道中的通信协议等。运用Matlab/Simulink仿真软件建立基于铁路电磁干扰特点的OFDM仿真模型,并在此基础上设计新交织方式的功能模块,主要包括视频数据slice串并变换和整形功能模块、信道估计信息的接收与统计功能模块、交织方式的判决与同步功能模块、序列参数集信息、、图像信息与信道估计信息在带外信道中的通信协议功能模块,这些功能模块组成了基于新策略的交织器。将带有新交织器的OFDM仿真模型与带有一般交织器的OFDM仿真模型进行不同电磁环境下的对比仿真。仿真结果表明,在不同信噪比和多普勒效应下,带有新交织器的OFDM仿真模型的误码率较小,而PSNR值较高。证明带有新交织器的OFDM仿真模型传输的视频质量要优于带有一般交织器的OFDM仿真模型。验证了本文提出的H.264抗干扰措施与OFDM相结合的策略能够提高系统整体的抗干扰性,体现本策略的优越性。最后,本文对试验数据进行分析和总结,提出丁今后的改进方向和改进方法,希望能在今后的实际应用中有更好的效果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景  9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 国内应急视频通信发展现状  9-11
    1.2.2 国外应急视频通信研究现状  11-14
  1.3 选题的目的和意义  14
  1.4 本文研究的主要内容和结构安排  14-15
第2章 铁路专网与无线信道的现状与分析  15-24
  2.1 铁路专网的结构  15-16
  2.2 铁路专网的功能分析  16-17
  2.3 铁路专网的现有容量与视频传输的承载能力分析  17-18
    2.3.1 接入层部分  17
    2.3.2 汇聚层部分  17-18
    2.3.3 核心层部分  18
  2.4 铁路无线信道分析  18-23
    2.4.1 一般衰落信道的特性  18-21
    2.4.2 铁路特有电磁干扰分析  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 视频数据压缩和无线传输方案的设计  24-34
  3.1 选的压缩标准  24-29
    3.1.1 H.264视频编码标准  24-27
    3.1.2 H.264编码标准中的抗误码措施  27-29
  3.2 选无线传输技术对比  29-31
  3.3 OFDM无线传输系统  31-32
    3.3.1 OFDM原理  31
    3.3.2 同步技术  31-32
    3.3.3 信道估计技术  32
    3.3.4 OFDM数据交织  32
  3.4 H.264与OFDM结合的可行性分析  32-33
  3.5 方案设计  33
  3.6 本章小结  33-34
第4章 H.264和OFDM抗干扰措施结合策略  34-42
  4.1 对参数集信息的保护  34-35
  4.2 H.264的扩展模式与OFDM传输的结合策略  35-41
  4.4 本章小结  41-42
第5章 新策略下抗误码交织器设计  42-69
  5.1 无线OFDM信道衰落特性及其对视频传输影响分析  42-47
    5.1.1 无线OFDM信道衰落特性  42-45
    5.1.2 无线OFDM信道衰落特性对视频传输的影响  45-47
  5.2 基于策略的新交织方案  47-68
    5.2.1 NAL并行传输模式  48-51
    5.2.2 反馈信息的通信方式  51-57
    5.2.3 信道估计算法  57-60
    5.2.4 反馈信息的统计规则  60-62
    5.2.5 基于策略的交织方法  62-67
    5.2.6 交织规则的同步更新  67-68
  5.3 本章小结  68-69
第6章 实验结果与性能分析  69-83
  6.1 实验环境  69
  6.2 无线OFDM信道H.264视频传输仿真系统  69-71
    6.2.1 在VC++6.0中编译与调试视频编码器JM  70-71
  6.3 实验设置  71-74
    6.3.1 视频压缩编码/解码设置  72-73
    6.3.3 信道编/译码设置  73-74
  6.4 实验内容  74-75
  6.5 实验结果  75-82
  6.6 本章小结  82-83
结论  83-85
参考文献  85-88
攻读硕士学位期间所发表的论文  88-89
致谢  89

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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