基于光纜的水下視頻和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研制.pdf

1、隨著人類社會(huì)不斷的發(fā)展，陸地上可用資源變得越來(lái)越少，人們不得不把海洋作為新的研究對(duì)象。占地球表面積70%以上的海洋中，蘊(yùn)藏著大量的生物資源和礦產(chǎn)資源，特別是在深海和遠(yuǎn)洋海域尚有諸多寶貴資源沉睡在人類的視野之外。如何快速合理地勘探和開(kāi)發(fā)這些資源成為人類必須解決的重大課題。
　　與陸地資源的勘探和開(kāi)發(fā)不同，在深海資源的勘探和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，人們無(wú)法直接看到整個(gè)過(guò)程的實(shí)時(shí)狀況，必須要借助深海攝像系統(tǒng)來(lái)對(duì)水下環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，以便正確、快

2、速地完成水下作業(yè)。針對(duì)深海攝像系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于光纜的水下視頻和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它由光纖通信系統(tǒng)、水下嵌入式采集控制系統(tǒng)和甲板監(jiān)控界面等三部分組成。光纖通信系統(tǒng)分為水下和甲板光纖通信模塊兩個(gè)部分，它提供兩路視頻圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并為水下嵌入式采集控制系統(tǒng)和甲板監(jiān)控界面提供透明數(shù)據(jù)通道。水下嵌入式采集控制系統(tǒng)根據(jù)下行的水下設(shè)備控制命令打開(kāi)或關(guān)閉水下攝像機(jī)、照明燈和高度計(jì)等水下設(shè)備，還要定時(shí)采集系統(tǒng)電壓和拖體姿態(tài)等狀態(tài)信息，并將它們

3、打包發(fā)送給甲板監(jiān)控界面。甲板監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)了兩路視頻圖像和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，水下設(shè)備控制命令的發(fā)送，視頻的存儲(chǔ)和回放等功能。
　　本文主要的工作分成4個(gè)部分：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和整機(jī)系統(tǒng)調(diào)試。
　　根據(jù)深海攝像系統(tǒng)的需求，本文首先為水下視頻和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)制定了系統(tǒng)方案；然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)，光纖通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括視頻處理電路、并串轉(zhuǎn)換電路、光電轉(zhuǎn)換電路和PECL與LVDS電平轉(zhuǎn)換電路

4、等，水下嵌入式采集控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括水下系統(tǒng)供電電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和傾角測(cè)量電路等；接著對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，光纖通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括視頻和數(shù)據(jù)幀的復(fù)分接設(shè)計(jì)、8B/10B編解碼設(shè)計(jì)、曼徹斯特編解碼設(shè)計(jì)等，水下嵌入式采集控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括通信協(xié)議的制定和模擬信號(hào)采集與處理等；甲板監(jiān)控界面主要包括視頻和監(jiān)控參數(shù)的顯示，以及下行設(shè)備控制命令的發(fā)送；最后介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程。
　　本文為深海攝像系統(tǒng)研制了一套基于光纜的水下視頻