面向無人機視頻傳輸?shù)脑鰪妭鬏敿夹g(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、無人機一般工作在室外空域，具有移動性高的特點，這決定了其經(jīng)常面臨大尺度衰落信道環(huán)境，數(shù)據(jù)鏈路錯包、丟包頻繁。因此，基于傳輸層協(xié)議(TCP)的無人機視頻傳輸面臨著吞吐率受限、時延較大的問題。這一問題很大程度上又是因為TCP協(xié)議本身的設(shè)計導(dǎo)致的。
　　TCP協(xié)議中，接收端通過反饋ACK來告訴發(fā)送端某個報文的丟失，然后發(fā)送端據(jù)此重傳相應(yīng)的報文。對于無人機視頻傳輸?shù)葘崟r性要求很高的應(yīng)用來說，丟包反饋重傳耗時太長。不僅如此，TCP將丟包看做

2、是鏈路出現(xiàn)擁塞的標(biāo)志，然后啟動相應(yīng)的擁塞控制算法，降低傳輸速率?？紤]到有線網(wǎng)絡(luò)中極低的誤碼率、擁塞是丟包的主要原因，這一機制是適用的。然而對于無人機來說，由于天氣、障礙物、多徑干擾等各種因素，TCP丟包率比在有線網(wǎng)絡(luò)中大得多，且丟包多由遮擋、傳輸錯誤導(dǎo)致。傳統(tǒng)TCP無法鑒別擁塞丟包和非擁塞丟包，不分區(qū)別地頻繁啟動擁塞控制算法，降低數(shù)據(jù)發(fā)送速率，將導(dǎo)致TCP無法充分利用可用帶寬，減小無人機視頻傳輸?shù)乃俾?，增大傳輸時延。因此，有必要改進標(biāo)準(zhǔn)

3、TCP協(xié)議以提高基于TCP協(xié)議的無人機視頻傳輸?shù)男阅?。網(wǎng)絡(luò)編碼的出現(xiàn)對于解決這一問題給出了一個思路。通過在發(fā)送端冗余編碼，可以一定程度掩蓋鏈路中出現(xiàn)的丟包，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，降低時延。
　　本文分析了基于TCP協(xié)議的無人機視頻傳輸所面臨的問題，并指出問題核心是TCP協(xié)議在面對有損信道時的低效，本文也對近些年來改善有損信道中TCP性能的相關(guān)工作進行了梳理，并介紹了網(wǎng)絡(luò)編碼原理，尤其是隨機線性網(wǎng)絡(luò)編碼，對batch-coding

4、和pipeline-coding進行了比較，結(jié)合無人機視頻傳輸應(yīng)用場景，分析了其優(yōu)缺點。在以上基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了流水線編碼TCP協(xié)議，并將其移植入嵌入式設(shè)備。在模擬丟包網(wǎng)絡(luò)中，對流水線編碼TCP進行性能測試，與TCP-Reno協(xié)議進行性能對比。在了解編碼TCP協(xié)議不足的基礎(chǔ)上，對其做了進一步改進，以更好地適應(yīng)無人機視頻傳輸應(yīng)用場景。提出了前向重傳機制以應(yīng)對一個RTO內(nèi)的連續(xù)丟包;提出了一種新的自適應(yīng)冗余度算法以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)的變化;設(shè)計補償重