小型无人机视频实时传输的设计与开发

宋飞++杨扬

摘 要随着计算机、微电子及控制等技术的快速发展，小型无人机在军事和民用领域方面得到了日益广泛的应用，通过无人机遥控接收器实时传输无人机拍摄的高清视频图像，可以有效的帮助科研人员获取数据信息，制定研究方案。本系统主要包括客户端、服务器端两部分的设计与开发。客户端主要利用无人机完成高清视频数据的采集、编码、压缩及发送；服务器端主要通过多媒体播放器完成高清视频数据的同步显示。

【关键词】小型无人机 客户端 服务器端 同步

小型無人机作为灵活的高速空中飞行器，不仅在军用、工业等方面具有一定的使用价值，而且在农业领域也具有重要的使用价值，受到许多农业部门及相关专家的高度重视。无人机实时传输高清视频图像到服务器端，可以有效的帮助科研人员获取资源信息，制定研究方案。

1 系统总体设计

本系统主要包括客户端、服务端两部分设计与开发。

（1）客户端主要利用无人机完成高清视频图像的采集，然后经过编码压缩后传输到无人机遥控接收器。

（2）在网络条件下，无人机遥控接收器通过对数据流进行封装后将其发送到指定的服务器端。

（3）服务器端通过多媒体播放器实时接收客户端发送的数据包，并将其同步显示。

2 技术方案

本系统的设计主要是基于大疆精灵4，主要包括：基于无人机数据采集的客户端、同步显示高清视频图像的服务器端。详细的设计方法如下：

2.1 客户端的设计与开发

（1）在大疆官网上进行注册，申请大疆.Android SDK密钥（key）。

（2）通过DJICamera，调用CameraReceivedVideoDataCallback（）方法获取实时传输的视频流。其回调函数返回的视频流主要是H.264视频编码格式，H.264是目前最常用的视频编码格式之一，其具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，可以工作在实时通信应用低延时模式下。

（3）利用InetAdddress封装服务器主机端的IP地址。InetAdddress的实例对象包含以数字形式保存的IP地址（如：192.168.1.1），同时还可能包含主机名（如：www.baidu.com）。InetAdddress类提供了将主机名解析为地址（或反之）的方法。

（4）创建DatagramSocket对象，DatagramSocket主要用于发送、接收数据，它主要采用UDP协议进行数据网络的传输。

（5）发送i帧，必须注意i帧iframeId 的获取。例如iframeId = dji.midware.R.raw.iframe_1280x720_p4；

（6）利用DatagramPacket 封装回调函数返回的视频流，通过DatagramSocket发送封装的数据。

2.2 服务器端的设计与开发

（1）安装VLC media player，VLC多媒体播放器支持众多音频与视频解码器及相关格式。此处通过VLC接收客户端发送的网络串流。

（2）配置VLC相关参数，第一步：打开VLC media player，点击菜单栏“工具”选项中的“首选项”，点击弹出界面左下角的“全部”单选按钮，切换到“高级偏好设置”界面，点击“输入/编解码器”下的“去复用器”选项，将其参数设置成“H264视频去复用器”。第二步：点击菜单栏“媒体”选项中的打开网络串流，输入网路URL（如：udp：@：9001），点击播放按钮，即可实时接收客户端发送的数据。

3 无人机实时传输的应用领域

结合研究领域--农业信息化，下面主要介绍无人机实时传输在农业方面的应用。

农业作为国民经济中分布区域最广泛、经营项目最复杂、受自然条件和社会经济因素影响最大的基础产业，通过利用无人机实时传输数据到服务器端能够有效的解决农业中的部分应用问题，从而促使农业信息化发展。其部分应用如下：

3.1 在区域土地规划方面

传统区域土地规划工作一直处于人工阶段，农业科技人员，通过大量调查，得到关于土地规划相关资料。部分区域由于受到地势等主观因素的影响，经常会导致获取的相关信息不准确。利用小型无人机低空飞行获取土地高分辨率图像，这样，保证了土地规划方法的科学性、针对性和先进性。

3.2 在区域农业灌溉方面

由于小型无人机采用高分辨率数码单反相机实时获取图像，可以利用Wi-FI将其图像实时传输到PC或服务器端。通过相关软件分析图像数据，从而方便、准确的测量灌溉实际作物的布局和面积，进一步计算实际灌溉水需求量，从而正确的制定灌溉水分配方案。

3.3 在森林火灾方面

森林火灾是自然灾害之一，不仅会造成森林大面积烧毁、不少野生动物灭绝或处于濒危，而且也会危机到广大人民的生命安全。无人机能够代替消防员人在火灾现场进行高空或者近距离的观察，监测，火势蔓延情况，将其数据通过网络传输给消防中心。消防中心通过分析发送回的数据，能有效的组织消防人员抗灾。

3.4 其它农业方面

可以广泛用于农业病虫害监测、农作物生长情况监测，作物生长环境监测、农业保险勘察等。

参考文献

[1]贾鹏宇，冯江，于立宝，张佳鑫.小型无人机在农情监测中的应用研究[J].农机化研究，2015（04）.

[2]陈威，郭书普.中国农业信息化技术发展现状及存在的问题[J].农业工程学报，2013（22）.

[3]高万林，李桢，于丽娜，王进.加快农业信息化发展，促进农业现代化建设[A].纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 200）论文集[C]，2009.

（通讯作者：杨扬）

作者简介

宋飞（1989-），男，四川阆中市人，学生，云南师范大学信息学院在读硕士，研究方向为农业信息化。

杨扬（1980-），男，云南省昆明市人。本文通讯作者，博士，云南师范大学信息学院讲师，2007年获得日本早稻田大学计算机硕士学位，2013年获得新加坡国立大学NGS博士学位，主要研究方向医学图像配准，地理空间信息技术，人体咀嚼系统。

作者单位

云南师范大学 云南省昆明市 650500