由于受微型无人机的载荷所限，该系统首先选用重量较轻的高分辨率模拟摄像机采集视频信号，然后利用图像编码器将采集到的模拟图像，转化生成分辨率较高的数字图像。编码后的数字图像数据量巨大，且无线通信信道的带宽有限，难以保证视频图像的实时传输，因此需要对数字视频图像进行编码压缩，在保证一定画质的前提下尽可能减少数据量。压缩工作通常可以选用软件或专用硬件来完成。然而专用编码压缩软件代码规模较大，设备要求高，且机载微处理器功能有限，使其应用受到限制。为保证系统最优功能状态，选用MPEG-4专用编码芯片对采集后得到的数字图像进行硬件编码压缩，生成MPEG-4码流，实时性好，可靠性高。模块工作和码流流向由ARM微处理器调度管理，同时，微处理器通过RS 485和摄像模块相连，传输摄像机镜头的控制信号，如变倍、变焦等。机载云台也通过RS485获得用户的远程控制信号，并通过水平和垂直方向的位置改变来响应用户的不同偾察需求。在完成数字视频侦察系统的开发后，为系统加入了基于开放的802．11协议的无线加密传输模块，为系统的安全工作带来保证，避免了无线视频系统的安全漏洞。2 硬件设计微型无人机视频处理与传输系统主要包括视频采集及处理模块、无线数据传输模块2个子系统，是整个微型无人机视频系统中的核心部分。本文视频编码器采用的编码器是ADI公司的ADV7180，它是ADI首次发表的低价格低消耗功率但提供高质量影像输出的影像编码器。在它的输入前端有阶梯状滤波器，不用为系统添加额外的滤波器。同时，ADV7180还提供了DNR／CTI的影像强化输出调整，ADLLT更独步全球提供给系统在弱信号的处理上强有力的支持，使传输的图像更加平稳。拥有智能型影像处理器的ADV7180在控制上也更为简化，只需设定少数的暂存器就可输出高质量影像，无需为影像编码器设定繁琐复杂的程序。视频压缩芯片采用的是Imagia公司的MPG-440A，如图2所示，它是针对网络视频传输所设计的MPEG-4专属芯片。MPG-440A支持高阶影像数字监控功能，包含D1分辨率、防伪水印、动态调整IP帧比率与动态调整质量，是特殊场合监控用的最佳影像处理器，可产生最小比特率并符合长时间储存要求。
主控芯片选取的是Imagia公司的MCP4010-32位RISC嵌入式微处理器，见图3。它使用．ARM 922 T核，工作频率高达200 MHz，内部带有存储器管理单元(MMU)，具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性，是视频采集和处理模块的核心，可达到D1分辨率实时编码压缩的效能。无线传输模块采用Ralink公司提供的RT2561芯片方案的无线网卡，符合IEEE 802．11b／g／n标准，传输速率高达128 Mb／s(自适应)。支持标准32位Mini-PCI接口；具有MIMO天线技术，使传输更稳定距离更广；支持Windows／Linux／WinCE等操作系统；工作频率范围为2．412～2．484 GHz；传输功率为18 dBm(典型值)。MCU4010和MCP440A如图4所示，RT2561如图5所示。
地面站采用便携式设计，主要用来接收无人机实时发送回的视频信号，并将其显示出来，包括接收天线、笔记本计算机或PDA。该系统采用的接收天线为TDJ-2400BKC-Y室外板状定向天线，其具有增益高、前后辐射比大、三维尺寸小、结构紧凑等优点，是一种高质量的室外通信天线，非常符合无人机在野外条件下的战术需求。其频率范围为2 400～2 483 MHz，增益为10 dBi，水平面波瓣宽度为110°。3 软件设计该设计采用基于Web服务器的B／S(Browser／Server)服务机制，B／S服务机制是随着Internet技术的兴起，对C／S(Client／Server)服务机制的改进，由于其先进的开发技术、优越的可管理性和可维护性及简单方便的应用模式，正成为视频监控系统最流行的应用方式。它能将地面站的视频侦察系统控制、侦察视频浏览、开关量的控制、摄像云台控制等在IE浏览器中予以实现，不用另行安装软件，使视频侦察系统的操作、配制简单化，实现了跨平台性，客户端在普通PC机、PDA等操作系统上均能运行，非常适合战术无人机的野外作业。下面分别介绍本系统服务器端和客户端的主要功能：(1)服务器端主要功能：响应Web连接服务，采集视频数据，通过网络传输数据。(2)机载微处理器作为服务器，响应客户端的连接请求，并提供ActiveX控件的下载，利用Linux视频子系统提供的API函数编写数据采集代码，接收MPG-440A传送的MPEG-4格式二进制视频数据。将接收到的数据整理后，通过Socket通讯以组播方式通过网络发送到浏览器客户端。(3)客户端部分的主要功能：连接机载Web服务器并下载ActiveX控件。(4)为了减轻视频服务器客户端操作的负担，提高软件升级和维护的方便性，设计中将地面站的视频图像接收和视频图像显示部分封装在ActiveX控件中，在运行Linux的ARM串台上移植嵌入式Web服务器Boa，响应地面站的连接请求，并将ActiveX控件嵌入到网页中发布。地面站通过浏览器访问Web服务器时，ActiveX控件就会经过网页传输到客户端并自动下载安装。一旦视频侦察系统服务器端部分和ActiveX控件建立通信，就可通过Socket进行视频数据的组播传输，实现远程实时监控。4 飞行实验该系统在某战术无人机上进行了搭载飞行试验，飞行高度约为200 m，摄像镜头的视角45°，平均飞行速度约为15 m／s。发射模块将摄像头拍摄到的数字视频信号实时发送回地面，通过浏览器显示的视频截图如图6所示。机载飞行试验表明，在3 km范围内，机载摄像与无线传输系统能较好地完成MAV摄像和传输任务，该系统尺寸小、重量轻、功耗低、工作稳定，满足MAV有效载荷的基本要求。但由于无人机本身的重量轻，惯性很小，在低速飞行状态时，气流扰动和机体本身的振动对摄像和传输的质量有影响，还需适当采取减振措施，减少图像在传输过程中产生的抖动。
5 结语本文设计的基于ARM的嵌入式微小型无人机无线数字视频传输系统，包括硬件设计和Linux下的软件设计。该系统在MCU4010嵌入式微处理器的协调和调度下统一工作，采甩专用MPEG-4音视频编码芯片MPG-440A将采集生成的数字视频予以编码压缩处理，稳定可靠，成本低，采用B／S结构设计，以组播方式传输，节省系统资源，易于维护，升级方便，使用简单。通过机载实验证明该系统基本满足微小型无人机的要求，能够做到实时传输回无人机侦察范围内的视频图像。