远程视频及控制信息实时网络传输系统的开发研究

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在网络控制系统中由于网络的介入,不可避免的带来了一系列的问题。由于目前网络有限的带宽、Internet的分组丢失率、网络异构性以及网络延迟等多种因素的影响,使实现实时准确地进行网络控制系统的信息传输有特别重要的意义。在参考了大量国内外网络实时信息传输方法的基础上,综合考虑了信息编码、传输、解码恢复,设计出应用于网络控制系统中实用的实时信息传输方案。首先,基于粒子群优化算法(PSO)基本原理,考虑到网络控制系统对实时信息传输的要求,给出包含延迟、延迟抖动、带宽、丢包率和最小花费五个约束条件在内的异步模式的PSO求解QoS组播路由问题的算法。该算法首先给出数学模型,设计适应度函数,再给出受限的网络模型,通过PSO最大化适应度函数来求解最优Steiner树。仿真结果表明,与传统的遗传算法和同步模式的粒子群优化算法相比,该算法有较好的收敛速度和寻优效果。其次,考虑到当解码端检测到误码或丢包时,必须立即向服务器发送RR包,对实时信息传输的核心技术之一的RTP协议进行了软件优化,使得编码端能够动态地调整编码参数,实时地适应网络的动态变化。最后,对视频信息的编码,设计出优化的MPEG-4方法,使图像的质量有所提高;对控制信息的编码,提出了一种简单,高效的数据编码方式,可根据实时的现场视频确定更为精确的控制命令,并进行传输。与传统的实时信息传输方案相比,本方案在现有网络带宽等条件下,在权衡考虑可靠性和低延迟的基础上,使信息传输的实时性和准确性有明显的改善,是实现网络控制系统信息传输的一个有特色的新方案。
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