一、方案背景
在水利、应急、生态等关键领域,直观、实时的现场画面是决策的核心依据。然而,森林、偏远水库、野生保护区等地处信号盲区,传统视频监控因依赖地面网络而无法部署,人工巡检又面临成本高、风险大、时效差等困境。
即使采用普通图像回传,受限于窄带宽、高资费、间歇性连接等特性,高清图像传输效率极为低下且图像画面失真。
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如何在极低带宽下实现高保真图像回传?
磐钴智能推出的低轨卫星图传系统,以自研渐进式图像压缩算法为核心,构建了一套适用于弱信号、窄带宽、全场景的可视化监测解决方案,真正让看不见的地方被看见。
野外无人值守卫星图传系统已成功入选《2025年度广东省水利先进实用技术重点推广指导目录》,其技术先进性与水利场景实用性获权威认可。
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二、系统核心
系统的核心在于磐钴智能自主研发的渐进式图像压缩算法。它并非简单的图像压缩,而是针对卫星通信特点量身打造的一套完整的数据处理范式。
1、极高压缩比,适应窄带信道
在保证关键信息不丢失的前提下,算法能对原始图像实现最高1000倍的有效压缩。
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采用自适应高压缩比策略,压缩后图像数据按渐进顺序进行二次封装,封装协议中包含帧头和帧计数信息,可支持应用层数据包重传,最优化利用宝贵的信道带宽,实现窄带宽下抗误码、高压缩比图像传输。
2、渐进式传输,保障核心信息优先
与传统全有或全无的传输方式不同,算法具备智能分层与渐进传输能力。它会将图像数据解析为不同的优先级层次:
第一层(关键层)
包含图像轮廓、核心目标、关键特征等最低数据量的概要信息,率先传输。
后续层(增强层)
包含更多细节、纹理和色彩信息,按序传输。
这样,指挥中心在收到第一层数据后,即可在数秒内识别画面中是否有船只、水位是否超限、是否有非法入侵等关键信息,实现秒级关键态势感知。
随后,图像质量随着数据包的补充而逐步清晰、完善,直至高保真还原。
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3、智能分包与抗误码重组
算法自动将压缩后的数据流,智能分割成适合卫星短报文或窄带数据信道传输的独立数据包。
发送端在正常的报文序列中合理加入冗余编码报文,接收端通过这些编码报文解码产生丢失的原始报文,从而避免了丢报重传所带来的时间损耗。
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即使传输过程中有个别数据包丢失或出错,系统也能最大限度重组图像,确保信息的最终完整性。
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三、核心架构与工作流程
1、整体架构
系统由前端采集终端、核心传输网络、后端管理平台三部分组成,形成闭环式监测体系:
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(1)前端采集终端
包括野外摄像机、边缘计算网关PE10、太阳能供电模块及各类可定制传感器,负责现场图像采集、初步处理与数据封装;
(2)核心传输网络
依托低轨卫星物联网,承担前端与后端的数据交互任务,解决无信号区域通信链路问题;
(3)后端管理平台
即钒星物联网管理平台,负责数据接收、图像还原、实时展示、策略配置与设备管理,为指挥决策提供支撑。
2、工作流程
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(1)图像采集
前端卫星图传哨兵按预设策略定时定点拍摄现场画面,可根据需求接入温度、湿度、红外等传感器数据,丰富监测维度;
(2)智能压缩
内置渐进式图像压缩算法,对原始图像进行高倍率压缩处理且优先保留核心信息;
(3)卫星传输
压缩后的分包数据通过低轨卫星物联网发送至地面后端平台,大幅降低对卫星带宽的占用,节约传输成本;
(4)无损还原
后端平台接收数据后,通过多包组合与补偿技术完成图像解压还原,生成高保真画面;
(5)管理应用
还原后的图像与传感器数据在平台可视化展示,用户可制定回传策略、远程调控设备,为监测决策提供直观依据。
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渐进式图像压缩算法示意图
四、方案亮点
1、极致压缩,高效传输
搭载全国领先的渐进式图像压缩算法,最高1000倍压缩倍率,在窄带宽条件下实现图像快速回传,显著节约卫星流量成本,解决低轨卫星带宽受限难题。
2、智能识别,多维监测
默认定时定点拍摄固定画面,还可选配识别算法,实现对特定目标、异常情况的智能识别与预警,结合多传感器数据,构建全方位监测体系。
3、低耗续航,适应野外
采用太阳能电池供电,适配野外无外接电源场景,可长时间稳定作业,无需频繁维护。
4、灵活定制,场景适配
支持接入各类传感器,可根据用户需求定制回传频率、拍摄时段等策略,适配国家公园、偏远水库、野生保护区等不同监测场景。
5、操作简便,性价比高
设备部署后即可按预设策略运行,后台管理平台操作直观,无需专业技术团队维护,大幅降低应用门槛。
五、应用案例
广东某小水电站部署低轨卫星图传系统,实现无信号、弱信号区域的实时监控与数据回传。
系统通过太阳能供电维持低功耗运行,一经部署即可无人值守长时间稳定工作,不仅精准采集水电站运行所需各类参数,还能在传感器数据异常时快速回传现场高清照片,为故障辅助判断提供直观依据。
卫星通道既弥补了传统通信手段的覆盖局限,又强化了紧急情况下的通信与指挥能力。系统内置渐进式图像压缩算法,大幅节约卫星流量,实现数据高效传输,成为保障水电站安全稳定运行的便捷高效监测方案。
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后台回传图
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后台回传图
六、应用领域
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野外生态监测
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水库监测
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水利防汛监测
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电力覆冰监测
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森林防火监控
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海洋管控
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