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卫星物联网终端的图像传输分析

摘要：与传统物联网不同的是，卫星物联网依托的是航天技术，通过社会

以及资本资源的支持，更大程度上实现全球万物互联。想要实现卫星物联网图

像传输，卫星物联网终端在其中起到的作用至关重要，需要了解其特性和作

用，在通过现行的图像压缩算法支持，确定适应性最强的图像传输策略，提高

图像传输质量，本文就此进行了简单的分析。

关键词：卫星物联网；终端；图像传输；图像压缩

对于海洋船舶监控、集装箱跟踪、防火以及智慧农业等无法通过建立地面

基站来加入物联网的特殊情况，卫星物联网便是一种非常可行的手段。卫星物

联网能够真正的做到全球覆盖，彻底打破了传统物联网建设受到的空间限制，

可根据需求来灵活设置传感器，且对外部因素有着更强的抵抗力，可实现全天

候作业，可根据需求提供持续的网络连接。基于卫星物联网的图像传输，要有

可行的图像压缩算法为基础，掌握卫星物联网应用终端特性，确定最合适的图

像传输策略。

一、卫星物联网终端图像传输分析

卫星物联网是以多波束星载天线技术为基础，确保系统具有高容量，并满

足海量终端连接要求，来为全球范围内大量的运动目标提供持续的网络连接服

务。对卫星物联网终端图像传输要求进行分析，需要选择合适的图像压缩算法

对图像数据进行预处理，然后再发送端由分包协议将压缩后的图像数据包分割

成多个小数据包，以此来适应卫星物联网传输要求，全程需要进行多次发送。

接收端会连续收到多条报文信息，全部接收后再将其做拼包处理，最后对完整

压缩图像数据进行解码重构。但是在实际操作中可以发现，卫星通信多为不可

靠通信连接，没有链路层回执，当需要进行卫星物联网终端图像传输时，多条

报文的连续传输后，有很大的概率会传输失败。面对常见的分包、数据包结

构、数据传输过程中控制协议等需求，多会通过停止等待以及连续ARQ等私

有协议来提供保证，以确保能够及时完整的接收到所有的报文信息。但是此

[1]

种处理方法不可避免的会使得协议宽带消耗增加，传输延时更加严重，使得卫

星物联网终端的应用性被大大的削弱。

另外，卫星物联网终端还具有发射功率高、数据传输时间久以及能耗大等

缺陷，为更好的满足图像传输需求，就需要对其做进一步的小型化以及低功耗

研究优化。加上应用终端往往没有人员维护，需要在设定好的电池容量下，持

续较长时间的连续作业。目前卫星物联网应用终端中超过一半以上的电量均被

卫星通信模组所消耗，存在着无线链路长、无线环境复杂、接入流程到稳定传

输状态时间久以及系统调度周期间隔大等特点。为提高卫星物联网终端的图像

传输效率，便要研究减少卫星传输的占空比，将终端功耗降低，使其具有更高

的应用性。

三、卫星物联网终端图像传输策略

1.图像压缩算法

图像压缩应用最多的是JPEG与JPEG2000格式，且JPEG多用于数字图

像有损压缩，如数码摄影的图像。可以根据需求灵活调整压缩大小，以及能够

从存储大小以及图像质量之间确定最有利的条件。JPEG标准算法压缩比为

10:1，同时图像质量损失少。JPEG2000不仅是常用的一种图像压缩格式，同

时也是一种编码系统，设计的初衷是在小波变换方法的支持下，替换掉离散余

弦变换JPEG标准。两种图像压缩方法的基础均是人类心理视觉系统的感知

[2]

模型，基于图像内像素相关度完成压缩处理。但是在应用场景方面存在较大的

缺陷，无法进行针对性的算法优化，无法直接应用于卫星物联网终端图像传输

中，还需要结合卫星传输特性，就通信需求以及应用场景进行相应的算法调

整。

2.在感兴趣区域特征提取下压缩传输

结合卫星物联网终端采集图像的时域变化特点，来提取图像感兴趣区域的

特征，能够更大程度上对待传输的图像进行压缩处理。这样在遇到部分需要传

输整副图像的需求时，图像就可以通过算法被划分成感兴趣区域和背景区域两

部分，然后应用JPEG2000压缩背景区域，感兴趣区域则可进行高精度乃至无

损编码，结合整副图像传输，便可保证图像传输的完整性，排除感兴趣区域信

息丢失的可能性。图像中划分出来的感兴趣区域，可将其看做成时域上的不

变，这样在面对固定不变的监控图像时，就可应用差值法，对应的便是减去当

前图像的前一张图像。假如图像内存在变化区域，便能够得到