无线视频传输系统

无线视频传输系统（共12篇）

无线视频传输系统 篇1

1 引 言

随着无线通信技术和视频压缩技术的迅速发展,使得无线视频传输成为人们研究的热点。目前的短距离无线通讯技术有蓝牙、红外、IEEE 802.11无线局域网技术、HomeRF家用无线局域网技术、Zigbee技术和UWB技术等。与其他技术相比,蓝牙具有成本低、功耗低、体积小和应用范围广泛等特点[1],但其带宽有限,而视频信息的数据量十分惊人,要实现无线视频传输,必须对视频信息进行压缩编码。现有的视频压缩标准如MPEG-4,H.263和H.264等都可以满足无线实时视频传输系统的要求。

基于以上考虑,本文设计了一个无线视频传输系统,说明了该系统的硬件架构和软件设计,并进行了实验测试和数据分析。

2 硬件架构

系统硬件的实现方案为:发送端由摄像机,专用视频编码芯片、OMAP5910和蓝牙模块CLASS1(BC04)等部分组成。该蓝牙模块,发射功率约为100 mW(20 dBm),支持蓝牙2.0+EDR协议,最高传输速率为3 Mb/s,传输距离可达100 m,天线是普通的微带天线。

视频编码部分使用专用视频编码芯片。该芯片通过USB口供电和传输数据,输出的视频码流可以是MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4,MJPG或者H.263格式,输出图像的分辨率范围为64×64~720×576,而且可以根据具体需要修改相应寄存器和编码参数的设置。

对于TI OMAP5910 SoC,其主要作用是运行嵌入式Linux操作系统,配置专用视频编码芯片上的控制寄存器,初始化蓝牙模块,运行和蓝牙协议栈相关的应用程序。该SoC有32 MB的SDRAM以及4 MB的FLASH。SDRAM用来运行操作系统,应用程序以及文件系统,FLASH用来存储内核镜像文件和文件系统。OMAP5910 SoC中的ARM925MPU可满足控制和接口方面的处理需要[2]。

接收端由蓝牙模块CLASS1(BC04),PC主机和显示器组成,系统构架如图1所示。

工作过程为摄像机将外界图像转换为视频信号,将视频信号传递给专用视频编码芯片得到标准的MPEG-4,MJPEG等格式的码流,然后再将编码后的码流存储到OMAP5910的SDRAM中,最后通过蓝牙模块CLASS1(BC04)发送出去。接收过程为发送的逆过程,通过蓝牙模块CLASS1(BC04)接收到码流数据,PC主机部分再进行存储、解码等处理,最终将解码后的图像送到显示器进行显示。

3 软件设计

3.1 蓝牙协议的软件实现

和许多通信系统一样,蓝牙的通信协议也采用层次式结构。蓝牙协议可以分为4层[3],即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和可选协议层。蓝牙的核心协议包括基带协议(Baseband)、链路管理协议(LMP)、逻辑链路控制与适应协议(L2CAP)以及业务搜寻协议(SDP)四部分;电缆替代协议层包括基于TS 07.10的RFCOMM协议;电话控制协议层包括TCS二进制、AT命令集;可选协议根据不同的应用可以包括很多,例如PPP,UDP/TCP/IP,OBEX,WAP,vCard,vCal,IrMC以及WAE等。

除上述协议层外,规范还定义了主机控制器接口HCI(HostControl Interface),他为基带控制器、链路管理器、硬件状态和控制寄存器提供命令接口。以HCI作为分界线,将蓝牙协议分为底层和应用层。通过HCI来实现底层和应用层的连接。

蓝牙通信的具体实现方案有多种,既可以全部由硬件芯片来实现,也可以采用硬件和软件结合的方法。本系统采用硬件和软件相结合的方法,其中基带和链路管理由蓝牙模块CLASS1(BC04)实现,并通过HCI交互;L2CAP和SDP等采用软件实现。蓝牙软件协议栈在系统中的实现如图2所示。蓝牙视频码流的发送是当发送端和接收端建立ACL链接后,通过SPP(Serial Port Profile)层应用框架进行传输。

3.2 发送端的软件设计

发送端的软件包括嵌入式Linux操作系统,蓝牙软件和其他应用程序。根据发送端的硬件架构和数据流动方向设计的软件流程图如图3所示。发送端首先将FLASH中的内核镜像文件解压到SDRAM中,并运行操作系统,然后初始化蓝牙模块和配置专用编码芯片,当和接收端建立好ACL链路后,发送端分为两个进程,一个用于采集数据和编码,另一个用于码流的转存和发送,整个系统开始工作。应用程序主要是配置专用视频编码芯片来实现不同的视频编码模式,参数的设置必须和蓝牙的传输速率匹配,图像传输的实时性才能得到保证。

3.3 接收端的软件设计

接收端的软件包括MPEG-4解码程序,MJPEG(运动的JPEG图像,即一张张的JPEG图像的连续播放)解码程序和蓝牙协议栈等相关程序。接收端的简易流程图如图4所示。接收端首先初始化蓝牙模块,根据发送端蓝牙模块的地址与发送端建立ACL链路,然后向发送端发送消息,接收码流数据,并解码和显示,整个通信系统建立起来。

通过多线程技术实现了蓝牙接收数据和视频解码的同步运行,主程序包括蓝牙接收数据线程和解码(包括视频显示)线程。由于在Linux系统中一个进程中的线程之间可以共享一些全局变量,这样通过设计全局的缓存就可以实现解码线程和蓝牙数据接收线程之间数据的交换。由于解码器的速度大于蓝牙接收数据的速度,可以在解码函数中增加一些必要的等待语句(主要是等待码流数据),来实现两个线程之间的同步。接收端的线程如图5所示,在创建解码线程前,先进行视频模式的选择,根据不同的视频模式,创建解码线程时调用不同的解码函数。

4 实验结果和分析

系统传输速率的测试,当发送端不停地发送数据,而接收端只进行数据的接收、速率统计,而不进行解码时,特定位置上的传输速率如表1所示,整个测试过程是在空旷地进行的,取多次数据的平均值,通信距离可以达到110 m,增大蓝牙模块的发射功率和天线的增益可以进一步提高蓝牙的传输距离。

通过表1可以看到,80 m范围内传输速率都比较稳定,在1.1 Mb/s左右。随着距离的增加,传输速率在80 m后下降比较快。在距离100 m时传输速率也能达到803 kb/s。但是蓝牙模块CLASS1(BC04)理论上能达到3 Mb/s的传输速率,实际上在80 m内的最高传输速率为1.2 Mb/s左右。在传输速率方面,研究发现蓝牙传输的每一包的数据量的大小对速率影响比较大。当每一包的数据量的大小为1 510×8 b时传输速率不到1 Mb/s。当每一包的数据量的大小为3 040×8 b时,传输速率最高可以达到1.2 Mb/s左右。

最终通过配置专用视频编码芯片实现了三种模式的实时视频传输:模式1:采用MPEG-4编码,图像分辨率为352×288,传输的速率为512 kb/s,帧率为30 f/s;模式2:采用MPEG-4编码,图像分辨率为496×384,传输的速率为768 kb/s,帧率为30 f/s;模式3:采用MJPEG编码,图像分辨率为640×480,帧率为2 f/s,此种模式的传输速率主要受信道影响,不用配置。在发送端与接收端距离为20 m时进行测试,主观图像质量非常好,三种视频模式下的实验结果如表2所示。

对于模式1和模式2,延迟时间都在100 ms以内,基本上满足实时性的要求。模式3的传输数据量比较大,图像质量比较高,但帧率比较低,延迟较大。

当发送端与接收端距离为100 m时,进行测试,得到的实验数据如表3所示。此时模式1和模式2图像质量也比较好,实时性也很好。但模式3丢包严重,图像质量比较差,与其传输的数据量太大有关。

关于图像质量方面,由于无线信道是一种时变信道,存在多径衰落,位差错率很高;压缩后的视频流是可变速率的,在网络拥塞或数据突发时,丢包严重;当前广泛应用的低码率视频应用中的视频压缩标准,如H.263/H.26L/H.264、MPEG-2/4等,使用预测编码和可变长度编码去减少帧间的时间和统计冗余,这些措施可增大压缩率,但会造成视频信号受传输错误的影响[4]。

对于模式1和模式2,码流格式为MPEG-4,由I帧(intra-frame)和P帧(inter-frame)构成。I帧是独立编码的,没有采用任何参考帧,可独立解码,每隔一定时间出现一次;P帧是当前帧和前面的P帧或I帧的差值编码构成的。如果编码时全是I帧,很少会出现图像花的情况,但由于I帧的数据量比P帧的数据量大,传输的帧率不会太高,但P帧数量如果太多,尽管帧率可以提高,但P帧使用预测编码,一旦出现丢包现象,图像质量会严重变坏,直到I帧才可以恢复。经过测试两个I帧之间有5个P帧可以得到最佳的图像质量和很高的帧率。对于模式3,码流格式为MJPEG格式,可以认为每一帧都为I帧,传输的数据量较大,但图像质量比较高。

5 结 语

本文对无线视频传输系统的硬件架构和软件设计都进行了详细地说明,实现了三种视频模式,前两种模式使用MPEG-4编码,延迟只有100 ms,实时性达到了要求,传输距离可以达到100 m,帧率能达到30 f/s。模式3使用MJPEG编码,图像质量比较高,帧率可以进一步提高。本文还探讨了影响图像质量和传输速率等因素,当接收端不进行解码时的最高传输速率为1.2 Mb/s。本系统成本低、图像质量高,可以应用到视频监控,多媒体娱乐等许多领域。

参考文献

[1]马建仓,罗亚军,赵玉亭.蓝牙核心技术及应用[M].北京:科学技术出版社,2003.

[2]OMAP1510 Multimedia Process Technical Reference Manu-al[EB/OL].2002.

[3]Bluetooth Special Interest Group.Bluetooth SpecificationVersion 2.0+EDR[S].November,2004.

[4]陈敏.网络实时视频传输研究[D].广州:华南理工大学,2004.

[5]刘嘉,庄奕琪,汤华莲.蓝牙视频传输系统设计[J].现代电子技术,2006,29(17):18-20.

[6]鲍立,庄奕琪.基于蓝牙的MPEG-4无线视频传输研究[J].电子科技,2003(23):36-38,40.

[7][美]Jerry D G.多媒体数字压缩原理和标准[M].李煜晖,朱山风,段上为,等译.北京:电子工业出版社,2000.

[8]沈兰荪,田栋.无线视频传输技术的发展[J].电子技术应用,2001,27(1):6-9.

[9]李建,别红霞.H.263无线视频传输的关键技术改进[J].计算机工程与应用,2006,42(3):152-154,160.

无线视频传输系统 篇2

船舶3G/4G

一、行业背景

近年来，随着我国水运事业的飞快发展，各种船舶视频监控系统也随之兴起，逐渐被开发并应用于水路运输的监控管理中。伴随着一个行业的兴起，与之相关的问题也相应出现。水上运输所暴露出的头等问题就是水上安全问题。船舶视频监控系统，是现今科技解决此问题的最重要、最先进、也是最行之有效的办法之一。

客运船舶的客舱是船舶航行安全的关键所在，需要连续巡视客舱的情况，船舶视频监控系统紧密结合现代化船舶发展的趋势，实现了船舶的网络化监控和全船数据资源的共享，更加减少了人力重复劳动的资源性浪费，从而能最大程度的提高船舶航行的安全性、可靠性和经济性。

当船舶在航行遭遇突发事件时，北斗卫星定位系统能及时准确的发回船舶具体位置和求救信号。同样公司通过定位系统亦可了解船舶所处位置，便于调度指挥。通过远程视频监控系统实时了解船上动态，减少财产损失、保障生命安全，为水上交通安全提供有力的支持和保障。使船舶动向尽在掌握之中。船舶红外监控系统及透雾监控系统的使用，同样减少了因夜幕与重雾影响下造成的事故发生，更能充分提高船舶的航班次数，从而达到节约成本，增加利润的最终目标。

二、需求分析

船舶基本上都未安装移动视频管理系统，因此企业无法对监守自盗、超载、违规操作做到有效的监管，因此需要移动视频监控设备来填补管理空缺。在船舶公司中，公司管理层、船运人员关心以下问题：

1、如何有效的督促船长严格按照规章操作、安全航行，提高船舶的安全性，2、如何有效保证人员的安全性，防盗行为；

3、能否了解船舶航行信息，以及目标位置；

4、及时与船舶工作人员对话，或者对船舶广播（如暴雨强风小心航行等）；

5、如何增强船舶调度功能，对突发事件即时进行应急相应等。通过安装移动视频录像管理系统后，通过3G/4G传输监控，可以对船上工作人员违法操作做到有效的监控；超载等行为做到有效的记录；对船内等突发事件实时报警，但发生如暴雨、强风时，可以通过对讲或广播及时与船上取得联系，做好防护措施。包括本地录像资料都可以作为证据，用以处罚或移交公安等部门。

控中心。当发生意外或紧急情况时，船舶管理人员可以随时了解发生事故船舶的目标位置，可以及时做出指示、安排。同时也提升了船舶的调度能力。

三、系统结构

基于用户对船舶监控的实际需求，本移动视频系统分为前端船舶监控系统、通信链路、监控管理平台三大部分。

前端船舶监控：系统包括移动视频录像机、监控摄像机、液晶显示屏、对讲耳机、北斗/、3G/4G(EVDO/WCDMA/TD-SCDMA/TD-LTE)等；

通讯模块移动视频录像机做为前端系统的核心设备之一，主要是承担船舶前端所有设备接入，将摄像机采集到的船内外情况、北斗/模块接收到的经纬度信息经过编码压缩存储在本地，同时通过3G/4G网络传回中心。

通信链路：包括3G/4G无线网络、后台指挥中心以太网络，3G/4G网络的选择有三种：电信、联通、移动，只需要购买提供3G/4G无线网络公司的SIM卡，并安装在机器里，配置好拔号参数就实现了3G/4G无线网络传输，通过开通的无线网络主机就将前端采集的数据传输到中心。

监控管理平台：监控管理平台包含监控器件及地图定位、流媒体、数据库、应用服务器等一系列服务群，可以根据需要在集团公司、分公司等场所建设多极监控平台，级别间逻辑关系根据需求灵活配置。监控管理平台是架设在中心监控机房，设置平台服务器集群及管理电脑，监控中心平台可在电子地图上随时掌握全部船舶的所在位置和行驶情况，并可随时调用任意船舶的监控图像，以便对船舶进行管理。

四、方案建议书

1、系统功能

本方案综合运用最新的3G/4G无线视频监控技术及北斗/卫星定位技术，对船舶进行全方位、立体化、智能化的安全监控，实时了解船舶的运行状态，一旦出现状况甚至重大事件，有利于及时做出判断并采取措施，极大的提高了应急响应的速度，将可能的损失降到最小。移动3G/4G视频监控系统，主要由4大部分组成，包括智能北斗/卫星定位系统、3G/4G无线视频监控系统、监控系统平台和移动硬件设备。

◆ 智能北斗/卫星定位系统——移动设备通过北斗/模块，获取船舶当前的位置信息，包括当前经纬度、当前速度、当前工作速度矢量方位角、当前时间等，通过配套的监控系统平台，结合GIS电子地图，对船舶进行准确的定位，并对船舶进行一系列的北斗/移动管理和安全监控功能。这里使用现有的北斗/全球定位系统。

◆ 3G/4G无线视频监控系统——移动设备内置3G/4G模块（WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/TD-LTE），通过网络实时把船舶状态、视频等信息传至监控中心；同时可获得监控中心的各种命令。

通过3G/4G无线网络将船舶内、外的实时视频、其它信息传输到监控中心，让监控中心能实时了解到船舶内外的现场视频状况，并可对视频进行录像等各种管理。

◆ 监控系统平台——监控系统平台为整个监控系统的核心。管理调度：所有船舶的视频、北斗/信息、报警信息、录像管理、用户权限管理等，全部由系统平台来完成操作和管理。

◆ 移动设备—— 移动设备是安装在船舶上，设备包含音视频采集模块、音视频编解码模块、北斗/数据采集模块和3G/4G传输模块等。

 录像：从摄像头获取模拟视频信号，数字化后，压缩成两个数据流：分辨率、帧率高的图像存储于本地硬盘或SD上，作为证据保存，分辨率、帧率低的图像用于网络传输，可以实时查看。 报警：通过移动侦测监控目标区域，当发生变化时，会将报警信息，通过网络传至监控中心。

一旦出现状况甚至事件，可以快速的调取现场情况，及时了解情况，并做出对策。将可能的损失降到最小。

 轨迹：北斗模块，获取船舶当前的位置信息，包括当前经纬度、当前速度、当前工作速度矢量方位角、当前时间。实时了解船舶航行信息，以及船舶历史航行路线等，有效的督促船长严格按照规章操作、安全航行，提高船舶的安全性，对超速、超载等情况取证，做处罚凭证；

 无线传输：内置3G/4G模块（WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/TD-LTE），实时把船舶状态、视频等信息传至监控中心；同时可获得监控中心的各种命令。还能通过IP通话及时与船舶工作人员对话，或者对船舶广播（如暴雨、强风小心航行等），增强船舶调度功能，对突发事件即时进行应急相应等；

 监视：可选用LCD显示屏作为船舶终端的显示设备，显示监控画面，回放历史录像。

 宽电压输入：移动监控终端的供电采用船舶电源，为防止电源波动对设备的影响，采用8-36V的宽电压输入，保证设备的稳定运行。

2、系统图示 1）、船舶前端组网图

航行中的船舶安装移动视频录像机，外接4个摄像头，移动视频录像机通过3G/4G网络传送前端信息，监控中心能够对船舶内外的视频进行实时监控。由于采用双码流技术，本地录像可以采用D1、CIF分辨率，网络传输采用CIF、QCIF分辨率。

除了网络查看，还可以把存储介质取下后直接通过USB口在电脑上查看高品质录像文件，并可进行一系列查询等操作。2）、平台网络示意图：

管理平台包含监控器件及地图定位、流媒体、数据库、应用服务器等一系列服务群，可以根据需要在公司、航运管理中心等单位建设多极监控平台，级别间逻辑关系根据需求灵活配置，系统具有良好的扩展性。在平台上可以即时查看各个船舶位置，实时视频，报警信息等各种船舶信息。也可执行一些调度任务。

3、移动设备

移动视频监控终端是安装在受控船舶上，负责信息采集、信息传送、信息处理、信息接收和船舶内控制的设备。移动视频监控终端是整个系统关键的数据来源和执行手段之一，在整个系统中起着举足轻重的作用，其工作状况和功能、性能直接影响到整个系统的运行，是系统中的关键设备。移动视频监控硬件设计关键技术

移动视频设备采用先进的H.264 视频压缩格式，1到4路视频输入，1路复合视频输出；采用专业级图像处理芯片，4路图像由4路独立芯片处理，互不干扰，提供最优画面质量。

工业级别设计，采用进口专用移动视频连接器，保证产品性能稳定性。

1）、断电保护

当意外发生，船舶无法给监控终端提供电源的情况下，要保证设备录像完整性，以作为事故调查证据。

2）、移动视频监控系统电源设计 船舶的电源环境非常恶劣，主要特点为：

 电压变化范围宽：电池电压为12V的船舶在电池老化或者电量不足时，电压可能降到8V。电池电压24V及其以上的船舶高电压可以达到36V甚至更高。

电源纹波严重：船舶输出电压纹波非常严重，处理稍有不慎就会把干扰引入船舶电子系统。表现在移动视频录像机上，就是图像出现干扰条纹等。本系统采用移动视频专用电源方案，具备升降压功能，宽电压支持：DC+8 ~+36V。

3）、减震设计

船舶监控终端应用在颠簸、摇摆等恶劣环境下，要保证设备长期稳定工作，对隔振技术提出有较高的要求，尤其是对存储介质隔振技术是该系统重点难题。本系统采用经过实际应用考验被证明非常有效的减震技术。5）、抗恶劣环境

 夏天温度高，有些船舶不具备空调条件。船舶内是一个闷热环境。测试表明，船舶内适合安装移动视频录像机的地方，温度可以达到45℃甚至50℃；

6）、录像灵活设计

当夏天温度高或极端恶劣、意外情况下，硬盘无法工作，这时如何保存监控录像就成为系统的难题了。本系统硬盘机采用选配SD卡方式，可选双码流同时录像、硬盘异常时录像，保证即使硬盘无法工作，SD卡仍然以稍低码流记录船上一切状态。

7）、可扩展设计

本系统预留有1个RS232口，1个RS485口，不但可以接入云台，也可按客户需求与其他设备对接。

4、管理平台

移动视频管理平台是对所有移动视频录像设备和使用用户进行实时监控、远程操作的综合管理平台。管理平台是整个立体化、智能化视频监控和位置监控管理系统的核心，系统采用C/S架构（服务器/客户端），稳定可靠。管理功能包括船舶实时跟踪、报警中心、地理信息管理、历史行程跟踪、船舶中心等。视频监控功能包括视频实时浏览监控和报警视频提示、录像存储下载和回放分析、用户设置和管理、设备管理、系统管理、报警接入等。

1）、船岸远程视频监控系统平台

◆ 实时视频：即时的视频浏览，支持多画面同时浏览，船舶位置信息、设备状态、地图展现等

◆电子地图：支持Google、MapInfo等主流地图显示，任选多船舶显示，辅以4画面小窗口监控视频，关注船舶位置信息的同时，还可对重点的船舶的视频进行实时监控。

录像回放：包括历史轨迹下载回放、设备录像下载回放等

五、终端设备

1、无线视频监控定位终端主机

无线视频传输系统 篇3

关键词：3G无线网络；视频远程监控；输电线路

作者简介：蒋文明（1981-），男，四川广安人，广东电网公司茂名供电局生产技术部，工程师；郑忠仁（1984-），男，广东茂名人，广东电网公司茂名供电局输电管理所，助理工程师。（广东茂名525000）

中图分类号：TN99     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）09-0149-02

随着国民经济的快速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供的电力质量的要求越来越高。因此，远距离输电线路的电网运行安全性显得尤为重要。目前电网运行单位所采取的定期人工巡视很难保障对输电线路及杆塔等远距离、分散的电力设施采取有效的监控，而且人工巡视周期长，巡视期间的输电线路运行状况及周边环境难以及时反馈给监控中心，从而为线路的安全运行埋下了隐患。近年来事故逐年上升，说明了传统的巡视手段已不能满足现有的安全需求。

针对输电线路传统的人工巡视方法以及有线式监控带来的传输线路建设及运营成本高的不足，本文所设计的系统采用先进的数字视频压缩技术、电磁兼容技术、低功耗技术、3G无线通讯技术，将输电线路运行状况的图像信息通过3G无线网络传输到监控中心。监控中心通过带有云台调节功能的高速球机可实现远程单张拍照、连续视频摄像，同时也可通过系统主站远程调整高速球机焦距、预置位等参数。系统能够实时采集现场的图像和视频信息，从而对输电线路及杆塔等电力设施及其周边环境进行有效的监控，大大减轻了巡视人员的劳动强度，提高了线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。

一、系统总体方案

本系统由高速球机、监测终端和监控中心三部分组成。系统总体方案框图如图1所示。高速球机对输电线路及其周边环境进行拍摄。监测终端由监测主板、视频服务器以及3G模块组成。视频服务器由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所构成。视频服务器将高速球机输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至3G无线网络上，从而实现监控中心远程实时监控输电线路的目的。监控中心通过3G无线网络与监测终端通讯，监控终端接收到命令后，即可通过自身的RS-485通讯接口实现对高速球机的远程变焦、聚焦、方位调整和预制位等参数的设置。监控中心可预置一个或多个拍摄位置、高速球机焦距与分辨率信息，高速球机内置大功率红外发射灯，可实现夜视及加热功能，保证在夜晚及冰雪天气仍然正常工作。

二、系统硬件方案

系统硬件原理框图如图2所示。监测主板、视频服务器和3G模块放置在一个机箱中构成监测终端。监测主板以ATmega128微处理器为核心，包括电源管理、实时时钟、数据存储、复位电路、485接口以及以太网接口等基本部分。系统安装在高压输电线路铁塔上，由于在高压线路上取电的技术不成熟以及取电不方便，因而系统采用风光互补供电方式，户外太阳能和风能在时间上的互补性使得系统能够全天候进行监控。

监测终端电源管理模块可以对高速球机的红外灯、云台进行控制，大大减少蓄电池的损耗。高速球机与监测主板之间通过485接口连接，监测主板通过RS-485实现对高速球机的远程变焦、聚焦、方位调整和预制位等参数的设置。监测主板和3G模块之间通过以太网连接。

1.高速球机

高速球机是3G无线视频远程监控系统的前端传感部分，起着重要作用。采用日本进口SONY机芯，最高分辨率达到704×576，支持多种格式和分辨率。高速球机可实现水平0～360°、垂直90°、无限制、连续旋转，最大景深达到400m，内置大功率红外发射灯，可实现夜视及加热功能。其工作电压为DC12V，通讯方式采用RS-485。

2.视频服务器

视频服务器与高速球机通过视频线连接，实现对现场图像信息的处理、传输。基于独有的视频压缩算法，最高分辨率704×576，采用多种专有快速、低失真视频压缩算法，编码效率高、图像质量好，对低码率信道适应性强。视频服务器通过系统的电源管理模块供电，其工作电压为DC12V。

3.风光互补控制系统

太阳能和风能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源，而且两者在时间变化分布上有很强的互补性。白天太阳光最强时风很小，到了晚上光照很弱，但由于地表温差变化大而风能有所加强；夏季太阳光强度大而风小，冬季太阳光强度小而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性。此外，由于系统在户外高压输电线路铁塔上运行，取电不方便以及技术不成熟等因素使得风光互补发电系统就资源条件而言是很好的独立供电系统。

风光互补控制系统采用17.2V/60W太阳能电池板，12V/100AH免维护硅能蓄电池，蓄电池使用寿命大于10年，持续冰雨、无光照天气20天，能保持设备电源供应和设备正常工作。

三、系统软件方案

根据功能要求，整个无线视频远程监控系统的软件主要包括两部分：用于实现系统现场图像信息采集、处理、传输和控制的监测终端程序；完成系统分析现场信息、远程监控的监控中心程序。

1.监测终端软件设计

监测终端程序采用模块化设计思想，主要分为视频采集模块、图像数据压缩模块、无线网络传输模块以及云台控制模块。视频采集模块完成对输电线路视频信号的采集，并将采集的数据以文件的形式保存。图像数据压缩模块对视频采集模块采集的图像数据进行压缩处理。无线数据传输模块完成对压缩处理后的视频数据的网络传输，内部存放有3G的网络连接端口协议，并嵌入式地实现了TCP/IP协议、POP3 /SMTP协议，同时支持动态IP，完成与3G基站的无线连接与数据交换。云台控制模块主要接收监控中心发送的远程控制命令，实现对高速球机变焦、聚焦、方位调整及预制位设置功能。

2.监控中心软件设计

监控中心是整个远程监控系统的神经中枢，它负责指挥控制整个系统的运转，完成监控和管理等功能。监控中心提供高速球机的参数配置/查询、拍照间隔、预制位设置、IP地址设置，对历史图像数据进行查询与分析等。由于图像视频数据传输消耗的电源能量比较大，当监测终端电源电压低于设定值时，进行报警，监控中心不发送图像请求命令。

（1）通讯功能，包括：参数下发、参数查询、升级管理、实时数据入库、告警处理功能以及对时功能。监测终端上报心跳数据包时，根据上报心跳包时的时间与监控中心当前时间对比，如果相差大于10秒（可配置）以上，即在回应的数据包中附加对监测终端对时命令。

（2）对现场监测终端设置档案和相关电力设备档案的管理，包括线路、杆塔、监测终端、升级文件等档案管理。升级文件管理是把升级文件保存到服务器中，当监测终端要查询升级版本时，将保存在服务器的升级文件下载到监测终端中即可实现升级。

（3）系统监控，包括：在线设备查询——显示当前在线的设备，最近一段时间（1到5分钟）内有通讯的设备表示为该设备在线；设备运行记录查询——可查询设备的上线时间、电压、电池充电状态及工作温度等信息。

监控中心软件采用B/S模式，服务器采用J2EE平台开发，运行环境采用TOMCAT或JBOSS等，客户端通过标准的WEB浏览器访问。系统通过JDBC访问数据库，提供HTTP方式供监测用户通过IE等主流浏览器访问，进行对现场监测终端的维护和监测操作。WEB服务器安装在供电局内的计算机服务器上，具有对线路、杆塔、设备等档案进行管理、高速球机参数配置、实时数据抄读、历史数据查询分析及报警等功能。数据库服务器采用ORACOLE 10G数据库，提供数据的存储和查询。系统人机界面如图3所示。监控中心可以实时监控输电线路的运行状况。当有人为外力、自然外力等入侵时，前端传感器采集信息，立即触发报警。监控中心接收到报警信息后，自动启动视频监控，工作人员在界面上可以看到告警的监测点位置，从而快速采取措施。当工作人员需要了解输电线路状况时，可以手动打开视频监控，通过调整云台预置位，实现对线路上的各个部分实时监控拍照，及时发现隐患，以防患于未然。

四、结束语

利用3G技术的视频传输功能，实现电网运行信息的实时传输，能满足电网监测的要求。将3G移动视频业务与电力系统已有的监控系统结合，可以在有线宽带不能覆盖的区域安装监测装置，实现视频监控。同时，维护人员在监控中心可以实时了解输电线路运行状况，对故障做出快速反应，实现了维护水平先进，使巡检工作的效率得到了较大提高。系统经过在输电线路实地安装运行，效果良好。基于3G无线网络的视频监控系统具有实时、快速、准确的特点，在未来必将有极大的推广价值。

参考文献：

[1]陈威兵,刘光灿,冯璐.基于3G网络的车辆定位与视频监控系统设计[J].计算机测量与控制,2011,19(3):600-602.

[2]谢红华,陆以勤,吕锦.基于3G无线网络的高质量实时视频监控系统的设计[J].计算机应用研究,2007,10(10):313-314.

[3]宗文广.3G无线视频监控系统在电力抢修中的应用[J].应用技术,

2010,(11):166-167.

[4]张勤,何维,李潜杰,等.基于3G的双模远程视频监控系统设计[J].电视技术,2009,(8):95-98.

[5]王铭,倪平,王冬,等.基于3G网络的远程无线综合监控系统[J].计算机技术与应用,2011,(1):114-116.

[6]江国强.大功率风光互补独立供电系统设计与实现[D].合肥:中国科学技术大学,2010.

[7]HEUER J,KAUP A.Global motion estimation in image sequences using robust motion vector field segmentation[C].In:Proceeding of the 7th ACM International conference on Multimedia,Sydney,Australia,1999.

[8]Jangamshetti. S. H,Guruprasada Rau. V,Normalized power curves as a tool for identication of optimum wind turbine generator parameters[C].IEEE Transactions on Energy Conversion,2001:283-288.

（责任编辑：刘辉）

无线视频传输系统原理与设计 篇4

与传统的有线网络相比，无线传输环境的信道环境较为恶劣，再加上网络时代的时变性、Qos保障的复杂性等特点，给无线视频传输服务提出了更多挑战，尤其体现了视频图像编码、传输技术、压缩技术等应用特点。

1.1 信道资源有限

虽然视频数据经过了压缩编码处理，但是仍然需要较多的传输频带，例如，电视质量编码、传输容量等。但是鉴于恶劣的无线信道环境，而带宽资源比较匮乏，因此给数据传输带来更高要求。虽然目前蓝牙技术日益发展与完善，但是以蓝牙2.0协议来看，最多只能支持3M左右的传输速率。

1.2 实时性要求较高

以传统的通信数据来看，视频通讯的实时性、完整性要求较高。但是在多媒体应用中，点到点延迟一般在150ms范围内。在这一过程中，除了实现数据和发送端、接收端的压缩和解压缩功能之外，还应包含延迟传输。

1.3 Qos质量保障

与传统的移动通信系统相比，普遍存在误码率高现象。在无线通信的传输过程中，带来Qos质量影响的因素较多，包括用户数量变化、环境变化、天气变化等。为了实现宽带的压缩，应该在发送端，压缩视频信息。同时认识到，压缩之后的数据相比压缩之前的数据，对传输误差更敏感，而极少的误差也可能造成重建视频质量的大幅下降，对Qos产生直接影响。因此，在无线通信系统中，实行视频发展，具有一定难度，这就要求传输系统与视频编解码必须解决高误码比、包丢失等问题，以此确保Qos质量。

2 无线视频传输系统的设计

鉴于视频传输数据的特殊性，无线视频传输系统中，对实时性的要求较高。以下将对视频编码协议中的实时性问题进行具体分析与阐述。在小波编码算法中，存在较多优点，但是算法较为复杂，目前与实时性的要求甚远。基于协议编码计算的基本环节，对提高无线视频传输系统的实时性具有重要意义。

2.1 运动模式的估计

通过对编码的预测，可有效减少时间域的冗余信息。运动模式的估计，是预测编码的关键环节。在参考帧中，寻找与目前帧图像块基本类似的图像块，也就是最佳匹配块。一般估计结果由运动量来体现。研究运动模式的估算方法，主要就是研究相匹配的搜索算法。经分析研究表明，在原始的运动估算法中，编码器消耗了大约70%的编码器执行时间。因此，为了加快编码器的执行速度，必须加快估计算法的研究，可实现全局结果，但是由于运算量比较大，在实际应用中存在一定弊端。通过减少搜索时间与空间的方式，采取快速估计算法，加快搜索过程。在实际应用中，快速搜索的典型算法主要有：二维对数法、三步搜索法、交叉搜索法以及共轭方向搜索法。

2.2 算法结构的并存

在并行的处理结构体系中，一般利于系统处理能力的提高，再加上视频编码的计算方法处理潜力较强。因此，加强对并行运算方法的编码计算研究，可确保编码算法的顺利实现。例如，在两个处理器并存的情况下，可以同时实现图像块运动或DCT变换。这样，就可极大缩小运动估计与DCT的变换环节运算。

2.3 专业DSP设计

在微电子计算发展过程中，DSP的专业芯片也有所进步。目前，基本实现了几十甚至上百BOPS每秒的运算速度，提高DSP应用性能。这给系统的实时处理能力，提供了硬件保障。通过利用高速DSP芯片，在视频编码算法研究中，扮演重要的角色，给很多厂商提供了专用芯片。

3 Qos的质量控制

3.1 网络技术为核心

以网络技术为核心的Qos，主要通过基站、交换机、路由器等提供支持，包括丢包率、数据率、传输延迟等。在传统的互联网应用中，给单一等级尽量提供服务，但是还无法确保Qos质量。根据Qos的质量要求，主要提出了以网络为核心的两种Qos控制策略：集成服务与区分服务。出于集成服务，应该在传输路径中，给每个节点的数据传输预留空间，并做好资源维护工作，因此在实现中存在一定难度，缺乏扩展性。在此基础山，提出了区分的服务模型。区分服务模型，主要在网络的入口处，实现各个数据分类，在数据包中相应标记区分服务，以此提高数据包的路径处理效率。

3.2 终端技术为核心

鉴于终端控制机制，主要包括差错控制与拥塞控制两种形式。拥塞控制的主要目标在于采取某种办法控制网络阻塞问题，降低丢包率与时延问题。一般拥堵控制机制主要包括速率自适应视频编码、速率控制以及速率整形。对于视频流的来说，常见方式为速率控制，基本方法为：通过应用速率反馈体系，利用媒体流的效率，提高层次编码能力，在媒体服务器端，实现媒体的动态调节，提高传输效率，确保客户端在网络应用中，即使带宽发生变化，也不会影响流媒体的收看质量。

通过采取拥堵控制措施，只能尽量降低数据包的丢失，但是在实际网络应用中，不会出现丢失数据包的现象，如果达到时延过大的分组现象，也可能由于没有用而丢弃，进而降低视频质量。若想改善视频质量，必须采取一定的差错控制策略。其中包括：重传延迟约束、前向纠错、隐藏差错、弹性编码的纠错等。一般隐藏差错仅能在接收端完成，而其他控制机制，只需要在接收端与发送端完成即可。

本文对无线视频传输的基本原理进行全面的阐述，提出了无线视频传输系统设计方法及Qos质量控制原理，对无线视频传输系统硬件设计有较大的参考价值。

摘要：随着移动通信业务与技术水平的不断提高, 无线通信应用越来越广泛。除了基本的语音服务之外, 无线网络逐渐拓展到高速数据、多媒体、数据图像业务等领域。在全新移动多媒体环境下, 给无线传输系统的设计提出了全新要求。

关键词：无线视频传输,视频图像,压缩编码,Qos

参考文献

[1]邱锦波, 冯镔, 邓慧萍, 喻莉, 朱光喜.一种针对无线视频传输的帧内宏块更新方法[J].计算机科学, 2011 (6) .

运输车无线视频监控 篇5

解决方案

1.项目背景

经济的发展，社会的进步，人民生活水平的提高，为运输行业发展创造了有利条件。城市运输数量近年来增长迅速，但是行业管理的相对落后带来了种种弊病：效率低，费用高，实时性差，调度分散，资源浪费，行业发展受阻。加上近年来运输行业偷盗、抢劫案件显著增加，给驾驶员人身安全和财产造成严重威胁。为了适应城市交通的不断发展和社会治安的改善，运输车辆的现代化管理已提上议事日程，建立一个统一、高效、通畅、覆盖范围广、带有普遍性的运输车辆3G监控调度系统就显得非常有必要。

建设运输车辆3G视频监控调度系统是城市治安监控系统的重要组成，能了解和掌握监控区域和运输车辆内部的治安动态情况，弥补人防不足，保障乘客的生命财产安全，有效打击、预防犯罪，成为治安管理的重要手段，方便时候调查取证和专案侦察，最大限度压缩犯罪空间，增强威慑力，维护地区的稳定和繁荣。

2.实现目标

1)实时监控车辆运输过程

3G+GPS车载网络视频服务器可实现多信息的实时监控，车载行驶记录终端可实时监控或随时抽检车辆的行驶状态等信息，系统自动对信息进行处理和存贮，能够实时了解车辆的行驶状态和运行环境，及时发现环境或人为问题，包括随意停车，无关搭乘等。2)运输过程信息查询

可随时查询危险品、剧毒化学品生产及运输企业的信息，涉及剧毒化学品管理的法律法规的发布及剧毒化学品名录。可查询托运单位名称、运输单位名称及运输

路线，运输相关车辆和运输相关人员，运输剧毒化学品的名称、数量及相关公路运输通行证的有效期等。3)紧急事件的应急联动

包括事故现场的交通管制、事故现场周边人员疏散、事故的紧急救援等，相关信息可以实时发送到监控指挥中心，便于对事故的及时处理。

4)运输结束后的信息处理

车辆到达运输目的地后，可通过有线/无线网络下载查询车辆行驶记录仪与录像文件资料。存贮的图像和数据信息能被打印、回放，以便于检查车辆运行轨迹和系统操作日志。

5)有效提升服务，提高安全预防

长途旅行中旅客之间、旅客与司乘人员之间不时会产生一些矛盾和争议，导致公司时常遭到投诉，特别是有的旅客下车时顺手拿走别人的行李和物品等，因为没有有力的证据，解决起来无从下手，公司形象受到很大影响。安装录像系统后，可以随时仪对司乘人员过站载客，私收钱物等贪污公款行为形成有效控制，同时提高服务质量。6)提高安全，事故取证

长途客车行驶时间长，路况和人员复杂，车匪路霸较多，容易出现安全问题。特别是春运高峰期间偷、抢、拐、骗的案件恶性交通事故很多，司机违规操作、严重超载等情况时有发生。通过网络远程视频监控和录像系统，客运公司和管理部门随时可以通过3G网络远程视频即时的检查司机是否违章和超载，同时录像资料可以犯罪分子的作案证据。

7)有效的督促司机严格按照规章操作、文明驾驶，提高行车的安全性；

3.系统设计

3.1 系统组网图

指挥中心作为监管系统的核心，承担集中监管的功能，对视频信息的获取和管理享有最高权限。因此实现全网监控视频接收、重要视频储存、监控设备统一管理以及权限统一分配。

从“统一规划、分级管理”的角度出发，采用华迈公司的多级管理IP监控

解决方案，按其组织架构以及各级机构对监控业务建设总控制中心、监管点的管理模式。

3.2 方案概述

3.2.1 车辆前端监控点

负责前端视频采集传送；车载监控系统安装在车辆上，主要功能为车辆运行监控、录像及无线数据传输。本方案在车辆上安装2～4个远红外彩色摄像机，并分别安装在驾驶室及车尾，即使在没有任何光照的夜晚，也能保证看清现场情况。

3.2.2 中心管理平台

实现前端设备和用户管理；中心管理平台可以建设在管理中心或采用外部托管方式；由于华迈公司的整个系统采用P2P模式，中心管理平台只负责对设备和用户进行管理，不需要承担类似转发服务器的网络带宽和系统性能压力，10M带宽即可承受3万用户的访问，系统具有良好可扩展性，可实现平滑升级。极大的降低了使用成本。

服务器接收并存车辆上3G网络视频服务器传输过来的音视频图像和和车辆到达后行驶记录仪上相关信息。服务器通过下载录像机上的资料可以存储和管理车辆驾驶员的信息资料，包括司机姓名、年龄、驾驶记录、车牌号码、车型、所属单位等各种相关信息。这样在对车辆进行实时监控时，可以随时调阅该车驾驶员的个人信息和驾驶记录。管理人员可以很方便地添加、修改、删除、查询这些资料。

通过使用GIS/GPS模块来实现电子地图的精确定位，并逐步实现全国电子地图的无缝覆盖，提供跨省运输的实时监控；中心控制室在显示运输车辆音视频图像的同时，还能将车辆所在位置GPS定位信息在电子地图上显示出来，当车辆发生紧急事件时，便于相关部门迅速赶赴现场处理。

3.2.3 指挥中心

实现对所有监管点的集中监控管理和储存及录像文件调取；由于平台管理的便利性，通过以下简单部署就可实现远程集中监控管理。部署如下：

视频管理软件：华迈千里眼视频管理软件；

存储设备：集中存储设备，进行远程数据集中存储。

存储：基于广域网带宽有限的前提，一般要求监控视频前端存储，关键视频、报警视频本地存储的同时，要求上级备份；根据网络带宽大小可以采用监控点本地存储和集中远程存储。为保证视频录像的多层备份和实时录像，每个前端DVS使用本地摄像机SD卡储存，普通的8G SD卡可以录像7天左右，该录像可以进行远程调用查看，当SD卡容量满了之后，录像文件会进行自动覆盖，降低了人工的维护量。

3.3、系统管理

 对于用户的分级管理模式，我们为其提供了分级权限管理功能：系统管理员可以通过管理系统对管理人员进行权限分配，使整个系统的管理更科学化。 远程管理方式：可通过电脑或手机进行视频查看和管理。由于平台采用账号管理方式，不需要记住繁琐的类似DDNS之类IP地址，只需通过管理员分配的账号，就可对其建设工地所有设备进行视频查看和管理。几乎支持所有流行的智能手机系统（windows mobile,Symbian,Android,iOS）；

 录像管理：可根据设备进行时间段内录像的查询和观看，同时支持多画面录像回放；

 设备管理：实现对所有前端设备的管理，包括设备绑定、操作日志查询、设备状态等。

3.4 系统维护

 系统维护：由于华迈公司整个系统P2P设计原则，极大降低了系统的运行负荷的同时，大大降低了系统出故障的概率。

 设备维护：设备的维护其实就是网络的维护，由于设备使用的网络就是普通

3G网络，维护工作基本不需要单独的维护人员进行维护。

4.系统平台介绍

4.1平台设计原则

 采取先进的技术，且符合国际潮流

该设备采纳先进的嵌入式操作系统，设备体积小，视频处置速度快，稳固性高，合适在无人值守的环境中使用。通过网络，可以远程对系统软件升级。该设备有主动恢复功能,，当前端产生掉电后，可主动启动，无需人工保护。 网络化、数字化、低成本

系统采用TCP/IP协议，内置HTTP服务器，能架构在广域网、INTERNET和无线网络之上，不需要铺设视频线缆，实现计算机网和视频网合二为一，节俭了铺设长距离线缆的成本。本方案不需要专门的监控设备，使用普通计算机进行监控录像，将监控设备和计算机合二为一，降低设备采购成本。 高清晰度图像

图像紧缩采取H.264图像编码尺度，图像清楚度高，在低带宽情况下可实现高质量视频图像传输。 多权限功能

系统监控中心和各分控中心可以对管辖范畴内多个本地和远程监控前端进行实时监控，不同的用户可依据职务分配不同的掌握权限。依据权限的不同，使用者可在服务网站或客户端上行使不同功能。 设备简略，便于施工

通过使用车载DVR和监控系统软件，极大地简化了监控系统中可能涉及的设备种类和数量，它完整代替了模仿监控系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等需要配合使用能力实现的功能，不仅减少了调试设备的施工周期，同时较少设备的使用，有效提高整套系统的稳定性和可靠性，减少日后维护设备的难度。 良好的可扩容性

当系统扩容时，在监控中心，管理人员只需要将增添的监控装备参加监控地

点组别，这样就完成了全体的系统升级扩容工作。同时也可以应用此网络进行数据传输及与公司总部联网，并不需要再行搭建计算机网络。

4.2 设计特点

 具备强大的网络接入功能，支持互联网或3G移动网络等方式进行联网，并提供路由穿透等独创功能。

 采用先进的H.264视频编解码算法及独创的网络压缩格式，能自动适应带宽并配置资源，互联网带宽资源占用小。

 采用创新的服务器管理及P2P视频流传输方式，用户操作使用简便，无任何使用障碍，做到了能上网就会使用。

 提供灵活扩展的服务器转发远程视频查看模式，满足客户多路并发远程视频监控需求。

 视频传输延迟极低，正常网络环境下视频传输延迟仅2-5秒左右。 系统支持多个用户同时访问一个视频监控点，或一个用户同时访问多个视频监控点，各点之间相互独立，互不干扰。

 具备远程联网监控的所有功能，包括远程图像实时监看、远程调看录像资料、远程遥控云台镜头、还可通过网络对各网点摄像机的基本参数进行设置。 可对各网点的不同摄像机进行分组管理，支持4重目录树划分，并可根据客户需求增加多级目录树。

 提供计划录像、手动录像和报警录像三种录像模式，录像帧速可调节。具备异地分布式录像存储功能；

 可分配各子账号的管控权限，通过多级权限划分机制使不同账号享有不同操作权限，以区分管理层次，加强管理的安全性；

 报警通知功能，主机端报警后可自动将画面上传到设定好的分控端并可自动录像，同时可通过短信或电话通知管理人员。

5.单个车辆组建

单个车辆系统部署：

在运输车驾驶位安装一个摄像机，监管运输车的路面情况以及司机的操作情况；

在运输车的车厢里面装一个摄像机，监管运输车车内货物情况； 在运输车顶部装一个摄像机，监管巴士在运行时的前方路况；

前端设备解析：

运行中的车辆安装车载DVR视频服务器，外接2-4个模拟摄像机，DVR视频服务器通过3G无线网络，指挥中心能够对车辆内外的图像进行实时监控和录像图像。

前端设备功能特点：

（1）实时监控运输过程，车载监控系统可实现多信息的实时监控，能够实时了解车辆的行驶状态和运行环境，及时发现环境或人为问题，包括随意停车，无关搭乘等。

（2）紧急事件的应急联动：在突发紧急事件时，车载DVR通过安装在车内外各处的摄像头，把相关信息实时及时地记录下来发送到监控指挥中心，使监控中心能做出包括事故现场的交通管制、事故现场周边人员疏散、事故的紧急救援等措施，便于对事故的及时处理。

（3）报警功能的实现：车载DVR具有报警输入接口，可以连接常开常闭信号报警设备。通过设备的移动侦测，触发报警。当货运汽车监控设备发生报警后，物流总部的监控电脑客户端自动弹屏进行录像。

5.方案优势

 施工简单、方便，无需布专线；

 系统强大，实现了真正的网络视频监控，随时随地进行观看，只要有网络的地方就是“监控室”；

 建设成本低，在施工成本、传输成本、设备成本、人工成本、维护成本、技术成本等一系列的建设成本上，完全体现出了我们的优越性；

 安全性，在录像储存上，采用多级存储备份，极大防止了数据的丢失；  视频质量，全程实现网络“实时”远程监控；

 网络带宽要求低，采用独有的视频压缩技术与算法，实现了低码流高质量画面的网络传输；

 管理方便科学，使用账号多级管理模式，更有效的，科学化得把整个系统管理起来；

 系统扩容性强，可以随时随地的增加监控点到系统平台里面来，扩容是无需增加其它设备（管理端）；

 机动性高，前端监控端，可以随时搬移监控地点，搬移范围广泛，不受任何限制；  对网络的兼容性强，使用独有的路由器穿透功能，保证你在不同网络里面依然能够实现远程实时监控。

6.前端设备

无线视频传输系统 篇6

如果说互联网视频的盈利模式,第一个是广告,那么第二个就是内容收费。目前视频内容收费的有两种方式:一是采用互联网用户包月付费,另一种是跟运营商合作的,通过无线渠道获取利润。

目前国内一些视频网站正在悄然启动自己的视频收费频道,但DoNwes总编辑王乐对此却并不乐观:“从欧美视频行业整体盈利份额来看视频收费所占的比重还是很小的,在中国我认为这个份额会更小,因为版权问题无法解决。在盗版严重的氛围下,付费下载或者是付费收看这种在国外很沉重的收费电视模式,中国的互联网视频就更难以维系。”

视频内容收费的未来在无限领域

对此,凤凰新媒体COO兼CFO李亚把希望寄托在了无线终端上:“在有线互联网上内容收费模式很难规模化,因为可替代的选择太多了,但是在可移动的终端,特别是运营商把数据流量费跟用户付费和版权费进行价值置换的时候,实际上受众使用这个服务时会感觉很划算。所以在无线3G领域,凤凰网认为内容付费成为一种盈利模式还是有可能性的。”

在手机方面,凤凰宽频现在给中国移动做上海视频基地的军事、历史两个频道。目前凤凰网和移动运营商合作较多,另外凤凰有自己的手机客户端——凤凰移动台。作为提供凤凰卫视直播及精选视频内容点播服务为主的智能手机客户端平台,节目形态契合手机受众的接受习惯,用户黏性极高,月活跃用户量达到350万,并呈现用户年龄成熟、高收入、高学历的明显优势。

移动互联网将发生从量到质的变化

在当前网络视频市场上,竞争力似乎来源于谁买到了最优质的影视剧的版权,这个对用户忠诚度培养是有限的。差异化内容成为媒体制胜关键。其次是公信力,在媒体资源更加泛滥的时代,在企业和个人危机都频繁发生的时代,媒体的公信力越来越重要,这对于优质媒体来说,是一个极大的促进。最后是整合,传统网络与移动互联网的营销整合,更广泛可移动终端的整合,这些都会影响未来市场的趋势。就凤凰网而言,从无线渠道访问网站的人数用不了多久就会超过通过PC访问网站的人数。

未来三年,移动互联网会有一个从量到质的变化,这将不仅影响到互联网媒体,对于传统媒体的影响也会日益增强。

无线视频信号采集系统设计 篇7

现在对无线信号的采集和处理主要通过视频采集卡进行采集,有一些公司生产的采集卡提供第三方的软件开发包(SDK)这样便于用户进行第二次开发。在监视计算机方面主要使用VC++,VB等开发软件进行监视界面的开发,但是总体比起来VC++在视频处理上比VB较为成熟,利用VC++中的VFW视频开发包对视频采集卡采集回来的视频信号进行处理。

1 视频信号采集系统组成

该系统的组成大致分为硬件和软件部分,该文对软件部分的设计和开发做着重的介绍,软件部分则利用VC++6.0为软件开发平台。

1.1 硬件部分

硬件部分由无线摄像头、摄像头信号接收器和USB视频采集卡三部分组成。硬件连接如图1所示。

USB视频采集卡工作原理。

该次视频采集系统采用的是EASY CAP的USB视频采集卡,视频采集卡是我们进行视频处理必不可少的硬件设备,无线摄像头发送的和无线信号接收器接收的信号是连续的模拟信号,但是计算机却不会识别模拟信号,计算机只识别0或1这样的二进制码,这样就需要一个像本系统中的USB视频采集卡把无线视频接收器采集到的模拟信号进行模/数转换,把连续的模拟信号转换成离散的数字信号,这样经过转换后的数字信号就可以被计算机编辑、处理和保存了。

在该系统中视频采集软件通过驱动识别USB视频采集卡并对采集回来的信息进行处理,因为视频采集卡采集到的都是一幅幅静态图片,所以要在软件中设置与USB视频采集卡相匹配的采集速率,这样就能对视频信号进行静态图片的抓取和保存,对视频流信号进行保存。具体数/模转换流程如图2。

1.2 软件部分

软件部分主要采用了VC++6.0来编写采集程序。

VC++6.0由微软公司开发,它是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境,同时也具备C++语言编译器的功能。Visual C++6.0由编辑器、调试器以及程序信息技术向导AppWizard、类向导Class Wizard等开发工具组成。

VFW(Video for windows)是视频开发应用的一种早期技术。Microsoft的Visual C++从4.0版开始就支持Video for Windows(简称VFW)了,这给视频捕获编程带来了很大的方便。VFW(Video for Windows)是微软公司开发的针对于Windows自带的一个数字视频编辑软件开发包。用户不用自己安装VFW,而是Windows系统中自带了这个视频开发包,方便了用户的使用。VFW的中心就是一个A VI文件标准,A VI(Audio Video Interleave)就是一种声音和视频同步组合在一起的一种文件,它是一种有损的压缩形式。

在VFW中为用户提供了一套完整的应用程序接口(API),API可以为用户提供一种与应用程序访问一组例程的能力,而且用户不需要访问源码和了解内部工作的细节。编写程序时可以利用API函数来编写应用程序,这样就可以避免编写无用程序,减小工作量。

VFW的视频捕获主要由AVICap窗口类来完成。AVICap窗口类为应用程序提供了一个基于消息的接口。在该系统中视频的捕获和单帧捕获都是靠AviCap所提供的强大全面的函数和宏实现的,这是微软公司开发的VFW开发包为我们编辑视频采集软件提供的一条捷径,可以使用简单易读的函数和宏就可以达到我们编程需要达到的目的。

AVICap有两种显示视频的格式:(1)预览模式(preview),这是一个使用CPU资源的模式。视频流首先从采集硬件保存到系统内存,之后通过GDI函数将视频信息显示在捕获窗口中。从硬件角度讲,该模式需要使用VGA卡,通过VGA卡显示在监视器上。(2)叠加模式(Overlay)该模式显示视频是通过硬件的叠加,叠加的视频是不需要通过VGA卡的,叠加视频的硬件把自身的输出信号与VGA输出信号合并,最后显示到监视器上的信号是二者的组合信号。

2 VFW视频采集的开发

2.1 开发应用程序的步骤

V C++应用程序开发的一般步骤为:(1)创建一个项目;(2)采用workspace窗口和它的class view,file view,resource view去建立项目中的C++类、文件和资源;(3)将文件从项目中添加或删除;(4)编辑项目的源代码和资源;(5)为项目指定配置(Debug或Release);(6)连遍项目文件;(7)纠正连遍错误;(8)执行并测试生成的可执行文件;(9)测试项目文件;(10)剖视以及代码优化。

2.2 VFW采集开发流程

使用VFW进行视频采集大致分为如下几个部分基本流程。

(1)使用函数capCreatureWindows(…)创建应用程序的视频捕获窗口。(2)使用函数capsetcallbackonstatus(...)函数处理回调函数状态,并用capsCalLbackonerror(…)函数来设置错误信息的回调处理。但是该次系统设计没有使用回调函数。(3)查找USB视频采集卡的驱动并连接。(4)得到USB视频采集卡的驱动信息。(5)判断是否连接正确,并设置采集速率。

2.3 监控系统的建立

使用VFW的宏函数实现视频捕获和预览,应用程序简单、控制灵活。在本系统中,是基于VC++6.0的对话框应用程序框架实现编程开发,很多的应用程序都是基于这种开发方式的。另一部分应用就是基于文档的编程开发,单文档是主流。文档应用程序的最大特点是有标准菜单、客户区域任意调整;缺点是相对比对话框类,开发难度较大。

2.3.1 建立单文档应用程序

该系统是基于VC++6.0的项目建立向导创建一个单文档、无工具栏和状态栏的应用程序,下面是建立单文档应用程序的详细步骤:首先启动VC++6.0,选择“文件”一“新建”一“工程”命令。在工程选择卡中,选择MFC AppWizard(exe)。

工程名称栏中输入工程的名称,位置栏中输入的是工程所保存的文件位置。

下一步需要选择创建应用程序的类型有三类分别为:单文档、多重文档和基本对话框,由于本系统是视频采集界面,所以选择的应用程序为基本对话框应用程序,点击完成就成功的建立了一个基本对话框的应用程序工程。

2.3.2 建立对话框

对话框是监控软件和用户的交互平台,使用者可以在对话框中直接预览由USB视频采集卡采集到VC++中的视频信息,并对其进行抓取截图、录像、暂停和退出等功能,这些功能会以按钮的形势提供给使用者,方便对视频信号进行想要的处理。对话框建立的详细步骤如下:在工作空间下选择“resource view”选项卡打开dialog下拉文件并在dialog文件夹上右键单击选择插入dialog,创建一个新的对话框,此时新建的对话框就出现在右侧工作区中,我们可以对其进行大小的任意改变。

2.3.3 添加图像和按钮控件

对于本次系统的设计,需要对对话框添加“图像”和“按钮”控件,在工具箱中就可以找到并选择加入到对话框中的任意位置,“图像”的作用是显示由USB视频采集卡转换成的数字视频信号,起到一个监视屏的作用,因为代码中已经把窗口的大小作为一个指针,送到窗口创建函数capCreatureWindows()中了,当程序初始化时可以自动识别到窗口的大小并返回一个宽度和高度值,所以图像控件可以随意更改大小,函数中设置窗口X轴坐标和Y轴坐标的数据已经被指针所取代了。“按钮”则为使用者提供对采集回来的视频信息进行处理的功能,按钮有五个各自的功能分别为:播放、截图、录像、暂停和退出。在添加按钮时可以改变其名称,这个名称就是显示在按钮上的名称,起到提示其功能的作用。当添加好按钮时双击按钮就可以进入到按钮代码的编辑,用来响应函数的功能,在修改控件ID后,比如一个按钮控件,假设使ID为BUTTON 1则建立按钮后在窗口类中的对话框类中自动添加了一个名为ONBUTTON1的按钮控件类。这个类则包含了这个按钮所包含的一些属性和信息。

关于窗口类,我们在运行程序的时候可以直接看到窗口对话框,在窗口建立之前系统要知道怎样建立一个窗口,和窗口返回的一些信息要交给谁处理。这样就需要我们创建一个窗口类来定义我们设计的窗口的各种信息,比如窗口的消息、函数的处理、窗口的风格、图标、鼠标、菜单等等。可以使按钮实现各种功能。下图为设计好的对话框。

具体程序代码不再详述。

3 运行调试

代码编辑完成后就要把工程保存,之后就可以编译了,在编译菜单下选择编译选项(也可以直接按F7键,同样可以对源文件进行编译),对源文件进行编译、执行及编译配置等操作,该菜单位于编译器的顶层菜单中。按F5可以调试应用程序,查看程序的运行情况。如果在调试程序时遇到问题,可以使用编译器中的“帮助”菜单调用MSDN帮助文件来解决问题。编译后在工程的文件夹下有个一DEBUG的文件夹中就会生成应用程序图标,双击就会运行应用程序。查看应用程序的运行情况,以及各个功能的实现情况是否正常。

在运行程序后,因为视频信号进入到USB视频采集卡后,采集卡又对信号进行一次硬件压缩,性质类似于对信号进行了编码,而本系统采用的是CapAvi来采集的信号,把压缩过的信号直接显示到了预览窗口中,所以会有信号的不稳定与数据的丢失。

其他的功能正常,程序运行正常。

4 结语

该系统基于VC++6.0利用VFW开发包,对无线视频信号进行采集和处理系统进行了设计。搭建了一个无线视频信号采集的平台。该系统主要的开发部分为软件部分,硬件只需进行驱动的安装和硬件连接即可。通过运行调试,取得了比较好的效果。

参考文献

[1]刘锐宁,梁水,李伟明.Visual C++项目开发案例全程实录[M].北京.清华大学出版社,2011:1-62

[2]任观就,张永林.实时视频图像捕获的实现方法[J].计算机工程,2002,28(8):268-270.

[3]陈珲,张会汀,周杰华.利用VFW实现实时视频捕获及其应用[J].计算机应用.2003,23(8):141-143.

无线视频传输系统 篇8

关键词：UWB,RJ-45,以太网控制器

近年来, 随着无线通信技术的发展, 越来越多的新兴技术引入到无线通信领域里来, 超宽带 (Ultra Wideband, UWB) 技术视频传输系统, 具有传输速率高、频谱利用率高等特点[1,2], 能够很好地满足家庭等对带宽有较高需求的局域无线应用场合, 因而倍受业界关注。

目前针对UWB无线视频传输系统并没有一个比较通用的设计方案[3], 各种符合产品形态的方案层出不穷, 针对当前现状, 本文提出一种UWB无线视频传输系统的设计实现方案, 通过此方案能够加速技术的转换实现。

1 方案介绍

本文中的方案是一个UWB无线视频传输系统设计实现方案, 通过此方案可以快速设计点对点的UWB无线视频传输系统, 可以作为一个比较通用的设计方案, 进而可以保证设计实现结构也具有比较好的通用性。

系统设计方案如图1所示, 一个UWB无线视频传输系统方案, 包括主机端、UWB设备端、以太网集线器RJ-45, 其中UWB设备端包含以太网控制器、媒体访问控制器MAC、基带处理器BBP和无线发射接收模块RF。

主机端通过RJ-45与UWB设备端连接, MAC完成以太网的MAC帧向UWB的帧格式的转换, MAC通过定义好的接口分别与以太网控制器、BBP进行通信, 设置好主机端的对等网络连接, 即可完成点对点的UWB无线视频传输。

该方案的优点:

1) 通过此UWB无线视频传输系统的设计方案, 可以快速设计实现点对点的UWB无线视频传输。

2) 可以作为一个通用的UWB无线视频传输系统的方案, 例如可以借助基于集成AX88180以太网MAC控制器和M88E1111以太网PHY芯片模块, 结合自行设计的UWB的MAC、BBP和RF模块, 实现一个UWB无线视频传输系统。

2 设计实现

一个利用此设计方案设计实现的UWB无线转输系统示意图如图2所示, 本例采用集成了的AX88180以太网MAC控制器和M88E1111以太网PHY芯片的模块, 结合自行设计的UWB的MAC、BBP和RF模块, 实现了一个UWB无线视频传输系统。

在具体实现中, 主机端通过RJ-45与以太网控制器相连接, UWB MAC, BBP的具体电路实现可在Xilinx Virtex 6的FPGA平台上实现。UWB MAC完成ECMA-368 MAC层功能同时完成以太网的MAC帧向UWB的帧格式的转换, UWB MAC与以太网控制器的接口为已定义好的local bus接口, UWB MAC与BBP的接口为已定义好的UWB MAC与PHY接口, MAC与PHY接口根据ECMA-369协议规范, 定义好MAC与PHY接口信号时序、数据格式。此设计方案的各个模块各自分别设计, 设计完成后将各个模块设计集成在一起, 完成一个UWB无线视频传输系统。

2.1 以太网控制器

以太网控制器采用如图3的开发板实现, AX88180以太网MAC控制器和M88E1111以太网PHY芯片采用RGMII接口相连接, AX88180以太网MAC控制器采用local bus接口与UWB设计相连接。

以太网卡控制器可以提供千兆的传速速率, local bus接口时钟频率可达百兆, 此处接口不是UWB无线视频传输系统速率的瓶颈[4]。

2.2 UWB MAC与PHY接口

UWB设备MAC与PHY之间接口由ECMA-369规范进行了限制, 便于MAC与PHY的各自独立设计实现。该接口包括了8 bit数据接口、控制接口、CCA接口与管理接口[5]:

1) 数据接口用于MAC与PHY的数据传输;

2) 控制接口用于指示MAC关于PHY的收发状态;

3) CCA接口用于指示空闲信道状态;

4) 管理接口用于访问PHY的寄存器。

2.3 工作过程

UWB无线视频传输系统在发送过程中, 主机端 (PC、Modem或其他主机) 通过以太网线连接到UWB设备端并且下发以太网数据, 由UWB设备端的以太网卡解调并接收, 以太网卡配置为不对数据地址做任何匹配, 并且不对数据做任何修改, 将数据保存在自己的缓存中, 然后通知UWB MAC存在新的数据。UWB MAC接收到通知后启动ECMA-368发送数据帧过程, 并将以太网卡中的数据取出, 作为发送数据帧的帧体内容, 将组好的帧发送至UWB BBP。最后UWB BBP协同RF/DAC将数据帧发送到无线信道中。

UWB无线视频传输系统在接收过程中, 首先UWB BBP协同RF/ADC将无线信道中的数据调制解调下来, 之后UWB MAC接收UWB BBP解调得到的数据帧时, 对数据帧进行解析, 并获取数据帧中的帧体部分, 然后将帧体数据发送到以太网卡中, 最后由以太网卡通过网线将数据发送至主机端。

本设计中的UWB系统实际上实现了两个主机设备之间的以太网数据通过无线媒介的透明传输。UWB设备端中的以太网卡没有对收到的以太网帧进行匹配或过滤工作, UWB组帧过程中也并没有修改以太网帧的内容, 因此当两个UWB系统点对点连接时, 两个主机端发送接收的以太网帧与它们通过网线连接时的帧完全一致, 因此实现了以太网数据的透明传输。

3 测试结果

3.1 吞吐率

通过Ix Chariot测试对等网络环境下吞吐率的实验, 实现了TCP层260 Mbit/s左右的吞吐率, 同时能够长时间在高吞吐率下保持稳定的数据传输, 说明了本UWB无线视频传输系统的可行性, 见图4。

3.2 点到点高清视频播放

通过点到点高清视频播放实验, 说明了本方案实现了点对点通信, 同时可以支持多达4路高清视频源的播放, 较好地满足了对高速视频显示的要求, 播放效果如图5所示。

4 结论

本文提出的UWB无线视频传输系统作为一种比较通用的设计方案, 可以加速UWB技术转换, 特别适用于点对点高速传输应用 (如高清视频播放) 的场合, 进而可以为超宽带无线通信技术的标准化和产业化提供有力支撑, 经过测试验证, 该设计方案可行。

参考文献

[1]王一强, 孙罡, 侯祥博.UWB超宽带技术研究及应用[J].通信技术, 2009, 42 (3) :70-75.

[2]周祥为, 冯金振, 郑国莘.UWB无线通信关键技术与应用[J].电视技术, 2007, 31 (9) :51-53.

[3]田晶磊, 肖振宇, 金德鹏.超宽带无线视频监控系统的设计与实现[J].电视技术, 2010, 34 (8) :117-120.

[4]亚信电子AX88180数据手册[EB/OL].[2014-02-25].http://www.asix.com.tw/cs/download.phpsub=briefdetail&PItem ID=88.

无线视频传输系统 篇9

随着社会的发展和人民日益提高的生活水平,数字监控系统在日常生活中发挥的作用也越来越重要,同时依托计算机视觉和数字图像技术的发展,远程视频监控技术呈井喷式发展,本论文采用低成本树莓派model B+为程序开发板,设计出一套视频无线传输系统,基本实现智能小区安居平台无线视频传输。

树莓派是一款基于ARM的微型电脑主板,以SD卡为内存硬盘,卡片主板周围有两个USB接口和一个网口,可连接键盘、鼠标和网线,同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口,以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上,具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘,就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。树莓派支持以下操作系统:Debian Gnu/linux、Respbian OS、Fedora、Arch linux ARM、RIS OS、Free BSD、Android、XBMC。

系统的主控板采用树莓派model b+。树莓派是基于博通ARM11 BCM2835的mini PC,跑LINUX系统,还可以也可以运行win10等操作系统。英文名称raspberry pi model b+,简称RPI B+。

更新树莓派的软件包需要连接网络,此时需要进行网络配置。此处介绍无线网络的配置(有线网络配置方法基本类似)切换到管理员身份,通过配置/etc/network/interfaces文件实现将修改后的文件改为:设置完网络后,便可以更新软件包。

auto lo

iface lo inet loopback

iface eth0 inet dhcp

auto wlan0

allow-hotplug wlan0

iface wlan0 inet dhcp

wpa-ssid“你的wifi名称”

wpa-psk“你的wifi密码”

修改完成后,使用下面的命令重启网络:

sudo/etc/init.d/networking restart

2 整个系统的结构设计

整个系统硬件包括一个树莓派、摄像头和服务器监视器屏幕组成,由树莓派经由路由器与摄像头连接组成的系统;PC机以客户端身份通过TCP/IP协议与树莓派通讯。本系统选型采用的硬件设备:树莓派model B+,罗技C270免驱摄像头,无线网卡、路由器等;软件资源包括:Respbian OS操作系统、Python、opencv等。本次系统设计大致可以分为三个部分:视频采集模块,服务器转发模块以及远程接收显示端。通过完成系统镜像烧写及系统安装之后,本系统分三步完成功能实现:首先能够利用树莓派从摄像头获取数据;其次,能够利用互联网实时发送视频;最后,能够在远程端接收视频数据,查看监控区域。

第一步,系统初始化:准备系统镜像并用工具写入SD卡中;将外设连接树莓派并启动;配置系统的硬件及语言等;对树莓派进行网络连接配置;安装开发用的软件包及一些系统工具。

第二步,软件模块—视频采集:打开摄像头,并设置图像大小;创建套接字,并准备服务器地址;获取视频帧,并将其格式转换为RGB;将数据包转换为字符串打包发送;完成数据传输以后,关闭套接字,释放系统资源。

第三步,软件模块—服务器转发:创建套接字;准备地址和端口信息;绑定套接字,接收请求;完成数据包的发送;服务结束,关闭套接字,回收资源。

第四步,软件模块---显示接收模块:创建套接字,并准备服务器地址;接收数据;建立窗口;读取数据包,将数据转换为图片格式;利用pygame显示图像;完成数据传输后,关闭套接字,并释放资源。

3 图像采集端和服务器程序的编写

视频采集用利用OPENCV和PIL提供的API来完成从摄像头获取数据和打包数据,所以要在系统中安装一些相应的Python依赖库:

sudo apt-get install libopencv-dev python-opencv

sudo apt-get install python-imaging

安装步骤如下:

1)打开摄像头,并设置图像大小;

2)创建套接字,并准备服务器地址;

3)发送请求,接收响应,建立连接;

4)获取视频帧,将图片转换成RGB格式;

5)进行数据传输;

6)完成数据传输后断开,关闭套接字,释放资源。

服务器模块连接视频采集端和远程查看端,同时完成数据的转发,从而使得当视频采集端与服务器建立连接后,远程端就可以随时随地连接服务器来查看监控区域。

系统UDP协议全称是用户数据报协议,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包,是一种无连接的协议。在OSI模型中,在第四层——传输层,处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点,也就是说,当报文发送之后,是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年,虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖,但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。步骤:

1)创建套接字;

2)准备地址和端口信息;

3)绑定套接字、接收请求;

4)完成数据包由摄像头端到远程端的转包服务

5)服务结束,关闭套接字,回收资源。

视频接收端主要完成网络数据的接收以及数据包的解码,解码完成以后来完成图像的显示,从而实现视频无线传输,远程查看的功能,主要完成程序环境的配置,使得程序能够正常编译和运行,另外使用这些库函数可以大大简化我们写程序时的工作,提高开发效率。主要步骤:

1)创建套接字,并准备服务器地址;

2)接收数据;

3)建立窗口;

4)读取数据包,将图片在内存中转换为图片数据;

5)显示图像;

6)完成数据传输后断开,关闭套接字,释放资源。

4 系统测试效果和总结

从摄像头返回的数据如图5所示。

图5.2程序运行截图(参见右栏)

本系统所设计的基于Linux和树莓派的摄像头应用系统,可对图片数据进行了Jpeg压缩编码处理,并且利用了Linux网络套接字的方式完成了图像数据的传输,能够有效地进行实时监控.树莓派强大的处理能力不仅体现在安防监控,还有许多模块的功能值得开发,与Linux操作系统结合也有更多的应用可以研发.本系统目前对网络数据进行连续采集,并进行统计和分析,形成性能报表,将结果以图像化方式显示,仅实现监控模式,未来将继续研究更多通道的监控,使其应用范围更加广泛。

参考文献

[1]马淑华,王凤文,张美金.单片机原理与接口技术[M].第二版.北京:北京邮电大学出版社,2007。

[2]Stephen Prata[美].C++Primer Plus中文.第五版.北京:人民邮电大学出版社,2005。

[3]Anon,IETF RFC 3550.RTP:A transport Protocol for Real-Time Applications[S],2003。

[4]刘欣.基于物联网的远程家庭监控监护系统的研究[D].北京:北京邮电大学,2011。

[5]冯丽芳,孙俊,周俊华.基于ARMS的网络视频监控系统实现[[J].电力自动化设备2010,46(5);608-612。

[6]李霏,王让定.基于嵌入式Linux的多路视频监控系统的设计[[J].宁波大学学报2007,20(2):53-55。

[7]杨秋伟.基于ARM无线图像采集系统的研究与开发[D].上海:上海交通大学,2010。

[8]卢春霞,田伟豪.Internet网络视频监控系统在嵌入式Linux下的解决方案[[J].现代电子技术,2010,28(2):52-54

3G无线视频服务器系统浅析 篇10

1关于3G无线远程终端系统的应用

1.1关于3G系统的模块介绍

在3G无线远程终端系统中, 是由3G系统的三大模块组成。在这三大模块之间, 各自发挥着自己的功能, 其中服务器, 是系统三大模块之一, 它可以对数据库的信息实施监控, 当它的服务器接到操作指令时, 就会立即通过服务器模块, 将收到的指令传递到客户端和手机端;对于收到的这些指令, 通过系统传递到WAP网站, 这样就可以运用手机对WAP浏览器进行访问, 在用户利用手机进行访问时, 要首先需要登录, 登陆完成后, 就能够进入系统, 利用系统设置的功能来进行;同时, 对于3G系统的计算机客户端, 也会在手机接到客户指令以后, 也会立即做出反应, 也会将传输到的数据自动地记录到数据库中, 方便手机用户的查询。

1.2关于3G系统功能的介绍

3G系统服务器启动后, 手机用户就可以接到客户端的连接请求。对于服务器程序模块, 可以利用进行用户信息的监听功能, 这种功能可以进行事务请求操作, 这种操作功能可以表明系统在线的用户数量和用户的操作命令是否已经成功, 确定以后把信息传递给服务器。如果要选择系统的“隐藏”功能, 3G系统功能的程序也会自动地将信息隐藏到后台运行, 使显示器的界面上看不到运行的痕迹。如果用户选择“修改密码”的程序, 管理员就可以进到系统中, 对系统的信息进行修改或删除。当手机用户登录3G的软件系统。显示器的界面就会显示所有模块具备的功能, 这些功能都存放在操作菜单的栏目之中, 使用户可以在功能列表中选择, 实施操作的有关界面和用户状态以及时间。

3G系统的功能能够由用户任意选择, 它们主要包括三个方面:第一, 当发出关机或开机指令时, 这时指令就立即被保存在系统的数据库中。第二, 当计算机的客户端接受到操作指令, 就可以自动的进行分析处理。第三, 当Mb Pc Work Station将收到的结果存在MSSQL后。然后就可以在显示器上把结果告知用户, 完成整个的工作流程。

2关于3G无线视频监控系统

2.1关于3G系统的功能

对于手机3G系统的应用功能, 主要有用户常用的录像功能与画面捕捉功能, 还具有清晰地视频监视功能, 系统的告警功能及监视系统管理的多方面功能。这些功能已经完全可以满足用户的需求, 而且可以为用户提供随机的确定, 并可以立即得到回应, 在3G系统的功能监视内容中, 主要是具备了无线视屏设备的功能等。

2.2关于3G系统的构成

对于3G系统的功能, 取决于系统的构成。系统的构成主要有视频采集端、传输网络等。这些系统主要包括视频采集单元、视频编码器、无线传输单元等。下面分别对它们的构成给与论述:

视频采集单元:实际上是一台彩色监视摄像机, 在这台彩色摄像机的系统里, 系统合理的运用了CCD成像原理, 这样通过系统处理就把现场的画面变为视频信号, 利用系统进行传输, 就完成了视频采集单元的作用;

视频信号传输单元:它是一种利用视频信号传输单元, 利用这一视频信号传输单元, 可以将视频信号传输至视频编码模块, 在视频编码模块中, 可以实施压缩编码, 压缩后的编码就可以与互联网连接, 然后通过Internet就可以传输到世界的任何角落;

视频编码单元:通过这种视屏编码单元, 可以将模拟视频信号与数字压缩视频流相互转换。然后可以将数字压缩视频流变换为云台控制指令进行传输, 这样就可以利用云台控制将其送至云台解码器;系统就会按照这些指令, 采取对应的控制程序, 产生对应的动作;

视频服务器:这种视频服务器的功能强大, 它可以对远程监视系统实施控制, 并可以完成在线远程管理及维护的工作。利用视频服务器可以对用户、站点以及摄像机进行管理, 它可以实现系统维护的功能, 因此, 称作是重要的指挥系统;

视频远程监视终端:它的功能可以实现视频的回放。为了实现这一功能, 要将网络传输转变为视频流, 这一方法是为保证视频回放功能的正常应用, 因此, 在3G系统中一定要有视频解码功能。这对于视频远程监视终端的视频解码, 能够应运用硬件解码。这对于视频终端软件和视频监视系统影响较大, 尤其对于系统的人机交互界面, 操作人员对监视终端摄像机的选择, 都会受到较大的影响。

3结语

为了确保3G手机对计算机系统的远程控制, 发挥3G无线视频服务端系统的特点, 在使用过程中, 可以利用3G的远程控制功能, 使用户在使用时, 完全不受到时间和地域的影响, 非常方便的利用这个系统。这种方式不仅可以打破传统视频监控的局限性, 还能够表现出移动灵活的优点, 使手机可以随时随地实施监控, 方便用户的使用。

参考文献

[1]曾凡荣.浅议无线远程终端系统及3G无线视频监控系统[J].信息化建设, 2012 (3) :137-136.

无线视频传输系统 篇11

【关键词】视频监控；无线传输；GPRS；

引言

随着计算机技术、无线通信技术的飞速发展，互联网的广泛普及，实时动态图像的采集、压缩和远程无线传输技术等为研究无线传输的视频监控提供重要的支持。远程监控技术的出现，是计算机网络技术与故障监控技术相结合的必然结果，它具有灵活性好、移动性强、布点灵活、工程量小与工程周期短等优点。与有线视频监视系统相比，无线视频监视系统具有很大的优越性，其研究也具有重大的经济意义和现实意义。考虑到传统的视频监控系统的不足，本文提出一种基于无线网络的视频监控系统。

1.系统原理框架

本系统设计的任务主要是针对传统的视频监控系统的缺点，研究出新型的嵌入式视频监控，在功能上达到传统的视频监控系统的要求，同时解决了传统的视频监控系统的不足。主要是从这几个方面做出了研究与分析，首先是在功耗方面，是采用的低功耗的嵌入式ARM平台，对于视频监控的大数据量问题，针对图像进行了压缩编码以及本地存储，根据监控中心的需求有选择性的传输数据，监控信息的传输不是采用传统的传输方式，而是采用的中国移动提供的GPRS无线传输服务进行传输，主要能实现高性能、适应性强、应用领域广等特点。

根据功能要求，本设计基于ARM的无线监控系统是有以下几个部分构成：嵌入式监控终端设备，联网的监控中心。 在视频监控过程中，监控终端首先通过视频采集设备采集到图像信号，经过嵌入式系统完成图像的处理工作，包括图像采集，本地存储，最后通过GPRS模块传输到远程的用户端，从而完成整个系统的工作。

2.终端硬件设计

分析监控系统需要完成的功能，视频监控终端的主要任务为：图像采集，图像处理，信号的传输等，需要进行视频图像的处理，传输过程中需要使用到一些网络通信协议，有操作系统的支持会给这些软件的实现缩短开发周期，而系统选择在嵌入式平台下完成，因此需要可以支持嵌入式操作系统的微处理器。

由于硬件电路设计过程周期较长而且工作量大，因此本系统设计选择可以移植嵌入式操作系统的硬件开发平台，通过其外围电路以及相应的接口扩展功能模块，保证整个系统的硬件开发环境。根据系统的整体方案，USB摄像头作为视频信号的采集设备，完成图像的采集，而视频信号是采用的中国移动的GPRS网络服务进行传输的，系统选择了通过串口扩展一个GPRS模块，嵌入式系统通过GPRS模块连接到互联网，最后连接到用户端进行信号传输。

3.嵌入式处理器体系结构

完整的嵌入式系统包括嵌入式硬件系统和嵌入式软件平台，一个嵌入式硬件系统主要包括微处理器、时钟与电源模块、外部存储器、通信模块、I/O接口以及其他功能模块，其核心是嵌入式微处理器，S3C2440是三星公司为手持设备和一般应用推出的低价格、低功耗、高性能微控制器的解决方案，存储器系统采用了哈佛结构，将数据总线和指令总线分开，使读写速度更快，工作效率更高。采用低功耗、全静态设计等特点，丰富的外设资源，适合于便携式视频监控终端的设计需求，支持Linux等操作系统。

3.1摄像头选择

嵌入式视频监控系统需要图像的采集，首先需要的是摄像头，USB摄像头是现在视频监控系统的主要应用器件，因为其使用方便，大不多数的嵌入式设备都支持USB接口，同时价格低廉、性能也非常良好，被广泛应用于视频监控领域。

本系统采用了中星微公司的USB摄像头ZC301摄像头作为视频采集设备，S3C2440芯片内部提供了USB接口，只要在芯片外部扩展USB接口电路，再与USB 摄像头相接就可实现USB摄像装置的硬件连接。

3.2 Nand Flash 模块设计

Nand Flash采用非线性存储结构，代码不能在Flash上直接运行，需要把代码读到RAM中运行，Flash中代码读取需要专用控制器接口；Nand Flash芯片提供单元密度大，可以实现高密度存储，它的擦除和写入的速度很快，非常适合于大容量数据存储，在存储卡和U盘等存储设备中得到广泛的应用。S3C2440处理器自带Nand Flash控制器，而且支持Nand Flash启动，只需扩展一片Nand Flash芯片即可。

3.3 SDRAM 模块设计

S3C2440自带SDRAM控制器，具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可以方便扩展SDRAM芯片。系统选用HY57V561620BT容量为32M字节，为了增大数据吞吐能力，选取两片芯片扩展为32位数据宽度的总线。HY57V561620BT 内部是一个存储阵列，总共有13根地址线，采用行地址线、列地址线复用方式减少芯片引脚数，分别由行地址选通信号 nCAS、列地址选通信号nRAS区分行地址列地址，13根行地址线与9根列地址线复用组合成22根地址线访问空间是4M，另外两根区间选择信号BA0、BA1组合就可以访问4个 Bank。

3.4 电源模块设计

根据系统设计需求，微处理器S3C2440、SDRAM、Nand Flash 等采用3.3V供电，而一些外围电路是5V供电。因此整个系统需要两组电源，采用直流稳压电源提供5V电源，由5V电源转换出3.3V电源。5V电压经过滤波、线性稳压器AS1117芯片后输出3.3V电压，再经过滤波后向系统供电。AS1117是高效率低压差三端线性稳压器，提供电流限制和热保护，以确保芯片和功率的稳定性，从而更好地保证电源供电的稳定性。

3.5 GPRS无线通信模块

GPRS是一种能够短消息、语言通信以及是数据传输功能的无线通信模块，通过RS232串行接口可以微处理器、计算机以及单片机等实现数据交换通信。 GPRS无线通信模块通过RS232接口可直接接收上位机系统的串口发送AT指令，根据相应的指令完成相关的操作。计算机作为数字终端设备，GPRS模块作数字电路设备，两者间通过一套AT指令集完成相互之间的通信，GPRS的各种功能都有赖于上位机发送过来的AT指令实现。

3.6 GPRS模块控制

无线传输设备GPRS模块主要是通过串口与嵌入式平台连接，两者间的相互通信都是通过RS232串口进行的，最高通信速度可以达到115200b/s，嵌入式Linux平台下的串口程序设计也是无线传输设备驱动设计的一部分，设计串口驱动程序主要是保证嵌入式平台与GPRS模块的正常通信，主要是嵌入式平台对GPRS模块的控制，GPRS模块都支持AT指令集，因此应用软件只需要使用这些指令集编写相应的应用程序可以控制模块，并且可以将需要发送的数据送到GPRS模块，通过AT指令集控制信号的发送。

本系统采用的是支持TCP/IP协议的GPRS模块，通过串口将模块与嵌入式系统连接后，首先需要通过AT指令集要对GPRS模块进行一定的设置，主要的设置工作有：设置通信波特率、设置接入网关、设置终端的类别、测试GPRS服务是否开通，完成上述步骤后，且测试表明GPRS服务已经开通，就可以开始进行数据传输了。

4.总结

本文是针对传统的视频监控的不足，设计了基于ARM的远程视频监控系统，通过减少数据量方面的研究，设计嵌入式Linux平台的软件视频压缩方式，在一定程度上控制数据量，在网络环境好的的条件下可以实现图像的传输。

参考文献：

[1]侯树静.基于无线局域网的嵌入式视频监控系统研究[D].南京：河海大学，2007.

[2]韩亚东.基于GPRS技术的无线远程监测系统的研究与设计[D].武汉：武汉理工大学，2009.

[3]于艳萍，朱晓智，王中训。基于ARM9和USB摄像头的网络视频采集系统设计[J].现代电子技术，2011.

[4]廖胜.基于ARM和GPRS远程监控系统的研究.北京：北京邮电大学，2008.

[5]彭铁钢，刘国繁，曹少坤，等.基于ARM的嵌入式视频监控系统设计.

注：

基于CDMA无线视频监控系统 篇12

随着辽阳供电公司光纤通信网络的跨越式发展, 光纤环网的通信网络已近成熟。辽阳供电公司大部分66k V变电所和通信机房已经完全实现了无人值班管理, 所有变电站和机房实时视频信息全部通过基于光纤通信网络的远程视频监控来传送到监控中心。因此, 监控系统和通信网络的持续使用性和安全可靠性, 在整个企业运营过程中起着至关重要的作用。但部分偏远变电站、机房、施工现场等因地理条件和施工周期等诸多因素的影响, 无法实现光纤网络的架设, 也无法对上述地点实现远程实时监控, 成为电网监控的盲点。基于CDMA的无线视频监控系统可以有效地补充和完善公司现有的视频监控系统, 实现对公司电力设施的全方位监控。

1 方案设计

1.1 技术原理

CDMA无线视频监控系统基于成熟的CDMA网络设计的无线监控系统, 把摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩, 通过智能无线通信终端连接到CDMA网络, 实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、编解码、链路的控制维护等功能, 把实时动态图像传到任何CDMA网络覆盖的地方, 可以通过Internet从系统终控端得到实时图像信息。

1.2 系统功能

(1) 实时监控, 可以在监控人员的大屏幕上提供1/4/6/8/12/16等多画面的分屏显示;

(2) 可实现2路双向串行数据与视频同时传输, 即可同时传输2个摄像头所拍摄信息;

(3) 具有智能抓拍功能, 可设抓拍优先级, 提供定时抓拍、短信抓拍、外部开关量触发抓拍、本地/远程抓拍来实现对目标区域的多种方式监控;

(4) 系统可通过控制远程控制镜头、云台、球机等设备, 来实现目标区域全方位的多角度监视;

(5) 系统支持对历史事件的录像回放, 可实现对报警前、报警后可记录16s的现场图像。让监控人员及时查询事件前后信息;

(6) 系统同时设计了2个通信串行口, 实现与现场其他辅助设备相连接, 一起协调工作。利用其透明串行数据传输功能可将现场其他设备的数据回传给远端的监控主机, 并可通过系统提供的Aux COM1口在离线状态下对其进行控制, 比如主动连接远端主机启动视频传输;

(7) 系统支持2路开关量的输入和1路开关量的输出, 可以实现与安防报警器 (防火、防盗、烟雾报警器等) 的对接, 可在人体红外探测器、烟雾传感器等开关量的输入发生变化时及时发出报警信号, 并在发出警报后立即启动录像装置, 实现自动拍摄, 同时对监控人员发出报警信息。同时可实现远程启动灭火装置、关闭门窗、自动拨打报警电话等功能;

(8) 系统可以接入GPS定位系统, 实现卫星定位数据的传送, 让监控人员随时掌握事发地点, 便于及时出警 (见图2) 。

2 无线视频传输服务器

根据初步的技术设计方案, 确定了无线视频传输服务器的接口类型和通信协议。设计了以下通信接口和电源端子:

电源端子:GND+12V;

云台控制端子:485A 485B;

开关量输出端子:DO;

公共端:COM;

开关量输入端子:DI2 DI1;

视频输入:VIDEOII VIDEOI PAL制彩色或黑白复合模拟视频 (CVBS) 信号, 输入阻抗为75½, 电压范围0.2~1.25V;

如果在现场应用中仅需使用第一路视频抓拍, 则仅使用DI1和COM端接上继电器端子即可。

开关量输入输出DI/DO;

开关量输入DI1/2可用于报警触发;

辅助串口AUXCOM1/2;

辅助串口AuxCOM1/Aux COM2是2个完全相同的三线制RS232异步串口, 可用来连接现场的其他设备, 在传输视频的同时支持2路双向串行数据的传送。可以实现对现场设备的遥测和遥控。

在设备处于离线待机状态下, Aux COM1口可作为配置和诊断串口, 维护可通过“AT”和“JM”指令对内置的无线Modem模块和传输器进行配置或诊断操作。

在连线状态下Aux COM1/2的波特率由远端主机遥控设定, 范围在9600bps-57600bps, 格式是8-n-1。在离线待机状态下Aux COM1/2的波特率固定为9600bps, 格式是8-n-1。Aux COM1/2两个端口只能工作在相同的波特率下。AUXCOM2还有GPS数据扫描过滤功能。

RS232串口:RS232口为标准DCE接口, 可用直联串口线与PC相联。该端口可作为设备设置接口, 也可以做为数据通讯接口。

W6100无线视频提供的串口是DB9针公头, W3100在通信上用2、3、5三个引角, 2对应RXD (输入) , 3对应TXD (输出) , 5对应GND (接地) 。

3 监控中心方案设计

3.1 参数设置

无线视频监控系统采用了动态域名与固定IP地址2种视频接收方式。可根据互联网业务和实际需求来灵活采用 (见图3) 。

3.2 监控系统功能设计

(1) 监控中心既可自动接收无线视频发送来的现场实时视频信息, 同时也可由监控人员主动对现场摄像进行采集, 通过控制面板随时随时调整现场监控装置和摄像头, 实现对监控现场的多角度全方位的监控, 并将采集到的视频信息录制下来备查;

(2) 监控系统设计了短信报警、文字报警、语音报警等多种报警方式。无线监控系统不但可以向监控中心发送报警信息, 还可以通过手机短信向预先设置好的多个手机号码发送报警短信, 实现监控人员24小时全天候接警, 保证了报警信息的可靠性和时效性;

(3) 监控系统设计了与安防报警器 (防火、防盗、烟雾等报警器) 的接口, 可在人体红外探测器、烟雾传感器等开关量的输入发生变化时及时向监控人员发出报警信息, 并在发出警报后立即启动录像装置, 实现自动拍摄。监控人员可根据需要远程操作启动灭火装置、关闭门窗、自动拨打报警电话等功能;

(4) 用户分层管理。监控系统设计了完整的用户管理体系, 能够区分不同的操作用户、不同的操作节点、不同的操作区域、不同的操作设备对象以及不同的运行模式;同时系统实现信息的分层处理, 系统只能够提供与责任区域相关和有效的信息给监控操作员, 无关信息和责任区域以外的信息不能干扰责任区域内的监控人员, 保证了监控系统的安全可靠运行。

(5) 监控系统设计了GPS卫星通信接口, 可实时接收监控装置发送来的GPS卫星定位信息, 并将现场地理位置信息实时显示在监控中心的大屏幕上, 让监控人员随时掌握监控地点的地理位置信息变化;

(6) 监控系统设计了完善的系统维护和系统日志功能。可实现对监控系统的日常管理和系统维护。系统日志详细记录了监控系统历史报警信息、运行及操作维护记录, 便于维护人员的日常管理和故障排除。

4 结语

基于CDMA的无线视频监控系统提出了采用CDMA无线视频技术解决不利于架设光纤等有线通信线路的偏远的无人值班变电站、机房等电力设施远程视频监控的解决方案, 是对公司现有的有线视频监控系统的一个有力补充, 完善了视频监控系统体系。基于CDMA的无线视频监控系统, 灵活地将先进的电子技术、太阳能技术、无线通信技术、网络技术和计算机技术融合在一起, 开辟了无线视频传输技术的先河, 实现了智能化、自动化管理, 保证了对电力设施运行状态的24小时不间断监控, 保障了电力系统的稳定运行。

建立完善的可行的视频监控系统, 将给公司无人值班变电站的发展提供强有力的技术支持。通过使用基于CDMA的无线视频监控技术, 将为公司现有的视频监控系统提供有效的完善和补充。

摘要：随着无人值守变电所和无人值班机房在电力系统的不断应用和发展, 建立远程视频监控系统已成为电力企业发展必不可少的技术手段。针对基于CDMA无线视频监控系统的新技术在辽阳供电公司的应用前景和必要性进行了详细的分析和论证。分析结果表明基于CDMA无线视频监控系统是信息化、自动化建设的有力补充和保障, 在公司的正常运营管理和生产系统中起到了非常重要的作用。