淺談視頻監(jiān)控車載化技術(shù)方案
出處:bg4alf 發(fā)布于:2011-07-09 13:47:04
隨著3G網(wǎng)絡(luò)的不斷普及,在3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,網(wǎng)絡(luò)帶寬成倍增加,可以滿足高幀率、較高圖像質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)傳輸需求。原有單車以錄像為主的車載視頻監(jiān)控解決方案漸漸向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化方向發(fā)展。由于車輛的移動性,用戶對車輛遠程視頻瀏覽、車輛GPS衛(wèi)星定位、以及車載終端與平臺數(shù)據(jù)交互的需求尤為迫切。下面就車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)級解決方案的技術(shù)發(fā)展方向淺作論述。
一、車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及需求分析
所謂無線網(wǎng)絡(luò),既包括允許用戶建立遠距離無線連接的語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù),與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似,的不同在于傳輸媒介的不同,利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線,可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。
1.無線網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性的需求
車載無線聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)固定點視頻監(jiān)控有著明顯差異:
1)終端IP地址不固定,有防火墻限制;運營商在分配給無線終端的IP地址可能隨時更換,且進行了防火墻限制,封閉了部分端口;
2)網(wǎng)絡(luò)帶寬波動較大,無線網(wǎng)絡(luò)所在地用戶數(shù)量多少、地域差異及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化程度等問題影響未來質(zhì)量,網(wǎng)絡(luò)帶寬實時變化,甚至可能瞬間降低到零,這就要求車載視頻終端能適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)帶寬變化的模式;
3)車載終端實時運動,基站切換頻繁,運動也造成了視頻無線網(wǎng)傳的不可確定性。為了提升車載視頻無線網(wǎng)傳的效果,需要根據(jù)上述特點對視頻的編碼算法、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進行改進。
2.數(shù)據(jù)多級管理的要求
在管理系統(tǒng)中我們采用比較有代表性的三級管理構(gòu)架,至于更多級的管理,基本原理是完全相同的。在每管理中,都采用C/S結(jié)構(gòu)。其中,客戶端直接面向用戶,向用戶提供友好的圖形界面,方便用戶的使用。服務(wù)器端完成對客戶端請求的響應(yīng),還要完成級聯(lián)的任務(wù),同時,服務(wù)器端還要直接和應(yīng)用相連,這里指的應(yīng)用是我們所要管理的具體對象,在電信管理中就是電信設(shè)備,比如交換機、基站等。服務(wù)器需要和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接相連,從應(yīng)用中獲取數(shù)據(jù)。下面我們就主要闡述一下管理系統(tǒng)中的主要部分C/S結(jié)構(gòu)和多級級聯(lián)的設(shè)計思想。
大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求就是可以實現(xiàn)多級管理,車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能:
1)權(quán)限分配管理,出于安全性因素的考慮,有必要將用戶分類,使其享有不同的權(quán)限,分配不同的任務(wù);
2)視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),無線網(wǎng)傳至中心的視頻應(yīng)分發(fā)到不同的用戶,滿足多個用戶同時瀏覽一路視頻的要求;
3)系統(tǒng)擴展性能,系統(tǒng)應(yīng)考慮未來用戶數(shù)量增多后擴容的要求,在不改變系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,僅增加轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器數(shù)量即可進行系統(tǒng)擴容。
3.智能交通管理需求
智能交通系統(tǒng)(簡稱ITS)是將多種先進電子技術(shù)有效地集成運用于整個交通運輸管理體系,而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的,實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)。
基于3G萬羅的交通信息車載導(dǎo)航發(fā)布技術(shù)等高新技術(shù)成果的同時,繼續(xù)擴展交通信號控制系統(tǒng)、交通綜合檢測系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)快速路交通信號控制系統(tǒng)的管線范圍,全面覆蓋城市主要路網(wǎng),逐步消除城鄉(xiāng)科技設(shè)施差別,顯著提高對路網(wǎng)流量的均衡調(diào)配能力和路網(wǎng)抗風(fēng)險能力;另一方面在進一步整合挖掘海量交通管理信息資源的基礎(chǔ)上,開發(fā)建設(shè)智能交通應(yīng)急指揮、交通數(shù)據(jù)綜合分析與預(yù)報、科學(xué)交通組織優(yōu)化與仿真等深層次信息化應(yīng)用工具,滿足重大突發(fā)意外交通事件高效處置的需求,完善道路交通精細化管理以及預(yù)測預(yù)報,實現(xiàn)基于仿真模型的交通組織優(yōu)化渠化設(shè)計和量化評估分析,開創(chuàng)道路交通管理工作“分析、指導(dǎo)”的新格局。
車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為智能交通系統(tǒng)有機的組成可以實現(xiàn)以下功能:1車輛GPS定位信息管理,車載視頻監(jiān)控終端可將GPS衛(wèi)星定位信息實時傳輸至管理中心;2車輛信息實時上傳,車載視頻終端將車輛行駛中的車輛狀況(例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速等信息)實時網(wǎng)傳至管理中心;3數(shù)據(jù)交互功能,3G無線網(wǎng)絡(luò)除了能滿足車載視頻網(wǎng)傳外,還可以實現(xiàn)聲音、文字、圖片等信息的交互;4其他功能,智能交通管理對實時車輛的客流數(shù)統(tǒng)計有強烈的需求,管理中心通過實時視頻瀏覽,可以對車輛內(nèi)的人數(shù)有大致的了解。
4.廣告娛樂視頻下發(fā)需求
廣告娛樂播放可為車主獲取一定的收益,在國內(nèi)車輛廣告業(yè)競爭激烈的今天,個性化的車載廣告服務(wù)就成為車載廣告發(fā)展的大方向。廣告商的主要需求有:1即時更新車載廣告數(shù)據(jù),3G網(wǎng)絡(luò)可以滿足廣告商即時更新車載廣告的需求;2廣告數(shù)據(jù)反饋,廣告商需要對每日的廣告投放數(shù)量進行統(tǒng)計分析,這就要求車載終端能累計廣告播放投放量并與中心交互;3數(shù)據(jù)交互功能,在投放廣告的同時,系統(tǒng)應(yīng)具備下達通告、天氣預(yù)報、道路信息等數(shù)據(jù)交互功能。
二、系統(tǒng)級解決方案分析
1.車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成:車載終端、無線網(wǎng)傳子系統(tǒng)、中心管理平臺。
?。ㄒ唬┸囕d終端(即車載載DVR),除了傳統(tǒng)錄像功能外,還應(yīng)具備:GPS衛(wèi)星定位、3G無線網(wǎng)傳、多媒體廣告娛樂視頻廣播等功能。
?。ǘo線網(wǎng)傳子系統(tǒng),系統(tǒng)可借助于運營商的3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的實時無線網(wǎng)傳。
?。ㄈ┲行墓芾砥脚_對系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理,分配用戶和終端的權(quán)限、管理視頻數(shù)據(jù)的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)信息的交互功能。
2.車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能簡介
?。ㄒ唬┮曨l實時瀏覽
實時瀏覽車載終端上傳的視頻圖像,并可對視頻圖像的分辨率、碼流、幀率、圖像質(zhì)量等參數(shù)進行調(diào)整管理。
?。ǘ﹫缶幚?/STRONG>
車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)急報警是一大要點,在車載終端發(fā)出報警信號后,客戶端軟件應(yīng)即時彈出車內(nèi)外視頻圖像,并進行聲音報警提示。此外系統(tǒng)還應(yīng)具備設(shè)備故障報警、超速報警、阻塞報警、越界報警等報警功能。
?。ㄈ?shù)據(jù)的交互管理
車載終端與中心管理平臺可進行聲音、視頻、圖片、文字等信息交換,滿足用戶對廣告娛樂數(shù)據(jù)交互的需求。
(四)車輛調(diào)度管理
監(jiān)控中心對車輛進行定位調(diào)度管理,在監(jiān)控中心大屏幕上顯示車輛地理位置信息,并根據(jù)車輛所在地的道路狀況進行合理的調(diào)度管理。
?。ㄎ澹?、數(shù)據(jù)檢索和分析
系統(tǒng)可對歷史數(shù)據(jù)進行追溯和分析,如歷史視頻錄像檢索回放、GPS定位軌跡回放、報警數(shù)據(jù)檢索分析等。
3.車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)特點
?。ㄒ唬o線視頻防火墻穿透技術(shù)
穿透技術(shù),多指NAT穿透技術(shù),NAT,即Networ Address Translation,可譯為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換或網(wǎng)絡(luò)地址翻譯。
當前的Internet面臨兩大問題,即可用IP地址的短缺和路由表的不斷增大,這使得眾多用戶的接入出現(xiàn)困難。
使用NAT技術(shù)可以使一個機構(gòu)內(nèi)的所有用戶通過有限的數(shù)個(或1個)合法IP地址訪問Internet,從而節(jié)省了Internet上的合法IP地址;另一方面,通過地址轉(zhuǎn)換,可以隱藏內(nèi)網(wǎng)上主機的真實IP地址,從而提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。
為了突破在運營商對無線網(wǎng)絡(luò)的限制,系統(tǒng)應(yīng)支持防火墻穿透功能,防火墻穿透技術(shù)與VPN技術(shù)類似,平時傳輸心跳包和GPS定位等信息;需要傳送視頻時,客戶端通過轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器向車載終端提取視頻流。
(二)視頻流低帶寬無線網(wǎng)傳技術(shù)
視頻無線低帶寬無線傳輸技術(shù)包括以下幾點:
?。?)、采用壓縮效率高的編碼算法,目前主要采用H.264壓縮算法;
(2)、視頻流傳輸能適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化,及時調(diào)整視頻發(fā)送幀率和碼流;
?。?)、為保障視頻信息安全,可采用運營商專網(wǎng)進行數(shù)據(jù)網(wǎng)傳,如中國電信的VPDN網(wǎng)絡(luò),中國移動和中國聯(lián)通的APN網(wǎng)絡(luò)。
(三)流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)
由于無線網(wǎng)絡(luò)上行帶寬的限制,為了滿足監(jiān)控中心或其他遠程客戶同時對車載終端進行視頻訪問,監(jiān)控中心應(yīng)配置流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。對車載終端的視頻訪問全部通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器來進行轉(zhuǎn)發(fā),使得車載終端的視頻服務(wù)只占一個通道。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)可緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張,提高響應(yīng)訪問的效率,以少的時間代價換取更高的帶寬利用率。
?。ㄋ模┒喾?wù)器負載均衡技術(shù)
監(jiān)控中心和車載終端存在大量數(shù)據(jù)交互,其中GPS定位信息等需要占用大量的數(shù)據(jù)庫存儲空間,在車輛超過一定數(shù)量的時候,一臺服務(wù)器不能滿足系統(tǒng)管理的要求,系統(tǒng)應(yīng)支持多服務(wù)器平衡負載。系統(tǒng)負載均衡是指多臺服務(wù)器以對稱方式并行處理,每臺服務(wù)器都具備等價的地位,都可以單獨對外提供服務(wù)而無須其他服務(wù)器的輔助;多服務(wù)器負載均衡技術(shù)也為系統(tǒng)無縫擴容提供完善的解決方案。
?。ㄎ澹?G視頻無線網(wǎng)傳制式的選擇
視頻網(wǎng)傳主要利用3G網(wǎng)絡(luò)上行鏈路,下面對3種不同3G網(wǎng)絡(luò)制式上行速率進行對比說明。
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