車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案201111291111

1、車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案2011年11月目錄第一章系統(tǒng)概述31.1系統(tǒng)概述31.2車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)組成3前端信號采集處理系統(tǒng)3數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)4監(jiān)控中心數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)41.3車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)基本功能4第二章系統(tǒng)設(shè)計方案62.1總體設(shè)計62.2前端設(shè)計62.3數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)設(shè)計72.4指揮中心遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端和服務(wù)器設(shè)計9客戶端軟件主要功能9監(jiān)控中心服務(wù)器設(shè)計11第三章系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)123.1抗惡劣環(huán)境達(dá)容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)12硬盤減振加固技術(shù)12寬幅電源輸入和電源保護(hù)技術(shù)12延時關(guān)機(jī)技術(shù)123.2視音頻編解碼技術(shù)133.3SATA硬盤存儲技術(shù)和eSATA快速備份技術(shù)14硬盤存儲技術(shù)14硬盤快速

2、備份技術(shù)16優(yōu)秀的磁盤管理技術(shù)17第一章系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)概述隨著中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入告訴發(fā)展階段，車輛的安全管理也越來越受到重視。視頻是最直觀的信息之一。車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)字視音頻監(jiān)控技術(shù)，在車輛上安裝終端，使用大容量硬盤對車輛內(nèi)外的視音頻信息進(jìn)行實時記錄保存以備日后查證使用。本系統(tǒng)結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將車輛現(xiàn)場圖像及所在位置傳送到指揮中心，給遠(yuǎn)程指揮調(diào)度提供第一手資料；在發(fā)生突發(fā)事件時，指揮中心能根據(jù)獲取的現(xiàn)場資料迅速做出反應(yīng)。1.2車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)組成1.2.1前端信號采集處理系統(tǒng)系統(tǒng)前端布置車載移動視頻監(jiān)控終端（車載硬盤錄像機(jī)）負(fù)責(zé)采集視音頻數(shù)據(jù)、數(shù)字化壓縮處理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)

3、實時保存。車載移動視頻監(jiān)控終端集成了數(shù)字視音頻編碼模塊、視音頻存儲模塊、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、報警信息處理模塊、GPS定位模塊、行車記錄模塊，并提供了多種擴(kuò)展接口，可實現(xiàn)高清晰視音頻錄像、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、報警信息上傳、車輛位置等功能。1.2.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)將視頻圖像、報警信號、車輛行駛信息通過的無線網(wǎng)絡(luò)平臺（3G的WCDMA/TDCDMA/EVDO等多種無線網(wǎng)傳方式）實時傳輸至監(jiān)控中心，為監(jiān)控中心在突發(fā)事件時提供現(xiàn)場視頻的圖像信號。1.2.3監(jiān)控中心數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)監(jiān)控中心平臺能在電子地圖上隨時掌握全部車輛的所在位置和行駛情況，并可隨時調(diào)用任意車輛的監(jiān)控圖像，以便對車輛進(jìn)行管理。監(jiān)控中心由多臺服

4、務(wù)器和管理終端模塊組成。1.3車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)基本功能1.3.1視頻監(jiān)控錄像功能車載移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有視頻信號和音頻信號的實時同步采集壓縮、硬盤記錄、實時視音頻預(yù)覽、視音頻信號切換、本地錄像文件回放、實時無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、錄像文件回放等功能。1.3.2無線網(wǎng)絡(luò)報警功能車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程報警功能，在發(fā)生突發(fā)事件的時候，按下報警按鈕進(jìn)行報警，設(shè)備主動與監(jiān)控中心連接，并將報警信息和視頻圖像實時傳輸至監(jiān)控中心。1.3.3視頻數(shù)據(jù)無線上傳功能車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)支持視頻數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)上傳，系統(tǒng)可通過運營商網(wǎng)絡(luò)（3G）進(jìn)行音視頻流上傳功能。1.3.4車輛定位功能系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸同時，可利用G

5、PS定位系統(tǒng)確定車輛所在位置，同時可在監(jiān)控中心電子地圖上顯示其所在位置，并可對車輛行駛軌跡進(jìn)行分析。1.3.5監(jiān)控中心實時監(jiān)控管理功能監(jiān)控中心布置實時監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控中心授權(quán)用戶可調(diào)用車輛現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)，同時可接收車輛上傳的報警信號并獲取相應(yīng)的視頻信號。監(jiān)控中心對這些信號進(jìn)行分類處理，并做出快速反應(yīng)。第二章系統(tǒng)設(shè)計方案2.1總體設(shè)計系統(tǒng)在車輛上安裝車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端和監(jiān)控前端設(shè)備，對車內(nèi)部情況進(jìn)行實時監(jiān)控；監(jiān)控指揮中心對前端獲取的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2.2前端設(shè)計2.2.1前端攝像機(jī)、云臺本系統(tǒng)可在汽車內(nèi)外根據(jù)實際需求安裝抗震彩色高解析攝像機(jī)、抗震云臺，采集視頻圖像信號。2.2.2數(shù)據(jù)存儲設(shè)計系統(tǒng)

6、采用專業(yè)的車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控記錄設(shè)備（車載移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)終端）。對前端的視音頻信號進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，并壓縮保存在硬盤中。2.2.3液晶屏顯示可根據(jù)實際需要在車內(nèi)布置液晶顯示屏，用于顯示本地預(yù)覽圖像。2.3數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)設(shè)計無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計系統(tǒng)采用運營商無線網(wǎng)絡(luò)平臺，平臺由三部分組成車輛電子監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)平臺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2.3.1車載數(shù)字硬盤錄像機(jī)車載硬盤錄像機(jī)作為系統(tǒng)的終端，啟動后主動與監(jiān)控中心VPDN專網(wǎng)上的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器建立連接，并與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器保持心跳連接，確保車載硬盤錄像機(jī)鏈路通暢。在報警按鈕啟動后，硬盤錄像機(jī)向轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)出報警請求，并主動上傳圖像；監(jiān)控中心需調(diào)用車內(nèi)數(shù)據(jù)時，由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器

7、向硬盤錄像機(jī)發(fā)出請求，得到請求后立即將視頻上傳至轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。2.3.2轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器作為監(jiān)控中心和終端（車載硬盤錄像機(jī)）的交互平臺，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像和報警信號的轉(zhuǎn)發(fā)工作，并進(jìn)行操作員權(quán)限的認(rèn)證和管理。2.3.3監(jiān)控中心管理平臺監(jiān)控中心管理服務(wù)器可接收轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的終端報警信號，并在屏幕上顯示終端自動上傳的圖像。系統(tǒng)也可以調(diào)用任意一臺車輛的視頻信號，只需在GIS電子地圖平臺上點擊所需瀏覽的車輛圖標(biāo)，即可顯示車輛行使圖像。指揮中心和車載終端數(shù)據(jù)交換示意圖：2.4指揮中心遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端和服務(wù)器設(shè)計2.4.1客戶端軟件主要功能視頻實時瀏覽實時瀏覽車輛上傳的視頻圖像，視頻圖像分辨率、碼流、幀率、

8、圖像質(zhì)量等參數(shù)實時可調(diào)，支持網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)功能。遠(yuǎn)程抓圖功能支持前端抓圖按鈕，抓取高清晰照片，可實時調(diào)整圖片分辨率、圖像質(zhì)量。車輛定位管理功能上圖為電子地圖的主流界面。車輛定位管理主要包括車輛管理、圍欄管理、歷史軌跡、地圖顯示和實時報警列表等功能。遠(yuǎn)程報警功能報警方式一般分為手動按鈕報警、越界報警、超速報警、阻塞報警、設(shè)備出錯報警等功能、并在平臺上實時顯示報警信息（1）手動按鈕報警：支持報警按鈕報警；（2）越界報警、超速報警、阻塞報警：通過GPS信息可對車輛行駛狀態(tài)進(jìn)行判斷，車輛是否超速、是否越界、是否在一地點長時間停留；（3）設(shè)備出錯報警：設(shè)備自檢報警上傳，如視頻信號被非法切斷。車輛管理功能

9、用戶通過相關(guān)車輛類型、車隊、車牌、聯(lián)系人等信息進(jìn)行管理。比如車輛名稱、車隊名稱、駕駛員姓名、駕駛員電話、阻塞報警時間、車輛最大速度等功能。并可以獨立的把每輛車的單個通道按需求進(jìn)行分組。日志記錄功能各種操作日志記錄，并可通過時間段進(jìn)行查詢。本地錄像回放功能前端網(wǎng)傳的錄像可通過播放軟件進(jìn)行本地播放，支持多路回放功能。2.4.2監(jiān)控中心服務(wù)器設(shè)計指揮中心根據(jù)實際需要布置注冊服務(wù)器、負(fù)載均衡服務(wù)器、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器等相關(guān)設(shè)備。（1）、注冊服務(wù)器注冊服務(wù)器提供終端上線注冊功能，并與終端實時保持心跳連接；（2）、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器提供視音頻數(shù)據(jù)、信令和GPS定位信息的轉(zhuǎn)發(fā)和負(fù)載均衡工作。（3）、終

10、端機(jī)用于職能部門實時查看前端主機(jī)視頻圖像和電子地圖顯示位置。第三章系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)3.1抗惡劣環(huán)境達(dá)容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)3.1.1硬盤減振加固技術(shù)車載移動監(jiān)控終端應(yīng)用在顛簸、振動、搖擺等惡劣環(huán)境下，要保證設(shè)備長期穩(wěn)定工作，對減振加固技術(shù)提出了較高的要求，尤其是對硬盤減振加固技術(shù)是該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，實施時可參照軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB367A-2001國軍標(biāo)軍用通信設(shè)備通用規(guī)范）。寬幅電源輸入和電源保護(hù)技術(shù)車輛大多采用直流12V電源，行駛過程電源穩(wěn)定在1216V之間，但是在車輛點火時汽車電源會突然降低到8V左右，下降過程約為40ms，然后恢復(fù)至正常電壓范圍內(nèi)（1216V）。輸入電源的瞬間降低可能導(dǎo)致車載設(shè)備出現(xiàn)

11、故障，如：重新啟動、設(shè)備死機(jī)等，因此對車載終端提出輸入電源寬幅適應(yīng)的要求。針對車輛對電源寬幅適應(yīng)的特殊要求，應(yīng)采用寬幅輸入電源（適應(yīng)范圍為直流636V，具備了斷路、短路、過流、過載保護(hù)功能），可滿足各種類型車輛的使用。延時關(guān)機(jī)技術(shù)根據(jù)車輛對車載硬盤錄像機(jī)的需求，終端電源應(yīng)滿足在車輛點火開關(guān)關(guān)閉后繼續(xù)工作一段時間，但是又不應(yīng)24小時持續(xù)工作（不關(guān)機(jī)），因為這樣持續(xù)工作會減少車輛電瓶的使用壽命，若長時間不關(guān)機(jī)還可能導(dǎo)致車輛電瓶內(nèi)的電全部耗光，致使車輛無法啟動。系統(tǒng)應(yīng)具備延時關(guān)機(jī)的功能，可在車輛點火開關(guān)關(guān)閉后指定時間內(nèi)（5分鐘到6小時）繼續(xù)工作，到達(dá)指定時間后關(guān)機(jī)。延時關(guān)機(jī)功能優(yōu)點是可以延長錄像時間

12、，并可避免車輛斷電對硬盤造成的損壞。3.2視音頻編解碼技術(shù)視頻壓縮技術(shù)車載移動視頻監(jiān)控終端采用H.264數(shù)字編碼技術(shù)，高編碼效率（相同的重建圖像質(zhì)量，碼率較 MPEG-4節(jié)約30%左右），靈活的編碼策略，適應(yīng)不同應(yīng)用和不同網(wǎng)絡(luò)帶寬。H.264碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增加了差錯恢復(fù)能力，使視頻數(shù)據(jù)適應(yīng)不同傳輸信道網(wǎng)絡(luò)，更好地實現(xiàn)面向IP和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程瀏覽畫面清晰、逼真。多模式運動估計大大提高了運動估計的精確程度，同時提高了移動偵測報警的精度。25F/S（全實時）硬盤記錄的同時，可自定義網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l參數(shù)。數(shù)字水印技術(shù)水?。╓aterMark）技術(shù)防止錄像資料被篡改，提高證據(jù)材料的可信度

13、。多功能技術(shù)支持視音頻數(shù)據(jù)的紀(jì)錄、網(wǎng)傳及菜單操作、報警聯(lián)動等功能可同步進(jìn)行。安全處理機(jī)制先進(jìn)的數(shù)據(jù)流管理方式，確保系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運行，并使由掉電等原因?qū)е碌漠惓ｊP(guān)機(jī)造成的損失最小。完善的日志記錄與快捷的查詢功能：報警日志、操作日志及系統(tǒng)日志。動態(tài)調(diào)整編碼參數(shù)在不啟停錄像、網(wǎng)傳的情況下，調(diào)整的編碼參數(shù)即生效。監(jiān)控系統(tǒng)中，靜止的監(jiān)控場景，可以采用降低錄像的分辨率、圖像質(zhì)量、碼率和幀率的方法，使錄像保持在很低的碼率，而在圖像發(fā)生變化時可以提高錄像的分辨率、質(zhì)量、碼率和幀率，實現(xiàn)高質(zhì)量的錄像，由于上述參數(shù)可以動態(tài)修改，因此可以保持圖像的連續(xù)、無需頻繁的切換文件，即滿足了在關(guān)鍵時刻對高圖像質(zhì)量的要求，又

14、節(jié)省了硬盤空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬。3.3SATA硬盤存儲技術(shù)和eSATA快速備份技術(shù)3.3.1SATA硬盤存儲技術(shù)本系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲采用3.5英寸大容量SATA硬盤，其優(yōu)點有以下幾個方面：、高速的磁盤讀寫技術(shù)，硬盤容量大；、先進(jìn)的接口技術(shù)，日后硬盤接口技術(shù)發(fā)展的方向，即將替代上一代PATA產(chǎn)品；、工作穩(wěn)定，功耗、噪音、發(fā)熱量、抗振性、平均無故障工作時間等性能優(yōu)于上一代產(chǎn)品；、支持熱插拔、數(shù)據(jù)備份方便；、性價比高。SATA硬盤簡介：SATA是Serial ATA的縮寫，即串行ATA。這是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而得名。SATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強(qiáng)的糾

15、錯能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點。與并行ATA相比，SATA具有比較大的優(yōu)勢。首先，Serial ATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)，可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?。前SATA II的數(shù)據(jù)傳輸率則已經(jīng)高達(dá)300MB/sec。Serial ATA規(guī)范不僅立足于未來，而且還保留了多種向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的問題。在硬件方面，Serial ATA標(biāo)準(zhǔn)中允許使用轉(zhuǎn)換器提供同并行ATA設(shè)備的兼容性，這在某種程度上保護(hù)了我們的原有投

16、資，減小了升級成本；在軟件方面，Serial ATA和并行ATA保持了軟件兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫任何驅(qū)動程序和操作系統(tǒng)代碼。另外，Serial ATA接線較傳統(tǒng)的并行ATA(Paralle ATA)接線要簡單得多，而且容易收放，對機(jī)箱內(nèi)的氣流及散熱有明顯改善SATA硬盤數(shù)據(jù)線和傳統(tǒng)PATA硬盤數(shù)據(jù)線對比， SATA硬盤數(shù)據(jù)線為7芯紅色，安裝方便； PATA數(shù)據(jù)線為40芯扁平電纜，其安裝難度明顯要比SATA數(shù)據(jù)線大。圖410 SATA數(shù)據(jù)線與PATA數(shù)據(jù)線對比示意圖3.3.2eSATA硬盤快速備份技術(shù)eSATA（External SATA）是SATA的外接

17、式接口，但是配備更耐用的纜線和連接器。eSATA接口是目前計算機(jī)最快、最先進(jìn)的通用外部數(shù)據(jù)傳輸接口，eSATA可以達(dá)到如同SATA般的傳輸速度3Gb/s，接口速率與臺式硬盤的情況相同。各種接口的速率比較：外部接口界面MbpsMBpsUSB1.1121.5USB2.048060Ultra-ATA13312001331394(Firewire)400501394b800100eSATA 2.03000300eSATA接口優(yōu)點：、傳輸速率高、支持熱插拔功能；、避免靜電放電造成的損壞，提供電磁干擾保護(hù)；、接口插拔壽命在5000次以上；、eSATA的制動彈簧和ClickConnect內(nèi)部連接提供更安全的連接特性。eSATA接口基于標(biāo)準(zhǔn)的SATA線纜和接口，連接處加裝了金屬彈片來保證物理連接的穩(wěn)固性。圖411 eSATA數(shù)據(jù)接口示意圖3.3.3優(yōu)秀的磁盤管理技術(shù)隨著硬盤容量的不斷增大，對硬盤的數(shù)據(jù)管理功能越來越重要，好的硬盤管理方案可以大大延長硬盤使用壽命、降低硬盤的損壞率，提高監(jiān)控錄像穩(wěn)定性。我們將多年硬盤錄像機(jī)的研發(fā)積累的技術(shù)運用在車載監(jiān)控中，為用戶提供完善的數(shù)據(jù)管理保護(hù)功能。特有的硬盤、文件管理技術(shù)磁盤預(yù)分配技術(shù)、多分區(qū)技術(shù)，使得循環(huán)記錄時不出現(xiàn)碎片