無線遙控與視頻傳輸系統(tǒng)選型分析報告-20140925

1、無線遙控與視頻傳輸系統(tǒng)選型分析報告目錄一 功能要求1二 設(shè)備組成1三 技術(shù)指標(biāo)23.1 發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)23.2 接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)2四 主要功能3五 關(guān)鍵技術(shù)45.1 AES加密45.2估計增益裕量55.3 天線5六 主要接口66.1 發(fā)射機(jī)設(shè)備接口66.2 接收機(jī)7七 環(huán)境適應(yīng)性87.1 工作環(huán)境要求87.2 工作環(huán)境適應(yīng)性9八 同類產(chǎn)品比較9無線遙控與視頻傳輸系統(tǒng)選型分析報告一 功能要求實現(xiàn)無人駕駛拖拉機(jī)實時視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程遙控功能。通過車載電臺，將拖拉機(jī)工作狀態(tài)經(jīng)前后兩路攝像頭實時回傳至監(jiān)控室并在視頻終端上進(jìn)行顯示。根據(jù)拖拉機(jī)所處狀態(tài)與周圍環(huán)境判定如何對其進(jìn)行操控，將操作指令通過車載電臺的數(shù)據(jù)

2、傳輸模塊加密后發(fā)送至車載設(shè)備上，車載設(shè)備接受指令后，一方面，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性判定并回傳接收狀態(tài)數(shù)據(jù)至監(jiān)控室；另一方面對信息進(jìn)行解碼后與控制器通信，實現(xiàn)對拖拉機(jī)的操作。二 設(shè)備組成本報告主要參考北京正唐科技賽景無線傳輸系統(tǒng)所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能與技術(shù)指標(biāo)。表1 無線傳輸系統(tǒng)設(shè)備清單序號設(shè)備名稱型號/規(guī)格數(shù)量單位備注/說明1車載設(shè)備雙向語音車載高清圖像發(fā)射機(jī)ZT3220HT1臺2SMA-BNC連接線根13吸盤個24鞭狀天線根25BNC-蓮花頭個26AV線根17電源線根18基站設(shè)備高清接收機(jī)ZT3220HR 臺19吸盤個310耳機(jī)個211AV線根112話咪個113電源線根114玻璃鋼天線根315鞭狀天線根3

3、三 技術(shù)指標(biāo)3.1 發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)l 工作頻點(diǎn)：180850MHz、 851MHz1.7GHz、 2.3G2.7GHz可選l 信道帶寬：2MHz/4MHz /8MHz可選l 加密方式：AES加密，128位密鑰l 傳輸延遲：300ms600msl 視頻輸入制式支持：自動識別高清、標(biāo)清視頻，無需配置l 發(fā)射功率：20Wl 傳輸距離：1520公里，城市環(huán)境l 供電電壓：220VAC或12VDCl 設(shè)備功耗：300Wl 外形尺寸：420mm300mm88mm（2U工業(yè)機(jī)箱，不計接插件）l 設(shè)備重量：約2.2kgl 工作溫度：2060（可選4060）l 工作濕度：95，非冷凝l 儲存溫度：40803.2

4、 接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)l 工作頻點(diǎn)：180850MHz、 851MHz1.7GHz、 2.3G2.7GHz可選l 信道帶寬：2MHz/4MHz /8MHz可選l 加密方式：AES加密，128位密鑰l 傳輸延遲：300ms600msl 視頻輸出：同時輸出標(biāo)清視頻和高清視頻標(biāo)清，720576p，AV接口高清，19201080p，HDMI接口l 接收靈敏度：105dBm 10-6 BER，信道帶寬2MHzl 傳輸距離：13公里，城市環(huán)境l 供電電壓：220VACl 設(shè)備功耗：200Wl 外形尺寸：420mm300mm88mm（2U工業(yè)機(jī)箱，不計接插件）l 設(shè)備重量：約7kgl 工作溫度：2060（可選40

5、60）l 工作濕度：95，非冷凝l 儲存溫度：4080四 主要功能系統(tǒng)可同時傳輸一路高清圖像、一路立體聲語音和一路用戶數(shù)據(jù)。系統(tǒng)支持雙向語音通信。系統(tǒng)支持車載高清云臺攝像機(jī)的遠(yuǎn)程遙控操作。數(shù)據(jù)通道可以用于傳輸北斗/GPS定位數(shù)據(jù)、傳感器采集的數(shù)據(jù)或其它電文數(shù)據(jù)。主要功能特點(diǎn)如下：u 發(fā)射機(jī)的視頻輸入接口支持三種形式HDMI、SDI和CVBS； u 傳輸一路高清圖像、一路立體聲語音（左右聲道）和一路RS232數(shù)據(jù)；u 支持雙向語音通信；u 支持車載高清云臺攝像機(jī)的遠(yuǎn)程遙控操作；u 高速運(yùn)動中實現(xiàn)高清實時圖像傳輸；允許移動速度達(dá)280公里/時以上；u 圖像、語音、數(shù)據(jù)均可加密傳輸，AES加密，有效

6、防止非法接收；u 工作頻段：250MHz到1400MHz（出廠前定制）；u 工作頻點(diǎn)可調(diào)，操作機(jī)箱面板的按健可改變頻點(diǎn)，在預(yù)設(shè)的8個頻道間輪流切換，通過改變頻點(diǎn)可以避開當(dāng)?shù)氐母蓴_；u 發(fā)射功率可調(diào)，改變范圍700mW20W，可以保證人員安全或擴(kuò)大傳輸距離（車載應(yīng)用時調(diào)大發(fā)射功率）u 高接收靈敏度，達(dá)-105dBm（10-6 BER2.0MHz信道寬度）；u 可繞過建筑物傳輸，在高樓林立的城市可正常工作；u 抗多徑干擾，在海面可正常工作，可用于船對船、船對岸、船對飛機(jī)傳輸。五 關(guān)鍵技術(shù)5.1 AES加密AES通常指的是高級加密標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，在密碼學(xué)中又稱Rijndael加密法，是美國聯(lián)邦政府采用的

7、一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)用來替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過五年的甄選流程，高級加密標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對稱密鑰加密中最流行的算法之一。Rijndael密碼的設(shè)計力求滿足以下3條標(biāo)準(zhǔn)： 抵抗所有已知的攻擊。 在多個平臺上速度快，編碼緊湊。 設(shè)計簡單。大多數(shù)AES計算是在一個特別的有限域完成的。AES加密過程是在一個44的字節(jié)矩陣上運(yùn)作，這個矩陣又稱為“狀態(tài)（state）”，其初值就是一個明文區(qū)塊（矩陣中一個元素大小就是明

8、文區(qū)塊中的一個Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的區(qū)塊，其矩陣行數(shù)可視情況增加）加密時，各輪AES加密循環(huán)（除最后一輪外）均包含4個步驟：AddRoundKey 矩陣中的每一個字節(jié)都與該次輪秘鑰（round key）做XOR運(yùn)算；每個子密鑰由密鑰生成方案產(chǎn)生。SubBytes 通過個非線性的替換函數(shù)，用查找表的方式把每個字節(jié)替換成對應(yīng)的字節(jié)。ShiftRows 將矩陣中的每個橫列進(jìn)行循環(huán)式移位。MixColumns 為了充分混合矩陣中各個直行的操作。這個步驟使用線性轉(zhuǎn)換來混合每列的四個字節(jié)。5.2估計增益裕量系統(tǒng)的成功通信取決于以下三個因素：1) 系統(tǒng)增益：發(fā)射功率、接收靈敏度、天

9、線增益；2) 路徑損耗：線纜、空間信道、連接件、設(shè)備噪聲、天線反射等；3) 干擾：多徑干擾、頻率選擇性衰落、同頻干擾、多普勒效應(yīng)等。系統(tǒng)增益是一個單位為dB的數(shù)值，它描述射頻信號的強(qiáng)度或設(shè)備將信號功率放大的能力。它的數(shù)值是根據(jù)所開發(fā)設(shè)備的信息計算出來的。以下四個因素就是計算系統(tǒng)增益時考慮的主要因素：1) 發(fā)射功率（20W，即33dBm）；2) 發(fā)射機(jī)增益（發(fā)射天線增益減去發(fā)射天線和發(fā)射機(jī)之間的線纜損耗）；3) 接收機(jī)增益（接收天線增益減去接收天線和接收機(jī)之間的線纜損耗）；4) 接收機(jī)靈敏度（接收機(jī)的具體值為優(yōu)于-104dBm，對應(yīng)不同的信道帶寬靈敏度會有不同的值，靈敏度最高可達(dá)-111dBm）

10、。當(dāng)配置系統(tǒng)時，一定要注意確保設(shè)備之間的路徑損耗（從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的信號強(qiáng)度衰減值，單位：dB）不超過系統(tǒng)總增益。建議設(shè)計時采用最低20dB的增益裕量來確保通信的可靠性。增益容限是系統(tǒng)總增益和路徑總損耗之差。路徑損耗的計算非常復(fù)雜，已有的鏈路預(yù)算算法無法有效的指導(dǎo)在有遮擋的環(huán)境中COFDM無線圖像傳輸設(shè)備的增益規(guī)劃問題。根據(jù)工程經(jīng)驗，圖像鏈路的可靠性除與硬件本身以及系統(tǒng)的頻率規(guī)劃有關(guān)外，主要取決于地形外貌、樓群密集程度、樓房高度、植物密集程度、當(dāng)?shù)厣漕l環(huán)境、高出地面的天線高度、是否有大面積水面等。5.3 天線選擇天線前，應(yīng)當(dāng)對路徑損耗和設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一定的了解。如果設(shè)備的位置是固定的，而且只

11、與另外一臺同樣固定位置的設(shè)備進(jìn)行通信，這時適合用定向天線。選擇有足夠大增益的定向天線以確保足夠的增益容限（gain margin）。安裝定向天線時，將天線指向預(yù)定的目標(biāo)，確保天線與地面是垂直的。在發(fā)射機(jī)或接收機(jī)位置不固定或需要在運(yùn)動中通信的情況下，必須選擇有合適增益的全向天線。六 主要接口6.1 發(fā)射機(jī)設(shè)備接口圖1 發(fā)射機(jī)設(shè)備接口圖（正面）圖2 發(fā)射機(jī)設(shè)備接口圖（背面）表2 無線傳輸系統(tǒng)發(fā)射機(jī)接口說明序號接口名稱接口形式接口說明備注1MIC & SPK網(wǎng)口語音輸入/輸出接口2HDMI/SDI/CVBS三切開關(guān)3種信號輸入切換3VIDEO/DOCUMENT三切開關(guān)控制語音輸入4SignalLED

12、燈，綠色顯示接收信號強(qiáng)度5Menu - ENTER按鈕控制區(qū)6Audio-IN & OUT3.5mm標(biāo)準(zhǔn)接口IN未使用,OUT音頻輸出7ON & OFF船型開關(guān)ON為開機(jī)，OFF為關(guān)機(jī)8AC 220V標(biāo)準(zhǔn)三芯交流供電接口9VIDEO ANTN型，50圖像發(fā)射天線接口10AUDIO ANTN型，50語音接收天線接口11VIDEO INBNC接口視頻信號輸入接口12AUDIO INBNC接口音頻信號輸入接口13SDI INSMA接口SDI視頻信號輸入接口14ASI INSMA接口ASI視頻信號輸入接口15HDMI INHDMI 接口 HDMI高清信號輸入接口16DATE INDB9母頭數(shù)據(jù)輸入，技

13、術(shù)人員使用17DATE OUTDB9母頭數(shù)據(jù)輸出，技術(shù)人員使用18CONFIG VIDEODB9母頭控制命令，技術(shù)人員使用6.2 接收機(jī)圖3 接收機(jī)設(shè)備接口圖（正面）圖4 接收機(jī)設(shè)備接口圖（背面）表3 無線傳輸系統(tǒng)接收機(jī)接口說明序號接口名稱接口形式接口說明備注1MIC & SPK網(wǎng)口語音輸入/輸出接口2SignalLED燈，綠色顯示接收信號強(qiáng)度3Menu - ENTER按鈕控制區(qū)4Audio-IN & OUT3.5mm標(biāo)準(zhǔn)接口IN未使用，OUT音頻輸出5ON & OFF船型開關(guān)ON為開機(jī)，OFF為關(guān)機(jī)6AC 220V標(biāo)準(zhǔn)三芯交流供電接口7DC 12V航空插頭，二芯直流供電接口8VIDEO AN

14、TN型，50圖像接收天線接口9AUDIO ANTN型，50語音發(fā)射天線接口10VIDEO OUTBNC接口視頻信號輸出接口11AUDIO OUTBNC接口音頻信號輸出接口12ASI OUTSMA接口ASI視頻信號輸出接口13HDMI OUTHDMI 接口 HDMI高清信號輸出接口14DATE OUTDB9母頭數(shù)據(jù)輸出，技術(shù)人員使用15DATE INDB9母頭數(shù)據(jù)輸入，技術(shù)人員使用16CONFIG VIDEODB9母頭控制命令，技術(shù)人員使用七 環(huán)境適應(yīng)性7.1 工作環(huán)境要求l 工作溫度：2060（可選4060）l 工作濕度：95，非冷凝l 儲存溫度：40807.2 工作環(huán)境適應(yīng)性l 配備先進(jìn)的路徑損耗算法，可以繞過建筑物傳輸，在高樓林立的城市可正常工作，并具備抗多徑干擾功能，可在海面等復(fù)雜環(huán)境下使用。l 發(fā)射功率可達(dá) 20W 以上，發(fā)射機(jī)為 2U 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，接收機(jī)為標(biāo)準(zhǔn) 2U 機(jī)箱，可以直接裝入標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)架，更好的適應(yīng)車載環(huán)境。八 同類產(chǎn)品比較1.公司名稱：北京正唐科技有限公司 產(chǎn)品型號：賽景S