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(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)組成3前端信號(hào)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)基本功能4第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案62.1總體設(shè)計(jì)62.2前端設(shè)計(jì)62.3數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.4指揮中心遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端和服務(wù)器設(shè)計(jì)9客戶端軟件主要功能9監(jiān)控中心服務(wù)器設(shè)計(jì)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(chǔ)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(shí)關(guān)機(jī)技術(shù)123.2視音頻編解碼技術(shù)133.3SATA硬盤存儲(chǔ)技術(shù)和eSATA快速備份技術(shù)14硬盤存儲(chǔ)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(guó)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(dòng)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(duì)車輛內(nèi)外的視音頻信息進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǎng)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(shí)，指揮中心能根據(jù)獲取的現(xiàn)場(chǎng)資料迅速做出反應(yīng)。1.2車載移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)組成1.2.1前端信號(hào)采集處理系統(tǒng)系統(tǒng)前端布置車載移動(dòng)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(shí)時(shí)保存。車載移動(dòng)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(chǔ)模塊、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、報(bào)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(shí)現(xiàn)高清晰視音頻錄像、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、報(bào)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(bào)警信號(hào)、車輛行駛信息通過的無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（3G的WCDMA/TDCDMA/EVDO等多種無線網(wǎng)傳方式）實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心，為監(jiān)控中心在突發(fā)事件時(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)視頻的圖像信號(hào)。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(tái)能在電子地圖上隨時(shí)掌握全部車輛的所在位置和行駛情況，并可隨時(shí)調(diào)用任意車輛的監(jiān)控圖像，以便對(duì)車輛進(jìn)行管理。監(jiān)控中心由多臺(tái)服

4、務(wù)器和管理終端模塊組成。1.3車載移動(dòng)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(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有視頻信號(hào)和音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)同步采集壓縮、硬盤記錄、實(shí)時(shí)視音頻預(yù)覽、視音頻信號(hào)切換、本地錄像文件回放、實(shí)時(shí)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(bào)警功能車載移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程報(bào)警功能，在發(fā)生突發(fā)事件的時(shí)候，按下報(bào)警按鈕進(jìn)行報(bào)警，設(shè)備主動(dòng)與監(jiān)控中心連接，并將報(bào)警信息和視頻圖像實(shí)時(shí)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(dòng)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(yùn)營(yíng)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(shí)，可利用G

5、PS定位系統(tǒng)確定車輛所在位置，同時(shí)可在監(jiān)控中心電子地圖上顯示其所在位置，并可對(duì)車輛行駛軌跡進(jìn)行分析。1.3.5監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)控管理功能監(jiān)控中心布置實(shí)時(shí)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(chǎng)圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)可接收車輛上傳的報(bào)警信號(hào)并獲取相應(yīng)的視頻信號(hào)。監(jiān)控中心對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分類處理，并做出快速反應(yīng)。第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)在車輛上安裝車載移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端和監(jiān)控前端設(shè)備，對(duì)車內(nèi)部情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；監(jiān)控指揮中心對(duì)前端獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2.2前端設(shè)計(jì)2.2.1前端攝像機(jī)、云臺(tái)本系統(tǒng)可在汽車內(nèi)外根據(jù)實(shí)際需求安裝抗震彩色高解析攝像機(jī)、抗震云臺(tái)，采集視頻圖像信號(hào)。2.2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)系統(tǒng)

6、采用專業(yè)的車載移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控記錄設(shè)備（車載移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)終端）。對(duì)前端的視音頻信號(hào)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(shí)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(jì)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用運(yùn)營(yíng)商無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，平臺(tái)由三部分組成車輛電子監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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(dòng)后主動(dòng)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(bào)警按鈕啟動(dòng)后，硬盤錄像機(jī)向轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器發(fā)出報(bào)警請(qǐng)求，并主動(dòng)上傳圖像；監(jiān)控中心需調(diào)用車內(nèi)數(shù)據(jù)時(shí)，由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器

7、向硬盤錄像機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，得到請(qǐng)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(tái)，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像和報(bào)警信號(hào)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(tái)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(bào)警信號(hào)，并在屏幕上顯示終端自動(dòng)上傳的圖像。系統(tǒng)也可以調(diào)用任意一臺(tái)車輛的視頻信號(hào)，只需在GIS電子地圖平臺(tái)上點(diǎn)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(jì)2.4.1客戶端軟件主要功能視頻實(shí)時(shí)瀏覽實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)報(bào)警列表等功能。遠(yuǎn)程報(bào)警功能報(bào)警方式一般分為手動(dòng)按鈕報(bào)警、越界報(bào)警、超速報(bào)警、阻塞報(bào)警、設(shè)備出錯(cuò)報(bào)警等功能、并在平臺(tái)上實(shí)時(shí)顯示報(bào)警信息（1）手動(dòng)按鈕報(bào)警：支持報(bào)警按鈕報(bào)警；（2）越界報(bào)警、超速報(bào)警、阻塞報(bào)警：通過GPS信息可對(duì)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(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間停留；（3）設(shè)備出錯(cuò)報(bào)警：設(shè)備自檢報(bào)警上傳，如視頻信號(hào)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(duì)、車牌、聯(lián)系人等信息進(jìn)行管理。比如車輛名稱、車隊(duì)名稱、駕駛員姓名、駕駛員電話、阻塞報(bào)警時(shí)間、車輛最大速度等功能。并可以獨(dú)立的把每輛車的單個(gè)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(shí)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(jì)指揮中心根據(jù)實(shí)際需要布置注冊(cè)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(cè)服務(wù)器注冊(cè)服務(wù)器提供終端上線注冊(cè)功能，并與終端實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(chǔ)技術(shù)3.1.1硬盤減振加固技術(shù)車載移動(dòng)監(jiān)控終端應(yīng)用在顛簸、振動(dòng)、搖擺等惡劣環(huán)境下，要保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，對(duì)減振加固技術(shù)提出了較高的要求，尤其是對(duì)硬盤減振加固技術(shù)是該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)施時(shí)可參照軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB367A-2001國(guó)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(diǎn)火時(shí)汽車電源會(huì)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(dòng)、設(shè)備死機(jī)等，因此對(duì)車載終端提出輸入電源寬幅適應(yīng)的要求。針對(duì)車輛對(duì)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(shí)關(guān)機(jī)技術(shù)根據(jù)車輛對(duì)車載硬盤錄像機(jī)的需求，終端電源應(yīng)滿足在車輛點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉后繼續(xù)工作一段時(shí)間，但是又不應(yīng)24小時(shí)持續(xù)工作（不關(guān)機(jī)），因?yàn)檫@樣持續(xù)工作會(huì)減少車輛電瓶的使用壽命，若長(zhǎng)時(shí)間不關(guān)機(jī)還可能導(dǎo)致車輛電瓶?jī)?nèi)的電全部耗光，致使車輛無法啟動(dòng)。系統(tǒng)應(yīng)具備延時(shí)關(guān)機(jī)的功能，可在車輛點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉后指定時(shí)間內(nèi)（5分鐘到6小時(shí)）繼續(xù)工作，到達(dá)指定時(shí)間后關(guān)機(jī)。延時(shí)關(guān)機(jī)功能優(yōu)點(diǎn)是可以延長(zhǎng)錄像時(shí)間

12、，并可避免車輛斷電對(duì)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(dòng)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(cuò)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(shí)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(yùn)動(dòng)估計(jì)大大提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精確程度，同時(shí)提高了移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警的精度。25F/S（全實(shí)時(shí)）硬盤記錄的同時(shí)，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(bào)警聯(lián)動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)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(bào)警日志、操作日志及系統(tǒng)日志。動(dòng)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(chǎng)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(shí)可以提高錄像的分辨率、質(zhì)量、碼率和幀率，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的錄像，由于上述參數(shù)可以動(dòng)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(shí)刻對(duì)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(chǔ)技術(shù)和eSATA快速備份技術(shù)3.3.1SATA硬盤存儲(chǔ)技術(shù)本系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用3.5英寸大容量SATA硬盤，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)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(shí)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(jià)比高。SATA硬盤簡(jiǎn)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(shí)鐘信號(hào)，具備了更強(qiáng)的糾

15、錯(cuò)能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴４薪涌谶€具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。與并行ATA相比，SATA具有比較大的優(yōu)勢(shì)。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(jí)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(dòng)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(jiǎn)單得多，而且容易收放，對(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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(tái)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(diǎn)：、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(dòng)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?gòu)椘瑏肀ＷC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(duì)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(zhǎng)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(yùn)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(shí)不出現(xiàn)碎片