無(wú)線遙控與視頻傳輸系統(tǒng)選型分析報(bào)告-20140925

無(wú)線遙控與視頻傳輸系統(tǒng)選型分析報(bào)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) 45.1AES加密 45.2估計(jì)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(lèi)產(chǎn)品比較 9無(wú)線遙控與視頻傳輸系統(tǒng)選型分析報(bào)告一功能要求 實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛拖拉機(jī)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程遙控功能。通過(guò)車(chē)載電臺(tái)，將拖拉機(jī)工作狀態(tài)經(jīng)前后兩路攝像頭實(shí)時(shí)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?chē)h(huán)境判定如何對(duì)其進(jìn)行操控，將操作指令通過(guò)車(chē)載電臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸模塊加密后發(fā)送至車(chē)載設(shè)備上，車(chē)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(duì)信息進(jìn)行解碼后與控制器通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)拖拉機(jī)的操作。二設(shè)備組成 本報(bào)告主要參考北京正唐科技賽景無(wú)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(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)/規(guī)格數(shù)量單位備注/說(shuō)明1車(chē)載設(shè)備雙向語(yǔ)音車(chē)載高清圖像發(fā)射機(jī)ZT3220HT1臺(tái)2SMA-BNC連接線根13吸盤(pán)個(gè)24鞭狀天線根25BNC-蓮花頭個(gè)26AV線根17電源線根18基站設(shè)備高清接收機(jī)ZT3220HR臺(tái)19吸盤(pán)個(gè)310耳機(jī)個(gè)211AV線根112話咪個(gè)113電源線根114玻璃鋼天線根315鞭狀天線根3三技術(shù)指標(biāo)3.1發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)工作頻點(diǎn)：180～850MHz、851MHz～1.7GHz、2.3G～2.7GHz可選信道帶寬：2MHz/4MHz/8MHz可選加密方式：AES加密，128位密鑰傳輸延遲：300ms～600ms視頻輸入制式支持：自動(dòng)識(shí)別高清、標(biāo)清視頻，無(wú)需配置發(fā)射功率：20W傳輸距離：15～20公里，城市環(huán)境供電電壓：220VAC或﹢12VDC設(shè)備功耗：＜300W外形尺寸：420mm×300mm×88mm（2U工業(yè)機(jī)箱，不計(jì)接插件）設(shè)備重量：約2.2kg工作溫度：－20℃～﹢60℃（可選－40℃～﹢60℃）工作濕度：＜95％，非冷凝儲(chǔ)存溫度：－40℃～﹢80℃3.2接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)工作頻點(diǎn)：180～850MHz、851MHz～1.7GHz、2.3G～2.7GHz可選信道帶寬：2MHz/4MHz/8MHz可選加密方式：AES加密，128位密鑰傳輸延遲：300ms～600ms視頻輸出：同時(shí)輸出標(biāo)清視頻和高清視頻標(biāo)清，720×576p，AV接口高清，1920×1080p，HDMI接口接收靈敏度：－105dBm@10-6BER，信道帶寬2MHz傳輸距離：1～3公里，城市環(huán)境供電電壓：220VAC設(shè)備功耗：＜200W外形尺寸：420mm×300mm×88mm（2U工業(yè)機(jī)箱，不計(jì)接插件）設(shè)備重量：約7kg工作溫度：－20℃～﹢60℃（可選－40℃～﹢60℃）工作濕度：＜95％，非冷凝儲(chǔ)存溫度：－40℃～﹢80℃四主要功能 系統(tǒng)可同時(shí)傳輸一路高清圖像、一路立體聲語(yǔ)音和一路用戶(hù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)支持雙向語(yǔ)音通信。系統(tǒng)支持車(chē)載高清云臺(tái)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：發(fā)射機(jī)的視頻輸入接口支持三種形式——HDMI、SDI和CVBS；傳輸一路高清圖像、一路立體聲語(yǔ)音（左右聲道）和一路RS232數(shù)據(jù)；支持雙向語(yǔ)音通信；支持車(chē)載高清云臺(tái)攝像機(jī)的遠(yuǎn)程遙控操作；高速運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)高清實(shí)時(shí)圖像傳輸；允許移動(dòng)速度達(dá)280公里/時(shí)以上；圖像、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)均可加密傳輸，AES加密，有效防止非法接收；工作頻段：250MHz到1400MHz（出廠前定制）；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(gè)頻道間輪流切換，通過(guò)改變頻點(diǎn)可以避開(kāi)當(dāng)?shù)氐母蓴_；發(fā)射功率可調(diào)，改變范圍700mW～20W，可以保證人員安全或擴(kuò)大傳輸距離（車(chē)載應(yīng)用時(shí)調(diào)大發(fā)射功率）高接收靈敏度，達(dá)-105dBm（10-6BER@2.0MHz信道寬度）；可繞過(guò)建筑物傳輸，在高樓林立的城市可正常工作；抗多徑干擾，在海面可正常工作，可用于船對(duì)船、船對(duì)岸、船對(duì)飛機(jī)傳輸。五關(guān)鍵技術(shù)5.1AES加密AES通常指的是高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)的縮寫(xiě)，在密碼學(xué)中又稱(chēng)Rijndael加密法，是美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)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(guò)五年的甄選流程，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPSPUB197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對(duì)稱(chēng)密鑰加密中最流行的算法之一。Rijndael密碼的設(shè)計(jì)力求滿(mǎn)足以下3條標(biāo)準(zhǔn)：①抵抗所有已知的攻擊。②在多個(gè)平臺(tái)上速度快，編碼緊湊。③設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。 大多數(shù)AES計(jì)算是在一個(gè)特別的有限域完成的。AES加密過(guò)程是在一個(gè)4×4的字節(jié)矩陣上運(yùn)作，這個(gè)矩陣又稱(chēng)為“狀態(tài)（state）”，其初值就是一個(gè)明文區(qū)塊（矩陣中一個(gè)元素大小就是明文區(qū)塊中的一個(gè)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(shí)，各輪AES加密循環(huán)（除最后一輪外）均包含4個(gè)步驟：①AddRoundKey—矩陣中的每一個(gè)字節(jié)都與該次輪秘鑰（roundkey）做XOR運(yùn)算；每個(gè)子密鑰由密鑰生成方案產(chǎn)生。②SubBytes—通過(guò)個(gè)非線性的替換函數(shù)，用查找表的方式把每個(gè)字節(jié)替換成對(duì)應(yīng)的字節(jié)。③ShiftRows—將矩陣中的每個(gè)橫列進(jìn)行循環(huán)式移位。④MixColumns—為了充分混合矩陣中各個(gè)直行的操作。這個(gè)步驟使用線性轉(zhuǎn)換來(lái)混合每列的四個(gè)字節(jié)。5.2估計(jì)增益裕量系統(tǒng)的成功通信取決于以下三個(gè)因素：系統(tǒng)增益：發(fā)射功率、接收靈敏度、天線增益；路徑損耗：線纜、空間信道、連接件、設(shè)備噪聲、天線反射等；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(gè)單位為dB的數(shù)值，它描述射頻信號(hào)的強(qiáng)度或設(shè)備將信號(hào)功率放大的能力。它的數(shù)值是根據(jù)所開(kāi)發(fā)設(shè)備的信息計(jì)算出來(lái)的。以下四個(gè)因素就是計(jì)算系統(tǒng)增益時(shí)考慮的主要因素：發(fā)射功率（20W，即33dBm）；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）；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）；接收機(jī)靈敏度（接收機(jī)的具體值為優(yōu)于-104dBm，對(duì)應(yīng)不同的信道帶寬靈敏度會(huì)有不同的值，靈敏度最高可達(dá)-111dBm）。當(dāng)配置系統(tǒng)時(shí)，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(hào)強(qiáng)度衰減值，單位：dB）不超過(guò)系統(tǒng)總增益。建議設(shè)計(jì)時(shí)采用最低20dB的增益裕量來(lái)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(jì)算非常復(fù)雜，已有的鏈路預(yù)算算法無(wú)法有效的指導(dǎo)在有遮擋的環(huán)境中COFDM無(wú)線圖像傳輸設(shè)備的增益規(guī)劃問(wèn)題。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，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(duì)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，而且只與另外一臺(tái)同樣固定位置的設(shè)備進(jìn)行通信，這時(shí)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（gainmargin）。安裝定向天線時(shí)，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(dòng)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(wú)線傳輸系統(tǒng)發(fā)射機(jī)接口說(shuō)明序號(hào)接口名稱(chēng)接口形式接口說(shuō)明備注1MIC&SPK網(wǎng)口語(yǔ)音輸入/輸出接口2HDMI/SDI/CVBS三切開(kāi)關(guān)3種信號(hào)輸入切換3VIDEO/DOCUMENT三切開(kāi)關(guān)控制語(yǔ)音輸入4SignalLED燈，綠色顯示接收信號(hào)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(kāi)關(guān)ON為開(kāi)機(jī)，OFF為關(guān)機(jī)8AC220V標(biāo)準(zhǔn)三芯交流供電接口9VIDEOANTN型，50Ω圖像發(fā)射天線接口10AUDIOANTN型，50Ω語(yǔ)音接收天線接口11VIDEOINBNC接口視頻信號(hào)輸入接口12AUDIOINBNC接口音頻信號(hào)輸入接口13SDIINSMA接口SDI視頻信號(hào)輸入接口14ASIINSMA接口ASI視頻信號(hào)輸入接口15HDMIINHDMI接口HDMI高清信號(hào)輸入接口16DATEINDB9母頭數(shù)據(jù)輸入，技術(shù)人員使用17DATEOUTDB9母頭數(shù)據(jù)輸出，技術(shù)人員使用18CONFIGVIDEODB9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(wú)線傳輸系統(tǒng)接收機(jī)接口說(shuō)明序號(hào)接口名稱(chēng)接口形式接口說(shuō)明備注1MIC&SPK網(wǎng)口語(yǔ)音輸入/輸出接口2SignalLED燈，綠色顯示接收信號(hào)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(kāi)關(guān)ON為開(kāi)機(jī)，OFF為關(guān)機(jī)6AC220V標(biāo)準(zhǔn)三芯交流供電接口7DC12V航空插頭，二芯直流供電接口8VIDEOANTN型，50Ω圖像接收天線接口9AUDIOANTN型，50Ω語(yǔ)音發(fā)射天線接口10VIDEOOUTBNC接口視頻信號(hào)輸出接口11AUDIOOUTBNC接口音頻信號(hào)輸出接口12ASIOUTSMA接口ASI視頻信號(hào)輸出接口13HDMIOUTHDMI接口HDMI高清信號(hào)輸出接口14DATEOUTDB9母頭數(shù)據(jù)輸出，技術(shù)人員使用15DATEINDB9母頭數(shù)據(jù)輸入，技術(shù)人員使用16CONFIGVIDEODB9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)境要求工作溫度：－20℃～﹢60℃（可選－40℃～﹢60℃）工作濕度：＜95％，非冷凝儲(chǔ)存溫度：－40℃～﹢80℃7.2工作環(huán)境適應(yīng)性配備先進(jìn)的路徑損耗算法，可以繞過(guò)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。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，