摘要：針對(duì)車(chē)輛存在不按既定線(xiàn)路運(yùn)載、沿途加載旅客、司機(jī)疲勞駕駛、車(chē)廂內(nèi)人員滋事等問(wèn)題，以及連帶出現(xiàn)的一系列安全隱患、犯罪事件等情況。提出了基于3G 網(wǎng)絡(luò)的車(chē)輛定位和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，力圖減少上述事件的發(fā)生，給車(chē)輛以及司乘人員更安全的保障。

關(guān)鍵詞：3G 無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監(jiān)控系統(tǒng) 分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-291X（2011）27-0221-02

此系統(tǒng)采用了先進(jìn)的H.264 視頻壓縮編碼技術(shù)，在不影響質(zhì)量效果的前提下大大減少了所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，并且以3G 無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，既可以克服傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)有線(xiàn)方式對(duì)地理位置變化或處于運(yùn)動(dòng)中的監(jiān)控不能實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，提供更加靈活組網(wǎng)方式，滿(mǎn)足不能架設(shè)線(xiàn)路的監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控需求，還可以提供比GPRS 和CDMA 更寬的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，滿(mǎn)足了移動(dòng)視頻監(jiān)控的要求。

一、關(guān)鍵技術(shù)分析

1.3G 無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監(jiān)控技術(shù)。第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G），是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。目前在中國(guó)3G 存在三種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000，WCDMA，TD- SCDMA。

整個(gè)3G無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監(jiān)控系統(tǒng)（見(jiàn)下圖）：

分為前端車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控視頻平臺(tái)服務(wù)器。前端車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)包含3G無(wú)線(xiàn)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、外接四個(gè)攝像頭；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)包含前端移動(dòng)傳輸（EDGE/CDMA 1X）和后臺(tái)指揮中心以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)車(chē)載攝像機(jī)CDMA 1X/TD-SCDMA.CDMA2000.WCDMA網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控平臺(tái)包含監(jiān)控軟件及GIS、流媒體、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器等。

該系統(tǒng)能夠?qū)?chē)輛內(nèi)的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，拍照，錄像，回放和調(diào)取傳送圖像。由于采用了雙碼流技術(shù)，本地錄像可采用CIF、D1分辨率，SD卡120M/小時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸采用CIF分辨率。

2.圖像壓縮技術(shù)。為了適應(yīng)移動(dòng)設(shè)備，同時(shí)也為了提高數(shù)據(jù)傳輸速度、降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量、保證監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，有必要對(duì)車(chē)載端攝像頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼壓縮。采用H.264 標(biāo)準(zhǔn)將攝像頭采集的圖像系列壓縮編碼成流媒體。H.264 的編解碼流程主要包括五個(gè)部分：幀間和幀內(nèi)預(yù)測(cè)、變換和反變換、量化和反量化、環(huán)路濾波、熵編碼。通過(guò)該流程，使得H.264 具有極高的視頻壓縮比。在同等圖像質(zhì)量條件下，H.264 的壓縮比是MPEG- 4 的1.5～2 倍。

目前主要使用的視頻格式有QCIF（176*144/dpi）、CIF（352*288/dpi）、4CIF（704*576/dpi）。基于實(shí)際的需求選擇CIF 格式。則每幀圖像的大小為352×288×24=2 433 024bit，即2 433 024/1 024=2 376kbit，選擇H.264 的250：1 的壓縮比例的話(huà)，壓縮后的圖像大小就為2 376/250=9.5kbit，那么按照3G 網(wǎng)絡(luò)在車(chē)輛運(yùn)動(dòng)中的速度要求144kbit/s，這樣每秒可傳幀的數(shù)量為15~16 幀，這樣就能實(shí)現(xiàn)較為滿(mǎn)意的監(jiān)控效果（影像播放達(dá)不到15幀/s 時(shí)將產(chǎn)生明顯跳躍感）。

二、車(chē)載終端設(shè)計(jì)

1.車(chē)載終端硬件設(shè)計(jì)。車(chē)載模塊終端主要由四部分組成：ARM處理器、GPS 模塊、3G 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、USB攝像頭。ARM處理器是整個(gè)終端的CPU，負(fù)責(zé)調(diào)配和控制各個(gè)模塊的工作，其主要功能是通過(guò)GPS 獲取車(chē)輛當(dāng)前的位置信息，通過(guò)USB 攝像頭獲取車(chē)輛內(nèi)情況和司機(jī)駕駛狀況，把這些視頻或圖像數(shù)據(jù)信息以H.246 標(biāo)準(zhǔn)格式壓縮，并整合成能由串口發(fā)送出去的特定格式，最后由3G 無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，最終通過(guò)INTERNET 或PSTN（公共陸地網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心主機(jī)。

2.車(chē)載終端程序設(shè)計(jì)。車(chē)載端是一個(gè)基于ARM的Linux 系統(tǒng)平臺(tái)，其任務(wù)主要包括獲取GPS 定位數(shù)據(jù)和視頻采集數(shù)據(jù)，圖像或者視頻的壓縮編碼，將定位數(shù)據(jù)和視頻、圖像數(shù)據(jù)通過(guò)串口輸送到3G 模塊緩沖區(qū)，最后通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。首先，要根據(jù)CPU 與外圍設(shè)備的具體引腳連接重新裁剪的編譯linux 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，主要包括攝像頭的USB 模塊、GPS 和3G 無(wú)線(xiàn)通信的串口模塊等驅(qū)動(dòng)等。其次，調(diào)用linux 內(nèi)核中關(guān)于視頻設(shè)備的API 接口（即Video4Linux）編寫(xiě)攝像頭采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。最后，3G 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信部分主要涉及到的是AT 指令的應(yīng)用。在選擇可靠性強(qiáng)的TCP 方式連接。

三、結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)將視頻監(jiān)控和地理信息系統(tǒng)結(jié)合在一起，以3G 寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為連接工具，提供了一套車(chē)輛視頻監(jiān)控和定位的解決方案。隨著中國(guó)3G 網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通，帶寬限制的問(wèn)題已經(jīng)迎刃而解，此外H.264編／解碼器軟硬件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)會(huì)提供質(zhì)量更高、價(jià)格更便宜的移動(dòng)視頻監(jiān)控。

[責(zé)任編輯 吳迪]