3G無線車載視頻監控系統關鍵技術分析

摘要：針對車輛存在不按既定線路運載、沿途加載旅客、司機疲勞駕駛、車廂內人員滋事等問題，以及連帶出現的一系列安全隱患、犯罪事件等情況。提出了基于3G 網絡的車輛定位和視頻監控系統，力圖減少上述事件的發生，給車輛以及司乘人員更安全的保障。

關鍵詞：3G 無線車載視頻監控系統 分析

中圖分類號：TP3文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）27-0221-02

此系統采用了先進的H.264 視頻壓縮編碼技術，在不影響質量效果的前提下大大減少了所要傳輸的數據量，并且以3G 無線寬帶網絡為傳輸媒介，既可以克服傳統固定網絡有線方式對地理位置變化或處于運動中的監控不能實現的問題，提供更加靈活組網方式，滿足不能架設線路的監控點的監控需求，還可以提供比GPRS 和CDMA 更寬的數據傳輸帶寬，滿足了移動視頻監控的要求。

一、關鍵技術分析

1.3G 無線車載視頻監控技術。第三代移動通信技術（3G），是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。目前在中國3G 存在三種標準：CDMA2000，WCDMA，TD- SCDMA。

整個3G無線車載視頻監控系統（見下圖）：

分為前端車載監控系統、無線網絡、監控視頻平臺服務器。前端車載監控系統包含3G無線車載網絡攝像機、網絡錄像機、外接四個攝像頭；無線網絡包含前端移動傳輸（EDGE/CDMA 1X）和后臺指揮中心以太網網絡車載攝像機CDMA 1X/TD-SCDMA.CDMA2000.WCDMA網絡；監控平臺包含監控軟件及GIS、流媒體、數據庫、應用服務器等。

該系統能夠對車輛內的圖像進行實時監控，拍照，錄像，回放和調取傳送圖像。由于采用了雙碼流技術，本地錄像可采用CIF、D1分辨率，SD卡120M/小時，網絡傳輸采用CIF分辨率。

2.圖像壓縮技術。為了適應移動設備，同時也為了提高數據傳輸速度、降低網絡數據流量、保證監控的實時性，有必要對車載端攝像頭采集的數據進行編碼壓縮。采用H.264 標準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部分：幀間和幀內預測、變換和反變換、量化和反量化、環路濾波、熵編碼。通過該流程，使得H.264 具有極高的視頻壓縮比。在同等圖像質量條件下，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，壓縮后的圖像大小就為2 376/250=9.5kbit，那么按照3G 網絡在車輛運動中的速度要求144kbit/s，這樣每秒可傳幀的數量為15~16 幀，這樣就能實現較為滿意的監控效果（影像播放達不到15幀/s 時將產生明顯跳躍感）。

二、車載終端設計

1.車載終端硬件設計。車載模塊終端主要由四部分組成：ARM處理器、GPS 模塊、3G 無線數據發送模塊、USB攝像頭。ARM處理器是整個終端的CPU，負責調配和控制各個模塊的工作，其主要功能是通過GPS 獲取車輛當前的位置信息，通過USB 攝像頭獲取車輛內情況和司機駕駛狀況，把這些視頻或圖像數據信息以H.246 標準格式壓縮，并整合成能由串口發送出去的特定格式，最后由3G 無線模塊發送到無線網絡，最終通過INTERNET 或PSTN（公共陸地網絡）網絡傳回監控中心主機。

2.車載終端程序設計。車載端是一個基于ARM的Linux 系統平臺，其任務主要包括獲取GPS 定位數據和視頻采集數據，圖像或者視頻的壓縮編碼，將定位數據和視頻、圖像數據通過串口輸送到3G 模塊緩沖區，最后通過無線網絡發送出去。首先，要根據CPU 與外圍設備的具體引腳連接重新裁剪的編譯linux 內核驅動，主要包括攝像頭的USB 模塊、GPS 和3G 無線通信的串口模塊等驅動等。其次，調用linux 內核中關于視頻設備的API 接口（即Video4Linux）編寫攝像頭采集數據的應用程序。最后，3G 無線網絡的通信部分主要涉及到的是AT 指令的應用。在選擇可靠性強的TCP 方式連接。

三、結語

該系統將視頻監控和地理信息系統結合在一起，以3G 寬帶無線網絡為連接工具，提供了一套車輛視頻監控和定位的解決方案。隨著中國3G 網絡的開通，帶寬限制的問題已經迎刃而解，此外H.264編／解碼器軟硬件實現，該系統會提供質量更高、價格更便宜的移動視頻監控。

[責任編輯 吳迪]