光纖傳輸在視頻監(jiān)控的應用創(chuàng)新研究

苗南南

（新疆維吾爾自治區(qū)庫爾勒市63615部隊，新疆 庫爾勒 841000）

0 引 言

隨著生活水平的不斷提高，人們更加看重生活的質(zhì)量。馬斯洛需求層次理論，最基礎的層次就是滿足人們最基本的物質(zhì)保證、第二層是對安全的需要。因此，對生活安全性的要求成為了人們關注的重點。人們的生產(chǎn)和生活都要求有更可靠安全的監(jiān)控視頻作為基礎保障。光纖傳輸安全性高、信號很少存有失真現(xiàn)象，提高了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠性，得到了廣泛地應用。一些特殊行業(yè)需要較高質(zhì)量的視頻監(jiān)控，比如交通、刑事案件等，使得不受距離約束的光纖傳輸?shù)玫搅肆己玫陌l(fā)展。

1 光纖傳輸?shù)睦碚摶A

1.1 光纖傳輸?shù)奶攸c

光纖傳輸特有的特性優(yōu)勢，成為傳輸高清數(shù)字畫面的首選輸送載體，主要特點如下。第一，光纖傳輸不受距離的限制，可以進行遠距離的輸送。第二，和傳統(tǒng)的銅線相比通信量更大、頻帶更寬。第三，因為光纖是絕緣的材料，主要成分是二氧化硅。所以光纖能夠避免電磁的干擾，不會出現(xiàn)串音。第四，光導纖維的質(zhì)量較輕，方便運輸和施工維護。第五，擴展性好，在更新設備時不需要替換現(xiàn)有的光導纖維。以上光纖特性使得它被廣泛的運用在計算機、高清視頻等領域[1]。

1.2 光纖傳輸?shù)臉嫵?/h3>

光纖傳輸系統(tǒng)主要由三個部分組成，光發(fā)射機、光接收機和傳輸光纖。其中，數(shù)字光發(fā)射機利用電端機輸出數(shù)據(jù)的原理，將基帶信號變成電信號，再利用耦合技術注入到光纖線路中。數(shù)字光發(fā)射機主要由兩部分組成，即LD和LED。數(shù)字光發(fā)射機涵蓋調(diào)制、控制電路以及線路編碼等。光接收機主要實現(xiàn)光電轉換的光檢測器、前置、主放大器、AGC、取樣放大、均衡器以及時鐘提取電路。然后在通過光纖進行發(fā)射機和接收機之間的連接[2]。

2 光纖通信系統(tǒng)的原理

光纖通信輸送信號時，通常要在光發(fā)射機前端加入傳輸信號，要想實現(xiàn)高質(zhì)量的傳輸信號，首先需要將此傳輸信號用電調(diào)制器進行預處理，其次在驅(qū)動電路的轉換下轉為電流信號，最后通過LED或LD實現(xiàn)電信號到光信號的轉變。兩驅(qū)動光源輸出的光信號通過耦合方式到傳輸光纖中，從而實現(xiàn)光發(fā)射機的接收。在光接收端點，通過PIN和APD將輸入的光信號轉換電信號，經(jīng)過一系列的放大處理過程，修復輸送過程損害的信號，完成最后的整個輸送信號過程，使得原始的輸入信號和最終的輸出信號一致。原理示意圖見圖1。

3 視頻監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀

信息交流發(fā)生在人們生活的各個方面。人們獲取消息的方式多種多樣，但是大多數(shù)都是視覺感官。于是，各種視頻傳輸?shù)姆绞讲粩嘤楷F(xiàn)，有電纜傳輸、無線傳輸、管線傳輸?shù)取Ｈ欢?，各種視頻的傳播都比不上光纖傳播視頻。改革開放以來，視頻傳輸背景的模擬光端機逐漸進入中國信息傳輸市場。但是，使用范圍有很大的局限性，通常應用于公安、交通等對視頻有急切需求的地方。模擬光端機主要在某段載頻上，依靠發(fā)射光端機實現(xiàn)光纖的傳輸，再依據(jù)光接收機進行轉換。我國光端機主要是基于其他國家的技術進行的研發(fā)，由于模數(shù)轉化器、數(shù)模轉化器、解碼器和芯片價格等因素，限制了我國光纖技術的發(fā)展。隨著我國科學技術的進步，不少的企業(yè)已掌握了光纖技術，促進了我國科技事業(yè)的不斷發(fā)展。

圖1 光纖通信系統(tǒng)原理

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)電路的設計與實現(xiàn)

4.1 發(fā)射機視頻模塊

發(fā)射機的視頻模塊主要包括以下兩個方面。一方面，將視頻信號通過光纖進行傳輸，經(jīng)過攝像頭輸出其他模擬視頻信號，將視頻信號進行一定程度的放大；另一方面，因為視頻信號的頻率通常是0～6 MHz，所以需要采用低通濾波器。經(jīng)過低通濾波、鉗位、模擬信號到數(shù)字信號的轉變轉換，再去一次復接，實現(xiàn)發(fā)射機視頻模塊的主要功能[3]。

4.2 接收機視頻模塊

視頻接收模塊需要通過CPLD分接過來的二次數(shù)字信號進行數(shù)字信號到模擬信號的轉變。然后對低通濾波進行功率的放大，輸出模擬的視頻信號。D/A轉換電路是模擬到數(shù)字信號的反轉換，一般要將8 bit的數(shù)字視頻進行恢復，主要回歸到模擬視頻信號。

4.3 音頻擴展板的實現(xiàn)

監(jiān)控視頻也要對音頻信號進行傳輸，監(jiān)控系統(tǒng)中的音頻信號具備數(shù)模轉換和模數(shù)轉換。要對音頻信號進行A/D轉換，一般會選用CS5340作為AD的芯片，由于這款芯片價格便宜被廣泛應用于各個領域，和同類型的芯片相比能提供高質(zhì)量的數(shù)字音頻效果。它不僅支持各類采樣音頻頻率，而且包含24位采樣精度，音頻總線實現(xiàn)了雙聲道輸出，具有自動操作的辨別模式。音頻信號DA的實現(xiàn)通常依靠CS4344，它也是24位立體聲模擬芯片，內(nèi)部有模擬濾波器能實現(xiàn)音頻輸出信號的轉換功能。

4.4 控制數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)控制一般采用串行的計算機通信方式，它能對各數(shù)據(jù)進行一定數(shù)據(jù)分時段輸送，使用同一根信號數(shù)據(jù)線在外設和計算機之間，在現(xiàn)有模式下每個數(shù)據(jù)都占有一定的時間段。將CPU和串行設備進行一系列的編碼轉換是串行端口的主要作用。當通過CPU向串行端口輸送數(shù)據(jù)候，字節(jié)數(shù)據(jù)進一步變成串行的位。在數(shù)據(jù)被接收的時刻，又變成了字節(jié)的數(shù)據(jù)。在計算機系統(tǒng)大環(huán)境下，串口不過是系統(tǒng)資源中的一部分。在使用前必須要對操作系統(tǒng)提出請求，申請需要的資源，也就是打開串口。該過程就是實現(xiàn)打開串口，關閉串口的過程[4]。

4.5 光收發(fā)一體模塊

系統(tǒng)將傳送的音、視頻轉換成高速串行數(shù)字碼流的目的是通過光纖傳遞光信號，系統(tǒng)中不能缺少的元件之一是實現(xiàn)光電轉換和電光轉換的轉換器。通常情況下，視頻使用的是光收發(fā)的一體模板，它能有效實現(xiàn)光電轉換和電光的轉換。由于能夠獨立發(fā)射驅(qū)動，接收放大電路，深受廣大用戶喜愛。和同類技術相比，它是更貼近傳輸標準的光電子元件。

5 結 論

目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛運用到了生活、生產(chǎn)的各個領域，它能提供更加豐富、準確的信息內(nèi)容。隨著數(shù)字信息技術的不斷興起，光纖通信技術不斷突破原有模式，從視頻監(jiān)控光端機單一路徑向多種路徑擴展，使得視頻監(jiān)控技術實現(xiàn)了模擬到數(shù)字化的轉型?，F(xiàn)階段，光纖為多數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要傳播載體。隨著光纖技術的不斷發(fā)展，數(shù)字端機得到更加廣泛的應用。這對我國光纖技術的發(fā)展有極大的推進作用，為我國實現(xiàn)科技強國奠定了一定的理論基礎。