專利名稱：自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛監(jiān)控裝置，更特別設(shè)計一種根據(jù)移動網(wǎng)絡(luò)的變化情況自動調(diào)節(jié)傳輸策略的公交車視頻監(jiān)控終端。
背景技術(shù)：
隨著城市規(guī)模的逐漸擴大和公交客運事業(yè)的蓬勃發(fā)展，城市公交客流增長明顯，公交車在運營過程中的安全、管理也越來越被重視。建立一套對公交車實時監(jiān)控的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對公交車安全和調(diào)度有重要意義。在車輛網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方面，CN202168157U公布了一種公交車DVR監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括汽車行駛記錄儀、報站單元、LED顯示屏、攝像頭，可以提供車輛監(jiān)控定位功能、里程統(tǒng)計、軌跡存儲等功能。CN201000676Y公開了一種無線車載視頻監(jiān)控防盜系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車載終端和監(jiān)控中心，車載終端上記錄并且處理過的視頻通過CDMA網(wǎng)絡(luò)傳給監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心能夠?qū)崟r顯示車輛的運行狀況。這兩種車載無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，都只是在需要的時候把攝像頭視頻數(shù)據(jù)簡單壓縮后傳給監(jiān)控中心，在承載網(wǎng)絡(luò)方面沒有考慮網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性對設(shè)備正常工作帶來的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，結(jié)合嵌入式技術(shù)、H.264視頻壓縮技術(shù)、人體識別及跟蹤技術(shù)、數(shù)字視頻無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，提供一種公交車無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控終端。該終端一方面在公交車運行過程中能對車內(nèi)乘客、前后車門、駕駛員等需要重點關(guān)注區(qū)域全程錄像，也可 以為駕駛員提供LCD實時顯示車內(nèi)情況；另一方面可以向服務(wù)器發(fā)送車輛的位置、乘客人數(shù)、實時視頻等信息。尤其是在網(wǎng)絡(luò)控制方面能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況動態(tài)選擇承載網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸策略，保證上傳實時視頻的穩(wěn)定。這樣對公交車的安全運行和司乘人員的規(guī)范工作提供有效的監(jiān)控，尤其是在緊急情況下能迅速穩(wěn)定知道車內(nèi)的實時情況。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端，其特征在于包括:系統(tǒng)核心模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、USB集線器模塊、無線通信模塊、移動硬盤存儲模塊，以及CAN總線模塊和SD卡存儲模塊；所述系統(tǒng)核心模塊包括:程序調(diào)度和數(shù)據(jù)處理中心的處理器、程序運行空間的內(nèi)存芯片和存儲系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序的FLASH存儲芯片；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括對車內(nèi)4個攝像頭進行視頻數(shù)據(jù)采集的模塊和GPS信號采集模塊；系統(tǒng)核心模塊單獨實現(xiàn)為一塊核心板；數(shù)據(jù)采集模塊、USB集線器模塊、CAN總線及SD卡存儲等組成一塊擴展板；人機交互模塊單獨組成一個報站器；核心板與擴展板互聯(lián)；報站器與擴展板連接；無線通信模塊和移動硬盤模塊與擴展板的USB集線器接口連接；4個攝像頭與通過接頭與擴展板的復(fù)合視頻輸入接口連接。作為優(yōu)選實施方式，系統(tǒng)核心模塊的處理器采用TMS320DM365 ;所述視頻數(shù)據(jù)采集模塊采用四通道視頻編碼芯片TVP5158解決方案；所述GPS信息采集部分選用EB-87模塊，與處理器之間采用UART方式連接；所述IXD顯示屏選用一款LVDS接口的車輛專用液晶屏PM070WL3 ;所述USB集線器模塊選用AU6254解決方案，工作在獨立供電模式；CAN總線模塊的CAN控制器選用MCP2515，CAN收發(fā)器選用TJ1050，控制器通過SPI接口與處理器連接，MCP2515與TJ1050之前通過光耦元件連接；所述無線通信模塊采用USB無線網(wǎng)卡E1750,支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到達7.2Mbps,上行速率能達到5.76Mbps,也支持GPRS/EDGE,通過USB接口與USB集線器模塊連接。所述視頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的視頻為PAL制式，4路視頻都以Dl格式采集，再通過H.264進行壓縮，歸檔存在移動硬盤中，通過無線通信模塊可以接收服務(wù)器指令，上傳指定I路的Dl視頻數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)換后的4路CIF視頻數(shù)據(jù)，在監(jiān)控中心實時顯示，每路CIF的可提供4中不同的數(shù)據(jù)率，分別為:256KbpS、512KbpS、768Kbps、1Mbps，其中最大幀率能到30Fps ;—路Dl的數(shù)據(jù)率也對應(yīng)分為4種:512Kbps、1Mbps、2Mbps、3Mbps，最大幀率能到24Fps ;在HSDPA/HSUPA情況下檢測網(wǎng)絡(luò)狀況，根據(jù)信號強度將傳輸方案分為4等，在低速率的傳輸?shù)那闆r下，終端只傳輸關(guān)鍵幀，在監(jiān)控中心通過插幀的方式實現(xiàn)較流暢播放；在HSDPA/HSUPA無法使用，只有GPRS/EDGE的情況下，終端只定時上傳抓拍的圖片。本發(fā)明的有益效果如下1、本發(fā)明采用H.264解決方案，H.264具有低碼率、容錯能力強、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強等優(yōu)點，是當前視頻編碼標 準中編碼效率最高的，H.264以其優(yōu)良的編碼效率和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，保證了無線網(wǎng)絡(luò)實時視頻的質(zhì)量。而且本發(fā)明中H.264編碼由處理器中的視頻圖像協(xié)處理器完成，無需額外硬件支持，降低了成本。2、本發(fā)明可以為監(jiān)控中心提供多角度(4個攝像頭)清晰流暢的實時視頻信息。根據(jù)指令上傳一路清晰的Dl視頻數(shù)據(jù)或者4路CIF視頻數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心可以接到報警后迅速查看現(xiàn)場的詳細信息，以方便部署行動措施；也可在平時隨時查看車內(nèi)情況，達到對車輛運行可靠監(jiān)管的目的。3、本發(fā)明根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況動態(tài)調(diào)整傳輸方案。支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到達7.2Mbps,上行速率能達到5.76Mbps，也支持GPRS/EDGE。在HSDPA/HSUPA情況下，工作在正常模式，在4路CIF每通道的數(shù)據(jù)率約為IMbps時，幀率能達到30Fps，在I路Dl數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)率為3Mbps時，幀率能達到24Fps，這樣保證了流暢實時視頻到監(jiān)控中心；在HSDPA/HSUPA網(wǎng)絡(luò)情況惡化的情況下，自動改變數(shù)據(jù)率，保證數(shù)據(jù)不會阻塞，能及時上傳到監(jiān)控中心；在GPRS/EDGE情況下，工作在低速模式，只上傳抓拍圖片，保證在最壞的情況下監(jiān)控中心能看到實時準確的信息。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的核心板結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。參見圖1，這種公交車無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端包括:系統(tǒng)核心模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、CAN總線模塊、USB集線器模塊、無線通信模塊、移動硬盤存儲模塊，以及SD卡存儲模塊。系統(tǒng)核心模塊單獨實現(xiàn)為一塊核心板；數(shù)據(jù)采集模塊、USB集線器模塊、CAN總線及SD卡存儲模塊等組成一塊擴展板；人機交互模塊單獨組成一個報站器；核心板與擴展板通過3個64針的板對板連接器互聯(lián)；報站器通過專用航空接頭與擴展板連接；無線通信模塊和移動硬盤模塊與擴展板的USB集線器接口連接；4個攝像頭通過專用接頭與擴展板的視頻輸入接口連接。這樣更換核心板就可以達到對硬件升級的目的。參見圖1，系統(tǒng)核心模塊由處理器、內(nèi)存芯片、FLASH存儲芯片組成。處理器選用TMS320DM365,內(nèi)部主要由一個主頻300MHz的ARM926EJ_S內(nèi)核和兩個視頻圖像協(xié)處理器HDVICP, MJCP，這兩個協(xié)處理器能完成H.264、MEPG-4、MPEG-2編解碼，以及豐富的外設(shè)；內(nèi)存芯片采用DDR2芯片MT47H64M16，大小為128MB，工作在1.8V，與處理器的內(nèi)存接口連接，是操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的運行空間；FLASH存儲采用512MB的FLASH芯片K9F4G08U0B，工作在3.3V，與處理器的EMIF接口連接，用于存儲bootloader、定制的Iinux操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序。參見圖2，在系統(tǒng)核心板上通過3個64針板對板連接器接出處理器的接口有:.MMC/SD 接口 數(shù)字視頻輸入接口 數(shù)字視頻輸出接口.USB HOST 接口
籲SPI 接口.UART串行數(shù)據(jù)接口這些外設(shè)接口供擴展板外接使用。參見圖1，數(shù)據(jù)采集模塊由視頻采集模塊和GPS信息采集模塊組成。其中視頻數(shù)據(jù)采集模塊的四通道視頻編碼模塊位于擴展板上，該四通道視頻編碼芯片采用的是TVP5158，將復(fù)合視頻基帶信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號，4路視頻獨立可控，通過I2C配置為4路Dl數(shù)據(jù)輸出，其輸出通過16位數(shù)據(jù)總線與核心板的數(shù)字視頻輸入端連接，其輸入通過專用接頭與4個攝像頭連接。GPS信息采集部分選用EB-87模塊，工作電壓5V，與處理器之間采用UART方式連接，模塊支持NMEA0183.22版本規(guī)格輸出及SiRF 二位編碼標準通訊協(xié)議，最多可同時接收20個衛(wèi)星，定位更新速率:IHZ,定位精度小于10米(2D，RMS)。參見圖1，USB集線器模塊在擴展板上，與核心板處理器的USB HOST接口連接，擴展出4個USB接口。選用AU6254芯片，工作在獨立供電模式，這樣能保證支持高功率USB設(shè)備。參見圖1，無線通信模塊，采用USB無線網(wǎng)卡E1750，，支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到達7.2Mbps,上行速率能達到5.76Mbps,，也支持GPRS/EDGE，通過USB接口與USB集線器模塊連接；程序會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動調(diào)節(jié)傳輸數(shù)據(jù)方案，在HSPDA/HSUPA承載網(wǎng)絡(luò)情況下，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況分4等傳輸視頻數(shù)據(jù)的模式，在GPRS/EDGE承載網(wǎng)絡(luò)情況下，只上定時傳抓拍圖片。參見圖1，移動硬盤存儲模塊采用2.5寸移動硬盤通過USB接口與USB集線器連接，存儲錄像視頻，在硬盤滿了的情況下可以方便的更換硬盤轉(zhuǎn)移視頻數(shù)據(jù)。參見圖1，人機交互模塊由IXD顯示屏和操作鍵盤組成。其中IXD選用一款LVDS接口的車輛專用液晶屏PM070WL3。在擴展板上使用LVDS發(fā)送芯片THC63LVDM63A將RGB信號轉(zhuǎn)換為LVDS信號再通過專用航空接頭傳輸給顯示屏。LVDS傳輸可以保證長距離傳輸視頻信號不受損，提高顯示屏布局的靈活性。操作鍵盤主要包括O到9數(shù)字鍵、方向鍵、確定鍵、報警鍵，通過SPI借口與處理器連接。該終端可以通過CAN總線與車內(nèi)其它設(shè)備互聯(lián)，提高可擴展性，CAN控制器選用MCP2515，CAN收發(fā)器選用TJ1050，控制器通過SPI接口與處理器連接，MCP2515與TJ1050之前通過光耦元件連接，防止收發(fā)器的波動電平干擾控制器電路。SD卡存儲模塊選用2G (SANDISK)標準SD卡，采用FAT32格式化，與處理器的SDIO接口連接，讀寫操作以文件方式進行。該終端可以通過SD卡更新程序，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)遠程更新程序。本發(fā)明的視頻監(jiān)控主要工作過程如下:1、開機后即檢查有無更新，若有進行程序更新，若無則進入工作模式。2、在工作模式下，進入錄像監(jiān)控狀態(tài)，4個攝像頭分別位于駕駛位、前后車門和后車廂，攝像頭的數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼芯片后轉(zhuǎn)換為YUV422數(shù)字視頻，4路數(shù)據(jù)以行交替的方式輸出給處理器，處理器 首先分別解出4路視頻，送給IXD顯示，可以同時顯示4個攝像頭，也可以選擇只顯示一路；同時將解出的4路數(shù)據(jù)進行H.264壓縮，打標存儲在移動硬盤中。3、在工作模式下，檢查無線網(wǎng)絡(luò)狀況，根據(jù)評估結(jié)果選擇合適的傳輸方案，然后與監(jiān)控中心建立通信，上報本車的車號、車牌、駕駛員工號等信息；為節(jié)省無線帶寬，定時上傳GPS定位信息；為確保連接正常，定時發(fā)送心跳信息，檢查連接是否正常，如果連接中斷，重新請求建立連接；實時檢測網(wǎng)絡(luò)狀況，當網(wǎng)絡(luò)情況變化的時候，根據(jù)情況調(diào)整傳輸方案，保證通信正常；監(jiān)聽監(jiān)控中心的命令，主要命令是實時視頻上傳，可以指定上傳I路Dl視頻，也可以同時上傳4路CIF格式視頻，系統(tǒng)將采集的4路Dl數(shù)據(jù)縮放為CIF格式，打標上傳給監(jiān)控中心。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端，其特征在于包括:系統(tǒng)核心模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、USB集線器模塊、無線通信模塊、移動硬盤存儲模塊，以及CAN總線模塊和SD卡存儲模塊；所述系統(tǒng)核心模塊包括:程序調(diào)度和數(shù)據(jù)處理中心的處理器、程序運行空間的內(nèi)存芯片和存儲系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序的FLASH存儲芯片；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括對車內(nèi)4個攝像頭進行視頻數(shù)據(jù)采集的模塊和GPS信號采集模塊；系統(tǒng)核心模塊單獨實現(xiàn)為一塊核心板；數(shù)據(jù)采集模塊、USB集線器模塊、CAN總線及SD卡存儲等組成一塊擴展板；人機交互模塊單獨組成一個報站器；核心板與擴展板互聯(lián)；報站器與擴展板連接；無線通信模塊和移動硬盤模塊與擴展板的USB集線器接口連接；4個攝像頭與通過接頭與擴展板的復(fù)合視頻輸入接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端，其特征在于，所述系統(tǒng)核心模塊的處理器采用TMS320DM365 ;所述視頻數(shù)據(jù)采集模塊采用四通道視頻編碼芯片TVP5158解決方案；所述GPS信息采集部分選用EB-87模塊，與處理器之間采用UART方式連接；所述IXD顯示屏選用一款LVDS接口的車輛專用液晶屏PM070WL3 ;所述USB集線器模塊選用AU6254解決方案，工作在獨立供電模式；CAN總線模塊的CAN控制器選用MCP2515，CAN收發(fā)器選用TJ1050，控制器通過SPI接口與處理器連接，MCP2515與TJ1050之前通過光耦元件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端，其特征在于，所述無線通信模塊采用USB無線網(wǎng)卡E1750，支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到達7.2Mbps,上行速率能達到5.76Mbps,也支持GPRS/EDGE，通過USB接口與USB集線器模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端，其特征在于，所述視頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的視頻為PAL制式，4路視頻都以Dl格式采集，再通過H.264進行壓縮，歸檔存在移動硬盤中，通過無線通信模塊可以接收服務(wù)器指令，上傳指定I路的Dl視頻數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)換后的4路CIF視頻數(shù)據(jù)，在監(jiān)控中心實時顯示，每路CIF的可提供4中不同的數(shù)據(jù)率，分別為:256Kbps、512Kbps、768Kbps、IMbps,其中最大幀率能到30Fps ;—路Dl的數(shù)據(jù)率也對應(yīng)分為4種:512Kbps、lMbps、2Mbp s、3Mbps，最大幀率能到24Fps ;在HSDPA/HSUPA情況下檢測網(wǎng)絡(luò)狀況，根據(jù)信號強度將傳輸方案分為4等，在低速率的傳輸?shù)那闆r下，終端只傳輸關(guān)鍵幀，在監(jiān)控中心通過插幀的方式實現(xiàn)較流暢播放；在HSDPA/HSUPA無法使用，只有GPRS/EDGE的情況下，終端只定時上傳抓拍的圖片。
全文摘要
本發(fā)明屬于車輛監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自適應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)公交車視頻監(jiān)控終端，包括系統(tǒng)核心模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、USB集線器模塊、無線通信模塊、移動硬盤存儲模塊，以及CAN總線模塊和SD卡存儲模塊。本發(fā)明結(jié)合嵌入式技術(shù)、H.264網(wǎng)絡(luò)視頻壓縮技術(shù)、人體識別及跟蹤技術(shù)，對車內(nèi)司乘人員、前后門和車內(nèi)情況進行全程錄像，并進行客流計數(shù)；提供多網(wǎng)絡(luò)制式的支持，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況，動態(tài)選擇承載網(wǎng)絡(luò)，向監(jiān)控中心提供流暢的實時視頻以及乘客人數(shù)、GPS定位信息等車輛信息。這樣對公交車的安全運行和司乘人員的規(guī)范工作提供有效的監(jiān)控，尤其是在緊急情況下能迅速知道車內(nèi)的實時情況。
文檔編號G08G1/01GK103237193SQ201310110189
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者金志剛, 何超, 張俊亮 申請人:天津大學