專利名稱：基于3g移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種音視頻信息處理系統與移動通信系統，具體為一種基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統。
背景技術：
視頻監控是安防領域的重要組成部分，分為有線網絡視頻監控和無線網絡視頻監控兩種體系。有線網絡視頻監控技術具有網絡帶寬高、穩定可靠性強與支持超高清的優點，同時，也存在明顯的缺點布線受限制，布點工程量大，需要鋪設網絡和光纖，工程周期長，擴展和調整不方便，缺乏移動性。應運而生的無線視頻監控徹底擺脫了有線的限制，隨著無線視頻監控相關技術的持續進步，如終端技術、組網技術、傳輸技術等，無線視頻監控業務已成為無線網絡技術最典型的應用之一。常用的無線視頻傳輸技術有WiFi，但WiFi在對視 頻數據進行壓縮后雖能傳輸高清視頻，但安全性較低和熱點不足，會受到發展限制。因此基于移動通信網的視頻監控技術得到了大力發展，并具有極大的市場前景。常見的基于移動通信網的視頻監控終端，大多基于GPRS與GSM網絡，而這兩種移動通信技術的帶寬小、傳輸速度較慢，無法滿足視頻傳輸的要求。隨著3G移動通信技術快速發展，基于3G網的無線視頻監控技術將成為視頻監控應用領域的重要部分。3G移動通信技術是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術，能夠同時傳送視頻、音頻及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。3G移動技術的高速發展，為視頻監控系統設計提供了有利條件。另一方面，嵌入式系統技術與先進視頻處理算法為視頻處理領域提供了一種優越的技術解決方案。嵌入式系統裝置一般都由嵌入式計算機系統和執行裝置組成，在控制、監視與輔助數據處理設備等領域有著良好的應用。在視頻數據壓縮技術方面，H. 264壓縮標準是目前提出的一種最新的編碼方法，具有較強的抗誤碼特性，可適應丟包率高、干擾嚴重的無線信道中的視頻傳輸，支持不同網絡資源下的分級編碼傳輸，從而獲得平穩的圖像質量。
發明內容
鑒于當前基于3G移動通信技術的監控終端設計較少，設備的功能有待進一步完善，傳輸速度與視頻質量均有待提高。本發明提出了一種基于嵌入式系統平臺、3G網通信技術、H. 264算法的視頻壓縮技術和GPS精確定位技術為一體的視頻監控終端。其目的在于提供一種可適應丟包率高、干擾嚴重的無線信道中的視頻傳輸，支持不同網絡資源下的分級編碼傳輸且抗誤碼性強，圖像質量高，基于嵌入式系統平臺、3G網通信技術、H. 264視頻壓縮技術和GPS精確定位技術為一體的基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統。基于這種思想，本發明提出以下技術方案—種基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法，包括設備參數配置、視頻采集與壓縮和數據傳輸與存儲部分，其特征在于基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法系統工作的步驟如下a、服務器啟動(21):對系統加電，自動啟動進入系統，如果無需改變配置參數(22)，直接進行視頻采集與壓縮(26)；b、配置參數(22):如果需要修改配置參數(22)，可通過計算機本地網絡或3G網絡連接，使用IE瀏覽器進入參數配置環境，首先進入3G網絡配置(23)，配置網絡流媒體服務器域名地址；C、視頻編碼器配置(24):通過步驟b，進入到視頻編碼器配置(24)，所述視頻編碼器配置(24)主要包括登錄管理、賬戶設置、狀態顯示設置、撥號設置、視頻參數設置、進階設置；d、外部設備配置(25):主要包括云臺設置、天線配置、GPS設置；e、視頻采集與壓縮(26):先對視頻數據采集，然后通過H. 264進行編碼壓縮；
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f、3G網傳輸(27):將步驟e的數據通過WCDMA\TDSDMA\CDMA2000三種網絡將視頻數據進行傳輸；g、SD/SATA存儲(28):將步驟e的數據以SD卡與硬盤兩種方式的本地存儲。進一步，所述步驟a中的加電過程為車載電源或鋰電池供電方式。進一步，所述視頻數據采集提供主叫號碼功能和用戶管理功能，且只容許授權用戶修改主叫號碼。進一步，所述步驟f只對授權用戶提供數據，且授權用戶可通過WCDMA\TDSDMA\CDMA2000三種網絡對視頻采集設備探頭進行旋轉、伸縮和對焦控制。本發明還提供一種基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，該系統包括視頻采集模塊、數據處理模塊、存儲傳輸模塊和外圍設備模塊，其特征在于所述視頻采集模塊包括A/D轉換單元￠)、視頻接口(7)和音頻接口(8)，所述數據處理模塊包括嵌入式處理器⑴、內存儲器⑵、閃存器⑶、JTAG接口(4)和定時時鐘單元(5)，所述存儲傳輸模塊包括通信模塊(9)、外存儲器SD (10)、以太網接口(11)和硬盤存儲器(12)，外圍設備模塊包括GPS模塊(13)、通用接口 (14)和USB接口 (15)。進一步，所述嵌入式處理器⑴為Hi3512RBC CP0501123,其CPU內核為ARM926EJ-S, 16KB指令，工作頻率可達到264MHz，能夠很好的支持視頻編解碼H. 264MainProfi le@Level3.0編解碼，可實現雙碼流編碼(H. 264/MJPE6)。進一步，所述視頻接口(7)支持4路BT. 656/60IYCrCb輸入，支持AV接口、HDMI接口、DVI接口、VGA接口、色差分量接口、RF輸入接口、S端子、光纖接口、RS-232接口、USB接口、IEEE1394 接口。進一步，所述內存儲器⑵選用SAMSUNG DDR SDRAM K4T161640QF,同時使用2片實現2G協同工作。進一步，所述閃存器(3)為SPANS I ON S29GL256P10TF101。進一步，所述A/D轉換單元(6)用Techwell的TW2815。進一步，所述通信模塊(9)使用用中興的ZTE MF210,可支持UMTS850 (900) /1900/2100,GSM/GPRS/EDGE850/900/1800/1900 多頻段 HSUPA 的 PCIExpressMini Card無線上網卡，進一步，所述基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統的工作狀態參數為I)視頻輸入單路視頻輸入，lVpp75，BNC接口(Female)，NTSC/PAL制式自適應；壓縮格式H. 264/AVC ；2)分辨率，CIF :352X 288，Hafe-Dl :704X 288，Dl :704X 5763)平均網絡延時2±0. I秒；幀率設置1-25幀可調；4)編碼參數8級可調圖像質量。
本發明的有益效果是I、通過本發明中的方法和系統可方便的對監控目標進行定時和定位跟蹤；2、系統制造成本低，采集和處理的視頻圖像質量高，數據處理與傳輸速度快；；3、用戶使用方便，既可通過無線網控制，又通過有線控制。4、安裝方便，使用靈活，使用范圍廣。
圖I為本發明裝置所處的視頻監控體系結構圖。圖2為本發明裝置的硬件結構圖。圖3為本發明裝置的流程圖示意圖。圖4為本發明裝置的其中一個3G模塊電路原理圖。圖5為本發明裝置的主板PCB頂層圖。圖6為本發明裝置的主板與處理器平臺實物圖。嵌入式處理器I ;內存儲器2 ;閃存器3 ;JTAG接口 4 ;定時時鐘單元5 ;A/D轉換單元6 ;視頻接口 7 ;音頻接口 8 ;通信模塊
9;外存儲器SDlO ;以太網接口 11 ;硬盤存儲器12 ;GPS模塊13 ;通用接口 14 ;USB接口 15 ；視頻源或攝像機16 ；3G網視頻服務器17 ;網絡流媒體服務器18 ;客戶監控端19 ;本地存儲SD/SATA20 ;服務器啟動21 ;配置參數22 ；3G網絡配置23 ;視頻編碼器配置24 ;外部設備配置25 ;視頻采集與壓縮26 ；3G網傳輸27 ；SD/SATA存儲28
具體實施例方式基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法包括設備參數配置、視頻采集與壓縮和數據傳輸與存儲等部分，其方法如圖3所示一種基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法，包括設備參數配置、視頻采集與壓縮和數據傳輸與存儲部分，其特征在于基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統工作的步驟如下a、服務器啟動(21):對系統加電，自動啟動進入系統，如果無需改變配置參數
(22)，直接進行視頻采集與壓縮(26)；b、配置參數(22):如果需要修改配置參數(22)，可通過計算機本地網絡或3G網絡連接，使用IE瀏覽器進入參數配置環境，首先進入3G網絡配置(23)，配置網絡流媒體服務器域名地址；C、視頻編碼器配置(24):通過步驟b，進入到視頻編碼器配置(24)，所述視頻編碼器配置(24)主要包括登錄管理、賬戶設置、狀態顯示設置、撥號設置、視頻參數設置、進階設置；d、外部設備配置(25):主要包括云臺設置、天線配置、GPS設置；
e、視頻采集與壓縮(26):先對視頻數據采集，然后通過H. 264進行編碼壓縮；f、3G網傳輸(27):將步驟e的數據通過WCDMA\TDSDMA\CDMA2000三種網絡將視頻數據進行傳輸；g、SD/SATA存儲(28):將步驟e的數據以SD卡與硬盤兩種方式的本地存儲。其中，所述步驟a中的加電過程為車載電源或鋰電池供電方式，方便用戶使用，同時減少本系統的體積，攜帶更方面，所述視頻數據采集提供主叫號碼功能和用戶管理功能，且只容許授權用戶修改主叫號碼，所述步驟f只對授權用戶提供數據，且授權用戶可通過WCDMA\TDSDMA\CDMA2000三種網絡對視頻采集設備探頭進行旋轉、伸縮和對焦控制。如圖I所示，基于3G移動通信網的無線視頻監控服務器系統為視頻源或攝像機 (16)采集的音視頻信號，通過3G網視頻服務器(17)進行壓縮處理，經3G移動通信網絡或英特網傳輸到網絡流媒體服務器(18)，再通過網絡流媒體服務器(18)傳到客戶監控端
(19)，供用戶監控與管理，或者由3G網視頻服務器(17)壓縮處理后，直接存儲在本地存儲SD/SATA(20)供客戶監控端(19)使用。如圖2所示，本基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統的硬件結構包括嵌入式處理器(I)、內存儲器⑵、閃存器(3)、JTAG接口(4)、定時時鐘單元(5)，可以實現定時視頻采集、A/D轉換單元￠)、視頻接口(7)、音頻接口(8)、通信模塊(9)、外存儲器SD (10)、以太網接口(11)、硬盤存儲器(12)、GPS模塊(13)、通用接口(14)、USB接口(15)，其中嵌入式處理器(I)選用Hi3512RBC CP0501123，所述嵌入式處理器(I)的CPU內核為ARM926EJ-S，16KB指令，選擇該型號的嵌入式處理器(I)是其可支持多種開放式操作系統，工作頻率可達到264MHz，能夠很好的支持視頻編解碼H. 264MainProfi leiLevel3. O編解碼，可實現雙碼流編碼(H. 264/MJPEG)，視頻接口(7)支持4路BT. 656/60IYCrCb輸入，支持AV接口、HDMI接口、DVI接口、VGA接口、色差分量接口、RF輸入接口、S端子、光纖接口、RS-232 接口、USB 接口、IEEE1394 接口；內存儲器(2)選用 SAMSUNG DDR SDRAMK4T1G1640QF，同時使用2片實現2G協同工作；閃存器(3)為SPANS I ON S29GL256P10TF101 ；A/D轉換單元(6)用Techwell的TW2815 ;通信模塊(9)使用中興的ZTE MF210，可支持 UMTS850 (900)/1900/2100、GSM/GPRS/EDGE850/900/1800/1900 多頻段 HSUPA 的 PCIExpress Mini Card無線上網卡，可以提供移動環境下的WCDMA、GSM/GPRS、EDGE (EGPRS)和HSDPA，在WCDMA模式下分組域承載業務最大下行傳輸速率為384Kbit/s，最大上行傳輸速率為384Kbit/s，WCDMA模式下電路域承載業務64Kbit/s數據業務，HSDPA支持最大下行傳輸速率為7. 2Mbit/s, HSUPA支持最大上行傳輸速率為2. OMbit/s，支持EDGECLASS12/GPRSCLASS12分組域承接業務，通信模塊(9)可最大限度的實現基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統的性能，使其獲得最優的性價比；其它為通用元器件。基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統在工作時的技術指標可達到I)視頻輸入單路視頻輸入，lVpp75，BNC接口(Female)，NTSC/PAL制式自適應；壓縮格式H. 264/AVC ；2)分辨率，CIF :352X 288，Hafe-Dl :704X 288，Dl :704X 5763)平均網絡延時約2秒；幀率設置1-25幀可調；4)碼率控制自動調整圖像組(GOP)長度；5)編碼參數具有8級可調圖像質量；
6)帶寬利用使用流控、數據包發送間隔、使用流控機制，碼流，均可配置。電路設計以分模塊完成為主，其中3G模塊電路如圖4。基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統的主板PCB板為4 10層，優選6層，以確保系統平穩運行，減少基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統體積，增大布線面積，同時性價比最高，PCB板設計如圖5，完整設備如圖6所示。為準保設備正常使用，在使用之前可進行測試，其方式為連接必要的外部設備，通電運行，經過各種參數測試，正常運行，檢測是否達到了本發明具體實施方式
中的各項技術指標。·
權利要求
1.一種基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法，包括設備參數配置、視頻采集與壓縮和數據傳輸與存儲部分，其特征在于基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統工作的步驟如下 a、服務器啟動(21):對系統加電，自動啟動進入系統，如果無需改變配置參數(22)，直接進行視頻采集與壓縮(26)； b、配置參數(22):如果需要修改配置參數(22)，可通過計算機本地網絡或3G網絡連接，使用IE瀏覽器進入參數配置環境，首先進入3G網絡配置(23)，配置網絡流媒體服務器域名地址； C、視頻編碼器配置(24):通過步驟b，進入到視頻編碼器配置(24)，所述視頻編碼器配置(24)主要包括登錄管理、賬戶設置、狀態顯示設置、撥號設置、視頻參數設置、進階設置； d、外部設備配置(25):主要包括云臺設置、天線配置、GPS設置； e、視頻采集與壓縮(26):先對視頻數據采集，然后通過H.264進行編碼壓縮； f、3G網傳輸(27):將步驟e的數據通過WCDMA\TDSDMA\CDMA2000三種網絡將視頻數據進行傳輸； g、SD/SATA存儲(28):將步驟e的數據以SD卡與硬盤兩種方式的本地存儲。
2.根據權利要求I所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法，其特征在于所述步驟a中的加電過程為車載電源或鋰電池供電方式。
3.根據權利要求I所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法，其特征在于所述視頻數據采集提供主叫號碼功能和用戶管理功能，且只容許授權用戶修改主叫號碼。
4.根據權利要求I所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法，其特征在于所述步驟f只對授權用戶提供數據，且授權用戶可通過WCDMA\TDSDMA\CDMA2000三種網絡對視頻采集設備探頭進行旋轉、伸縮和對焦控制。
5.一種基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，該系統包括視頻采集模塊、數據處理模塊、存儲傳輸模塊和外圍設備模塊，其特征在于所述視頻采集模塊包括A/D轉換單元￠)、視頻接口(7)和音頻接口(8);所述數據處理模塊包括嵌入式處理器(I)、內存儲器(2)、閃存器(3)、JTAG接口(4)和定時時鐘單元(5)； 所述存儲傳輸模塊包括通信模塊(9)、外存儲器SD (10)、以太網接口(11)和硬盤存儲器(12)； 外圍設備模塊包括GPS模塊(13)、通用接口 (14)和USB接口 (15)。
6.根據權利要求5所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，其特征在于所述嵌入式處理器(I)為Hi3512RBC CP0501123，其CPU內核為ARM926EJ-S，16KB指令，工作頻率可達到264MHz，支持視頻編解碼H. 264Main ProfileiLevel3. O編解碼，可實現雙碼流編碼H. 264/MJPEG。
7.根據權利要求6所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，其特征在于所述視頻接口(7)支持4路BT. 656/601 YCrCb輸入，支持AV接口、HDMI接口、DVI接口、VGA接口、色差分量接口、RF輸入接口、S端子、光纖接口、RS-232接口、USB接口、IEEE1394接口。
8.根據權利要求7所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，其特征在于所述內存儲器⑵選用SAMSUNG DDR SDRAM K4T1G1640QF，同時使用2片實現2G協同工作；所述閃存器(3)為SPANSI0NS29GL256P10TF101 ;所述A/D轉換單元(6)用Techwell的 TW2815。
9.根據權利要求8所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，其特征在于所述通信模塊(9)使用用中興的ZTE MF210，可支持UMTS 850 (900)/1900/2100,GSM/GPRS/EDGE 850/900/1800/1900 多頻段 HSUPA 的 PCI Express Mini Card 無線上網卡。
10.根據權利要求I所述的基于3G移動通信網的無線視頻監控的服務器系統，其特征在于所述基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統的工作狀態參數為 1)視頻輸入單路視頻輸入，IVpp75，BNC接口(Female) ,NTSC/PAL制式自適應；壓縮格式H. 264/AVC ；2)分辨率，CIF:352X 288，Hafe-Dl :704X 288，Dl :704X 576 3)平均網絡延時2±0.I秒；幀率設置1-25幀可調； 4)編碼參數8級可調圖像質量。
全文摘要
一種基于3G移動通信網的無線視頻監控的方法和服務器系統，該系統包括視頻采集模塊、數據處理模塊、存儲傳輸模塊和外圍設備模塊，其特征在于所述視頻采集模塊包括A/D轉換單元(6)、視頻接口(7)和音頻接口(8)，所述數據處理模塊包括嵌入式處理器(1)、內存儲器(2)、閃存器(3)、JTAG接口(4)和定時時鐘單元(5)，所述存儲傳輸模塊包括通信模塊(9)、外存儲器SD(10)、以太網接口(11)和硬盤存儲器(12)，外圍設備模塊包括GPS模塊(13)、通用接口(14)和USB接口(15)。本發明的有益效果為可方便快速的對目標進行視頻監控定位跟蹤；視頻圖像質量高，數據處理與傳輸速度快；系統制造成本低，應用領域廣泛。
文檔編號H04N7/18GK102905119SQ201210420600
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者殷科生, 盛旺, 龍圖景, 祝韶輝, 劉政偉 申請人:長沙學院