车载智能无线移动监控多技术融合行业新领域

来源：天极ChinaByte 作者：佚名 出处：综艺读书 2007-04-13 进入讨论组

关 键 词：中国联通  硬盘  协议  效果  系统软件  

　　一、引言

　　随着汽车的普及、汽车数量的增多、汽车行驶范围增大，各种类型的汽车犯罪数量也节节攀升，基于汽车的移动中的管理需求随之激增。

针对汽车的实时位置、广域无线网络远程视频监控、本地录像、GPS卫星追踪与管理的车载终端设备应运而生，远端用户可以通过GPS来定位车辆的位置，并通过远程视频实时监控车内车外状态,同时把视频文件采用H.264/MPEG4编码存储在车载终端内，达到实时的位置监控与远程视频监控、影像数据存储相结合的高效管理。

　　车载智能无线移动监控需求包括：广域的公共无线网络音视频传输;GPS全球卫星定位;车载终端音视频远程传输、本地录像及存储;遇险报警;完整的系统解决方案。

　　二、广域公共网络无线音视频传输选择

　　在中国，无线数据传输方式有WLAN、数字微波、CDMA1X、GPRS等多种无线方式可以传输音视频数据信息。WLAN、数字微波等方式属于基站局域网，只有CDMA1X、GPRS属于广域的公共无线网络。GPRS的理论网络速度峰值可以达到112Kbps，实际平均带宽在10Kbps~30Kbps之间;CDMA1X数据传输上带宽理论值为153Kbps，实际平均带宽为20Kbps~80Kbps。

　　显而易见，CDMA1X是唯一适用于广域无线网络音视频数据传输的网络方式。

　　现国内市场上CDMA1X数据传输分为2种，一种是单路数据传输，一种是多路捆绑，也即几个CDMA1X模块同时并联发送一个数据。单路带窄，产品成本低，月使用费低，多路带宽，产品成本高，月使用费高。

　　带宽问题，从表面上来看，单路带窄，多路带宽。但是，由于中国联通公司联通网络技术问题，CDMA1X多路捆绑技术不成熟，主要问题是联通的通信协议规范，联通的通信协议规范中规定在同一载波，只支持2个CDMA1X信道上传数据，运营商的规范是产品的标准，市场上的4路捆绑产品是否有效就不得而知;CDMA1X技术是蜂窝式网络，在同一数字蜂窝内每一刻都可能有用户在抢占蜂窝内的网络带宽资源，如何能在第一时间占有带宽资源?这需要了解无线网络特性，精通产品设计。

　　多路捆绑技术拨号问题，当多个CDMA1X在一个小范围同时拨号发送数据时，每一张卡的拨号时间不一，也就是不能在同一时间多路CDMA1X模块同时登陆，这势必造成数据无法按照想象中的需求达标。

　　产品选择，当用户选择相关公司产品时，首先观看此公司的产品演示。需要注意是，远程视频演示产品当时的效果不等于用户日后应用的效果。因为为了达到演示效果好，此产品公司要找一个网络带宽较高的地方，这时用户看到的是一个几乎完美网络状况的视频传输效果。但是，用户应用产品的地区不可能有这样好的网络带宽，会造成产品在用户地区使用效果不如演示时的效果。建议用户观看演示时要在城市网络带窄的地方，如果在5 Kbps~30 Kbps效果良好，那意味产品传输性能很好;也可以在移动的汽车上演示，这更具有代表性。

　　在广域的公共网络无线数据传输中，带宽一直是瓶颈，无论是CDMA1X还是GPRS，都可不能较高质量满足图像清晰度的问题。不过，带宽在20 Kbps~80Kbps之间，单路CDMA1X视频传输为2~8帧图像，已经能满足远程客户的基本需求。

　　在投资上，CDMA1X远比WLAN、数字微波等方式更经济、灵活，技术实现更快捷，所以CDMA1X远程监控更适用于移动广域无线监控。

　　三、GPS卫星定位

　　GPS分为GPS全球定位系统与gpsOne定位技术。

　　GPS全球定位系统属于美国第二代卫星导航系统，是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。该系统的空间部分使用 24 颗高度约 2.02 万千米的卫星组成卫星星座。 21+3 颗卫星轨道均为近圆形轨道，运行周期约为 11 小时 58 分，分布在六个轨道面上(每轨道面四颗)，轨道倾角为 55 度。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形( DOP )，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

　　gpsOne定位技术实际上是一种应用和改善GPS技术的方案，又称为辅助GPS(Assistant GPS)定位技术。

　　在实际应用中，gpsOne的定位精度性和通用性与GPS是不可比拟的，所以选择标准GPS是无可争议。

　　四、车载终端音视频远程传输、本地录像及存储

　　嵌入式车载终端主要工作是，采集音视频信号并压缩为数字流(包)，通过CDMA1X无线网络传输到用户监控中心，达到远程监控、应急指挥的目的。车载终端本地数字录像是弥补CDMA1X带宽不足而导致远程图像不足够清晰的补充。提取数据需要有两种方式：一是通过车载终端USB端口，二是通过CDMA1X远程调取。

　　1、视频编码算法

　　在普通DVR产品中，H.264/MPEG4是比较常见且最优的高精度压缩算法。但是，在车载产品上，对视频编码算法的要求复杂程度与技术难度要远远超过普通DVR产品，技术难度有二点：

　　1、 车载终端需要的是双码流同时编码。其中1~3路H.264/MPEG4编码存储在车载终端本地， CIF尺寸即可满足需求，分辨率在10~20帧(可调);本机上的另外1~3路自适应CDMA1X带宽编码，要求带宽在5 Kbps时就要传输CIF尺寸图像，20Kbps~80Kbps带宽时可达到为2~8帧/秒。必须双码流同时编码，才能达到远程和车载本地图像生成时间一致。需要说明的是，在车载应用上不必强调1~4路视频采集，汽车的范围很小，监控不可能达到全方位的真正效果，所以，例如，公共汽车内，前车门、车中、后车门3路完全可以满足，根据所需购买产品，不需要为业内标准的说法浪费投资。

　　2、 双码流编码技术，在同一芯片下，一路编码码率可能尽量小，另一路码率需要尽量大，远程传输的编码还需要码率自适应和可调，本地存储的编码要保证清晰度和存储空间占用小。技术实现本身具有很高的含金量，产品稳定更是最关键。

　　无论是H.264还是MPEG4编码，为了保证实时性与高精度，算法需满足方便灵活的调节性。也就是说，当用户需要清晰图像时可以调节为协议为包的形式传输;当客户需要实时性较高要求时，又可以调节为协议为流的形式传输，算法既要灵活又要可控。

　　这种编码算法灵活可控的变化形式要求一定是基于DSP技术平台为基础，这对产品厂家是否具有编码算法知识产权提出了要求及技术挑战。

　　2、音频算法

　　(1)要求不同音频压缩算法并发双码流

　　在CDMA1X远程音频数据传输时，符合带宽的音频编码算法码率和不同算法的选择，二者的匹配要达到最优。车载终端本地数字录像声音算法不同于CDMA1X远程音频传输算法，只有更高级别的语音算法才能满足本地存储声音的精度，才能让录像的回放产生原音再现。

　　(2)声音降噪技术

　　在杂乱的车辆环境中，声音的采集受制于环境噪音，有必要为车载终端加载声音降噪算法技术，也要满足特殊需求时加载语音识别算法。

　　现有的视频监控厂家主要完成视频技术，高标准声音的需求成为诸多厂家的高门槛。

　　3、GPS时间

　　GPS接收的卫星时间要叠加在终端本地和远程图像上，只有这样才能把客观的位置信息和图像整合为一体，完整的车辆数据信息统一才能体现系统的完整性、证据的客观性。

　　4、终端信息保密性

　　车载终端数据加密，保证数据无法流失，要做到即使数据流失后也安全保密。

　　5、存储介质

　　抗震性——NAND FLASH不怕震动

　　目前数字录像存储介质主要是硬盘、NAND FLASH(闪存)半导体存储介质 2种，从技术特点上分析，NAND FLASH半导体存储介质具有在断电之后依然能保存数据的特性，而且在读写过程中没有机械运动。

　　NAND FLASH的抗震性非常强，基本上可以认为不怕震动甚至自由落体。比如说一般的U盘、闪存卡就算比较用力地摔到地上也是依然能正常工作的，并不会因此造成数据损失。相对而言，硬盘的抗震性就很差。由于硬盘的结构比较复杂、精密，自由落体对硬盘带来的伤害极可能是致命的。不是在工作状态，震动、碰撞时也多少会对硬盘带来一定的潜在损害，在几千转高速运转的工作状态中震动碰撞对硬盘则是完全致命的。

　　车载数字存储，存储介质非常关键。

　　采用符合汽车电子标准的NAND FLASH 半导体介质存储器，完全能保证影像数据完整安全存放。

　　9、嵌入式操作系统

　　车载终端需要一个拥有强大体系、稳定的RTOS嵌入式操作系统，首先系统要支持FAT与非FAT文件系统，需要支持现有多项功能文件管理系统、本地及远程控制音视频编码。系统也要支持车载终端播放的解码技术，RTOS嵌入式操作系统必须有足够的技术资源，支持后期技术允许情况下未知的软硬件变化。尤其在嵌入式软件上，很多需求是在用户中后期应用中改变需要的。另外，嵌入式操作系统对3G模块的技术的后期支持是必备的。

　　10、遇险报警

　　可设定车辆行驶范围报警、速度报警、图像状态报警集于一身的报警功能，完全可以做到万里之外，及于眼底。

　　五、系统解决方案

　　完整的系统软件要具备以下特征：

　　系统要兼容GPRS、CDMA、iDEN、TETRA，数字(或/和)模拟专用集群通信系统，也要适应3G(TD-SCDMA)公共移动通信网络和Internet网构成的信息传输平台，实现目标现场图像数据、定位数据、报警数据、状态数据以及语音数据的实时采集、处理、传输和多种应用。

　　1、建立城市级综合管理系统

　　系统具有规模大、范围广泛、结构复杂、应用多样等特点，对系统的安全性、可靠性、容量、性能、可扩展性等有很高的要求，因此，系统应是一个分布式的、安全可靠、先进实用的系统。

　　2、快速反应的综合性

　　系统指挥中心平台能够显示：各级车辆位置，建立多层次综合数据库，当移动中的车辆发生报警时，在最短的时间内依据各种数据做出科学快速的决策，并保证上下级的互动指挥能力。

　　系统兼容各种类型的移动通信网络接口，兼容现有国内多个网络系统，并适应3G网络发展，灵活构建移动网络信息传输平台;系统能够基于互联网络(Internet与Intranet)实现远程广域的定位、视频、报警和指挥等信息的发布与访问。

　　系统具有逐步建立GIS地理信息系统的基础。GIS将用户关心的所有数据集中显示在电子地图上，直观地显示突发事件的地理位置，以及所有可以参考的作战部署参数，供指挥人员快速做出正确的判断与科学的决策。

　　3、图像传输系统

　　在多码流并传机制上要有完整的解决方案，一是能够同时处理多码流碰撞问题，二是系统能够承载10000台以上远程终端数据传输的多种数据运算能力。

　　4、服务器框架

　　图为LOTOO i-Patrol系统框架图

　　服务器软件首先是强大的、稳定的、经过长时间使用考验的。其次必须基于B\S、C\S系统架构，这样可以保证系统面临多个不同用户互换信息、兼容、接入的选择。

　　5、移动GIS功能

　　系统要在移动计算机(主要是笔记本)和手持PDA上实现一般桌面GIS的功能，包括自定位及随时搭建移动指挥中心等。

　　6、传输网络的系统特点及安全性能

　　网络安全最终归结为保护用户数据的安全。现实中用户数据的不同导致他们对安全的需求也是各不相同的，比如金融行业强调业务的保密性和可靠性;对外服务网站则强调抗拒服务攻击能力等。因此，安全解决方案和安全管理要针对企业数据要求特点进行定制。

　　7、客户端软件

　　客户端软件要融合多项应用整体为一，用户操作方便，功能实用，便于维护。

　　以上综合多项功能的系统软件是必须保证的，多项功能统一后，系统的复杂性、稳定性、操作简易性是需要在真实系统运行中接受考验的。无论是车载终端还是系统软件，完整的自主知识产权都是非常重要的，只有拥有自主知识产权才可以对编码算法、传输协议、系统软件、GIS、数据加密、远程管理等进行可控更改，才能达到用户最终使用的要求。

　　六、结语

　　综上所述，车载智能无线移动监控系统具备的优势有：

　　1、终端集数字录像、远程监控、GPS追踪、报警等功能于一体，拥有广泛的应用领域。

　　2、将DSP编解码芯片、NAND FLASH闪存介质、GPS模块、CDMA通讯模块、GIS地理信息模块等高度集成在一起，降低使用成本。

　　3、MPEG4/H.264可调节视频图像数字压缩技术。

　　4、保密机制完整。

　　5、车载终端符合汽车电子标准，抗震性好、屏蔽性强。

　　6、支持移动应用，以便进行有效的应急、实时指挥。

　　7、系统通过B/S、C/S两种方式，实现GIS信息、定位信息、图像信息等数据的发布和访问。

　　车载智能无线移动监控系统需要把CDMA1X公共无线数字移动通信网络、Intnet有线网络、图像、声音、位置、报警信息综合为一个整体，构建成一套集城市应急联动、辅助接处警、指挥调度、安全警卫等功能于一体的智能交通实时监控指挥管理系统，提供清晰、迅速的辅助决策，及时制止犯罪，加强监管、调度、应急制度。还可以充分地发挥现有交通网络的潜力，实现车载运营安全的快速化与自动化，提高整个车辆交通体系的效能。此类车载智能无线移动监控系统已有成功的应用案例，并商业化运行稳定，必将开辟车载智能无线移动监控新领域。

　　北京世纪乐图数字技术有限责任公司

　　引用以下案例信息：

　　LOTOO 2006年在中国独家率先推出从端到端的整体解决方案——i-Patrol系统

　　LOTOO i-Patrol助力中国六大汽车厂商，为公安部警车提供标准配置

　　LOTOO i-Patrol中标青岛城市管理执法应用

　　公司介绍：

　　乐图(LOTOO): 中国领先的便携式音频产品研发企业，是由芬兰Futuvision集团与中国英夫美迪集团公司、四川电子科技大学联合实验室等核心人员联合组建的高科技公司。乐图核心技术团队拥有8年以上的专业音视频产品的研发、生产、销售及技术应用服务经验，基于Analog Devices Blackfin DSP (digital signal processor )处理器、ARM为技术平台，以数字音视频产品为发展导向，引领数字音视频科技浪潮。

　　乐图在中国北京建立嵌入式产品设计中心，在芬兰、中国成都设有2个研发分支机构，三地研发中心拥有一支七十多名音频处理、图像处理、通信专家与研究生导师组成的强大研发团队，在音视频产品(系统)、无线网络系统、多数据服务系统、GIS地理信息等方面具有丰富的资源与实际经验，产品远销美国、加拿大、新加坡、日本、瑞典、西班牙、芬兰等三十多个国家。

　　乐图团队经过丰富的市场需求积累和对产品应用的深度理解，公司具有涵盖多行业产品：

　　·中国绝对领先的i-Patrol智能监控系列产品及解决方案

　　·全球广播级专业占有量No.1的数字录音机产品系列

　　·高品质的消费类音视频电子产品系列等……

更多内容请看Wimax技术与趋势  电信运营商专栏  家庭无线局域网专题，或进入讨论组讨论。

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