无线遥控与视频传输系统选型分析报告-20140925

无线遥控与视频传输系统选型分析报告目录一功能要求 1二设备组成 1三技术指标 23.1发射机技术指标 23.2接收机技术指标 2四主要功能 3五关键技术 45.1AES加密 45.2估计增益裕量 55.3天线 5六主要接口 66.1发射机设备接口 66.2接收机 7七环境适应性 87.1工作环境要求 87.2工作环境适应性 9八同类产品比较 9无线遥控与视频传输系统选型分析报告一功能要求 实现无人驾驶拖拉机实时视频监控与远程遥控功能。通过车载电台，将拖拉机工作状态经前后两路摄像头实时回传至监控室并在视频终端上进行显示。根据拖拉机所处状态与周围环境判定如何对其进行操控，将操作指令通过车载电台的数据传输模块加密后发送至车载设备上，车载设备接受指令后，一方面，进行数据有效性判定并回传接收状态数据至监控室；另一方面对信息进行解码后与控制器通信，实现对拖拉机的操作。二设备组成 本报告主要参考北京正唐科技赛景无线传输系统所能够实现的功能与技术指标。表1无线传输系统设备清单序号设备名称型号/规格数量单位备注/说明1车载设备双向语音车载高清图像发射机ZT3220HT1台2SMA-BNC连接线根13吸盘个24鞭状天线根25BNC-莲花头个26AV线根17电源线根18基站设备高清接收机ZT3220HR台19吸盘个310耳机个211AV线根112话咪个113电源线根114玻璃钢天线根315鞭状天线根3三技术指标3.1发射机技术指标工作频点：180～850MHz、851MHz～1.7GHz、2.3G～2.7GHz可选信道带宽：2MHz/4MHz/8MHz可选加密方式：AES加密，128位密钥传输延迟：300ms～600ms视频输入制式支持：自动识别高清、标清视频，无需配置发射功率：20W传输距离：15～20公里，城市环境供电电压：220VAC或﹢12VDC设备功耗：＜300W外形尺寸：420mm×300mm×88mm（2U工业机箱，不计接插件）设备重量：约2.2kg工作温度：－20℃～﹢60℃（可选－40℃～﹢60℃）工作湿度：＜95％，非冷凝储存温度：－40℃～﹢80℃3.2接收机技术指标工作频点：180～850MHz、851MHz～1.7GHz、2.3G～2.7GHz可选信道带宽：2MHz/4MHz/8MHz可选加密方式：AES加密，128位密钥传输延迟：300ms～600ms视频输出：同时输出标清视频和高清视频标清，720×576p，AV接口高清，1920×1080p，HDMI接口接收灵敏度：－105dBm@10-6BER，信道带宽2MHz传输距离：1～3公里，城市环境供电电压：220VAC设备功耗：＜200W外形尺寸：420mm×300mm×88mm（2U工业机箱，不计接插件）设备重量：约7kg工作温度：－20℃～﹢60℃（可选－40℃～﹢60℃）工作湿度：＜95％，非冷凝储存温度：－40℃～﹢80℃四主要功能 系统可同时传输一路高清图像、一路立体声语音和一路用户数据。系统支持双向语音通信。系统支持车载高清云台摄像机的远程遥控操作。数据通道可以用于传输北斗/GPS定位数据、传感器采集的数据或其它电文数据。主要功能特点如下：发射机的视频输入接口支持三种形式——HDMI、SDI和CVBS；传输一路高清图像、一路立体声语音（左右声道）和一路RS232数据；支持双向语音通信；支持车载高清云台摄像机的远程遥控操作；高速运动中实现高清实时图像传输；允许移动速度达280公里/时以上；图像、语音、数据均可加密传输，AES加密，有效防止非法接收；工作频段：250MHz到1400MHz（出厂前定制）；工作频点可调，操作机箱面板的按健可改变频点，在预设的8个频道间轮流切换，通过改变频点可以避开当地的干扰；发射功率可调，改变范围700mW～20W，可以保证人员安全或扩大传输距离（车载应用时调大发射功率）高接收灵敏度，达-105dBm（10-6BER@2.0MHz信道宽度）；可绕过建筑物传输，在高楼林立的城市可正常工作；抗多径干扰，在海面可正常工作，可用于船对船、船对岸、船对飞机传输。五关键技术5.1AES加密AES通常指的是高级加密标准的缩写，在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPSPUB197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。Rijndael密码的设计力求满足以下3条标准：①抵抗所有已知的攻击。②在多个平台上速度快，编码紧凑。③设计简单。 大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：①AddRoundKey—矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥（roundkey）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。②SubBytes—通过个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。③ShiftRows—将矩阵中的每个横列进行循环式移位。④MixColumns—为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。5.2估计增益裕量系统的成功通信取决于以下三个因素：系统增益：发射功率、接收灵敏度、天线增益；路径损耗：线缆、空间信道、连接件、设备噪声、天线反射等；干扰：多径干扰、频率选择性衰落、同频干扰、多普勒效应等。系统增益是一个单位为dB的数值，它描述射频信号的强度或设备将信号功率放大的能力。它的数值是根据所开发设备的信息计算出来的。以下四个因素就是计算系统增益时考虑的主要因素：发射功率（20W，即33dBm）；发射机增益（发射天线增益减去发射天线和发射机之间的线缆损耗）；接收机增益（接收天线增益减去接收天线和接收机之间的线缆损耗）；接收机灵敏度（接收机的具体值为优于-104dBm，对应不同的信道带宽灵敏度会有不同的值，灵敏度最高可达-111dBm）。当配置系统时，一定要注意确保设备之间的路径损耗（从发射机到接收机的信号强度衰减值，单位：dB）不超过系统总增益。建议设计时采用最低20dB的增益裕量来确保通信的可靠性。增益容限是系统总增益和路径总损耗之差。路径损耗的计算非常复杂，已有的链路预算算法无法有效的指导在有遮挡的环境中COFDM无线图像传输设备的增益规划问题。根据工程经验，图像链路的可靠性除与硬件本身以及系统的频率规划有关外，主要取决于地形外貌、楼群密集程度、楼房高度、植物密集程度、当地射频环境、高出地面的天线高度、是否有大面积水面等。5.3天线选择天线前，应当对路径损耗和设备的拓扑结构有一定的了解。如果设备的位置是固定的，而且只与另外一台同样固定位置的设备进行通信，这时适合用定向天线。选择有足够大增益的定向天线以确保足够的增益容限（gainmargin）。安装定向天线时，将天线指向预定的目标，确保天线与地面是垂直的。在发射机或接收机位置不固定或需要在运动中通信的情况下，必须选择有合适增益的全向天线。六主要接口6.1发射机设备接口图1发射机设备接口图（正面）图2发射机设备接口图（背面）表2无线传输系统发射机接口说明序号接口名称接口形式接口说明备注1MIC&SPK网口语音输入/输出接口2HDMI/SDI/CVBS三切开关3种信号输入切换3VIDEO/DOCUMENT三切开关控制语音输入4SignalLED灯，绿色显示接收信号强度5Menu-ENTER按钮控制区6Audio-IN&OUT3.5mm标准接口IN未使用,OUT音频输出7ON&OFF船型开关ON为开机，OFF为关机8AC220V标准三芯交流供电接口9VIDEOANTN型，50Ω图像发射天线接口10AUDIOANTN型，50Ω语音接收天线接口11VIDEOINBNC接口视频信号输入接口12AUDIOINBNC接口音频信号输入接口13SDIINSMA接口SDI视频信号输入接口14ASIINSMA接口ASI视频信号输入接口15HDMIINHDMI接口HDMI高清信号输入接口16DATEINDB9母头数据输入，技术人员使用17DATEOUTDB9母头数据输出，技术人员使用18CONFIGVIDEODB9母头控制命令，技术人员使用6.2接收机图3接收机设备接口图（正面）图4接收机设备接口图（背面）表3无线传输系统接收机接口说明序号接口名称接口形式接口说明备注1MIC&SPK网口语音输入/输出接口2SignalLED灯，绿色显示接收信号强度3Menu-ENTER按钮控制区4Audio-IN&OUT3.5mm标准接口IN未使用，OUT音频输出5ON&OFF船型开关ON为开机，OFF为关机6AC220V标准三芯交流供电接口7DC12V航空插头，二芯直流供电接口8VIDEOANTN型，50Ω图像接收天线接口9AUDIOANTN型，50Ω语音发射天线接口10VIDEOOUTBNC接口视频信号输出接口11AUDIOOUTBNC接口音频信号输出接口12ASIOUTSMA接口ASI视频信号输出接口13HDMIOUTHDMI接口HDMI高清信号输出接口14DATEOUTDB9母头数据输出，技术人员使用15DATEINDB9母头数据输入，技术人员使用16CONFIGVIDEODB9母头控制命令，技术人员使用七环境适应性7.1工作环境要求工作温度：－20℃～﹢60℃（可选－40℃～﹢60℃）工作湿度：＜95％，非冷凝储存温度：－40℃～﹢80℃7.2工作环境适应性配备先进的路径损耗算法，可以绕过建筑物传输，在高楼林立的城市可正常工作，并具备抗多径干扰功能，可在海面等复杂环境下使用。发射功率可达20W以上，发射机为2U标准机箱，接收机为标准2U机箱，