3G的产品资料.doc

客户解决方案3G/WCDMA/EVDO无线视频监控方案星机高科GPS集成车载移动电视、电视智能监播、车载GPS智能交通、4通道监控录像于一体的车载电子设移动设备远程监控管理系统方案 V1.0 上海星机高科GPS 目 录 1 综述 3 1.1 方案特点 3 1.2 创新点 3 1.3 章节安排 4 2 需求分析 4 2.1.1 GPS类 4 2.1.2 基本型 4 2.1.3 增强型 5 3 车载终端设计方案 6 3.1 系统设计原则 6 3.2 方案设计 6 3.2.1 电源、功放模块 7 3.2.2 移动电视模块 8 3.2.3 智能交通及监播模块 9 3.3 整机关键技术分析 11 3.3.1 热设计（高低温、防尘） 11 3.3.2 防水（溅水）、防潮设计 12 3.4 扩展性 12 3.4.1 监控录像 12 3.4.2 行车记录 13 3.4.3 高清电视 14 3.4.4 各种外设 14 3.5 设备选型及系统框图 14 3.5.1 GPS型 14 3.5.2 基本型 14 3.5.3 增强型 16 4 监控中心平台 16 4.1 系统设计原则 16 4.2 拓扑结构 17 4.3 系统主要模块及其技术考虑 18 5 附录一：公司简介 19 6 附录二：成功案例 20 6.1 巴士在线 20 6.2 深圳公交 21 1 综述 1.1 方案特点 针对传媒的项目需求，锐明有一套全方位的解决方案：基于我们为巴士在线开发的成熟的车载智能综合终端（A16），可迅速完成项目需求。开发完成后，系统可具备以下功能： 完备、成熟的智能交通系统功能，包括智能报站、中心调度、客流统计等； 智能化的车载电视运行状态的监视，可智能识别黑屏、停顿；可智能识别无声和长时间强烈噪声；可支持现场图片和视频流的实时上报。 基于成熟方案的车载移动电视系统功能，并支持在显示屏上显示报站等各种文字信息，支持显示监控中心下发的文字信息。 其中车载终端具有以下明显优点： 基于车载应用的成熟、模块化的整机设计，宽幅电源、防水、防尘，易于安装，方便运维； 扩展性好，可扩展录像功能、行车记录仪功能、高清电视功能，并具有丰富的对外扩展接口； 1.2 创新点 本方案创新点如下： 第一， 采用先进的图像智能识别算法，可在各种复杂干扰的情况下，智能识别出电视显示屏的黑屏、停顿及正常状态。采用先进的声音滤波算法，可在各种复杂干扰的情况下，分析出喇叭输出无声、大强度噪声及正常状态。 第二， 采用先进的、专门为低带宽情况而优化的H.264图像压缩、传输及解码算法，可保证远程视频监视效果。 第三， 车载电视系统支持高清电视节目，支持H.264的信号源。产品生命周期长。 第四， 内置SD卡，可用于存储广告媒体节目。当电视信号不良或者不可用的时候，比如在山区或车辆进入山洞，可自动播放SD卡中的内容。系统可自动把电视节目中的广告内容更新到SD卡中。 第五， 利用图像分析、模式识别的算法进行客流统计，提高了统计精确度，并同时降低了产品成本。另外，用于客流统计的摄像头拍摄的区域可以把公交投币箱包含在内，加上设备本身的录像功能，可为公交车队监视钱箱。 2 需求分析 从项目需求信息可以判断，需求共分为三类：基于GPS和GPRS的车辆智能调度系统（简称GPS）、GPS+移动电视远程监控（简称基本型）、GPS+移动电视远程监控+移动电视接收（简称增强型）。 本节针对三类需求做了技术难点分析。 2.0.1 GPS类 GPS类，车载终端为纯粹GPS车载调度终端，平台软件仅包括GPS车载调度系统。此类需求只是满足了车队的智能交通的需求。 纯粹的GPS车载调度系统已经非常成熟，但在此项目的重点要关注的问题是：GPS系统如何与车载电视系统协调工作，主要是如何实现播放电视声音与报站声音的切换。 分为两种情况： 一、 两种系统的喇叭独立，各用各自的喇叭。此种情况两个系统完全独立。车载GPS系统自带声音功率放大。 二、 两种系统共用同一套喇叭。由于车载电视具备音频输入（Line-In）、切换开关量接口，设计方案为：车载GPS系统的声音输出为Line电平，同时输出开关量状态指示。车载电视系统内部实现两种声音的切换、功率放大。 2.0.2 基本型 车载终端在纯粹GPS车载调度终端的基础上，增加了对车载移动电视的工作状况进行监视，并收集对传媒来说有用的信息，包括车辆基本信息，上车人数等。平台软件增加了一套用于终端设备远程监视的大系统。除了智能交通以外，实现以下功能： A. 通过上报车载电视的工作状态，并借助各监控平台，协助车载电视的运维工作； B. 通过上报车载电视工作现场的图片，统计上车人数，并借助分布与各大城市的平台系统，协助广告投放客户了解广告投放的实际效果。 此系统应具有以下特点： 1 车载终端： a) 实时监视电视显示屏是否出现长时间黑屏、是否出现长时间停顿；为此，需要对准显示屏安装监视摄像头。实时听电视播放的输出是否长时间无声。为此，需要对准喇叭安装拾音器。当出现黑屏、停顿、无声等状态时，需要主动向平台软件报警。 b) 当客户认为需要时，比如判断故障现象、查看当时播放画面状态等，可以通过监控中心看到电视屏幕的照片或者视频流。 c) 由于采用GPRS网络与监控中心通讯，带宽有限。为了降低信息数据量，必须能够智能判断出显示屏状态（黑屏状态、停顿状态和正常状态）；喇叭输出状态（无声、正常），误判要非常低。上报至监控中心时，只需上报判断结果的状态。 d) 终端应能够采集上车的人数，并连同车牌号码、线路号、车辆当时地理位置、设备编号等信息发送至监控中心。 e) 终端应具备统计功能，统计车载电视的开机率等。 f) 考虑到GPRS网络可能中断，在网络中断时，应把信息缓存在本地，网络恢复时上报。 g) 具备本地存储功能，可把各种信息记录到本地。 2 监控中心平台，： a) 是基于全国业务的三级中心：主控中心、分控中心和本地控制中心； b) 具有严格的权限管理制度； c) 客户端分为三类：管理员客户端；车载电视运维中心客户端；广告客户操作的客户端。每种客户端关注的内容不同。 2.0.3 增强型 增强型，在基本型的基础上，又增加了车载移动电视的功能。这是个一揽子解决方案，全方位满足了传媒的技术要求。可用于直接替代原有淘汰设备，在装配新车的时候，免去了装几种设备的麻烦。 需要关注的要点是： 采用哪种电视接收、解调和解码方案，以便实现车载复杂的环境； 电视模块如何与监播模块配合工作。 3 车载终端设计方案 3.1 系统设计原则 1. 创新性 采用先进的车载电视的状态监视技术，具体展现在： 采用先进的图像智能识别算法，可在各种复杂干扰的情况下，智能识别出电视显示屏的黑屏、停顿及正常状态。 采用先进的声音滤波算法，可在各种复杂干扰的情况下，分析出喇叭输出无声、大强度噪声及正常状态。 采用先进的、专门为低带宽情况而优化的H.264图像压缩、传输及解码算法，可保证远程视频监视效果。 车载电视系统支持高清电视节目，支持H.264的信号源。产品生命周期长。 内置SD卡，可用于存储广告媒体节目。当电视信号不良或者不可用的时候，可自动播放SD卡中的内容。如果无线电视节目数据流中包含EPG（电子节目表）数据，则系统可自动把电视节目中的广告内容自动更新到SD卡中。 利用图像分析、模式识别的算法进行客流统计，提高了统计精确度，并同时降低了产品成本。另外，用于客流统计的摄像头拍摄的区域可以把公交投币箱包含在内，加上设备本身的录像功能，可为公交车队监视钱箱。 2. 实用性 采用成熟的、基于GPS、GPRS的智能交通系统，可有效满足常见公交企业的相关业务要求； 采用成熟的车载移动电视方案，保证电视信号的接收、信号快速恢复、流畅地解码，系统可靠性高，从而实现车载移动电视的长期可靠运行。 系统扩展性很强，可根据客户要求增加录像监控、行车记录功能；可采集车内温度、振动数值可满足更高层次的客户需求；可把电视部分扩展到接收、解码高清节目，可支持H.264码流。 3. 易维护 整机设计经过多个大型应用的考验，可适应复杂、严酷的车载环境条件。 增强型整机为模块化设计，各个主要的功能模块的运行互不干扰。当某个模块损坏后，不影响其它模块的功能，可直接更换，维护方便。 设备自身具有全面的自检功能，当监播系统自身出现问题时，监控平台可实时掌握。 3.2 方案设计 针对项目的三类需求，车载终端方面，我们的全面解决方案简述如下： 基于车载环境的模块化设计，整机分为三大模块：电源、功放模块；移动电视模块；智能交通及监播模块。 电源、功放模块负责为车载终端及外设（摄像头、拾音器、客流统计等，当为增强型设备时，还需为显示屏供电）提供干净、稳定的电源；把电视声音、报站声音切换后功率放大，直接驱动车内喇叭。 移动电视模块负责电视信号的接收、解调、解码、输出分路驱动；并接收智能交通及监播模块发来的文字信息，叠加到播放画面。 智能交通及监播模块负责公交自动报站、智能调度终端、客流统计；负责接收摄像头、拾音器信号，智能分析、压缩视频形成图片及实时视频流，向监控中心发送报警及状态信息，接收各种监控命令或文本信息。 本章给出了三大模块的设计方案，并给出了车载终端的关键技术分析及解决方案。 3.2.1 电源、功放模块 1. 电源 车辆的电源环境非常恶劣，主要特点为： l 电压变化范围宽：电池电压为12V的车辆在电池老化或者电量不足时，电压可能降到8V。电池电压24V及其以上的车辆高电压可以达到36V。 l 电源纹波严重：车辆输出电压纹波非常严重，处理稍有不慎就会把干扰引入车载电子系统。表现为图像出现干扰条纹等。 司机的很多动作都会导致电源上出现高低脉冲，比如发动机点火、踩油门、按喇叭。低电压脉冲可以达到5V，高电压脉冲经常性可以达到60V。持续时间一般是几百毫秒至几秒。 因此，电源设计是可靠性设计的重点之一。 为解决这些问题，本系统采用车载专业电源模块，性能如下： 可适应宽电压范围，在8V36V可正常工作； 可承受6V的电压脉冲，60V的高电压脉冲。 电源效率很高，当输入电压为16V以上时，效率接近90；当输入电压为8V12V时，效率也能达到70。 支持输入防反接保护、输出防短路保护功能。 整套车载系统供电方案如下：电源直接取自车辆直流电池，并从车钥匙处获得开关点火信号。电源模块内置于车载DVR主机中，不但方便工程安装，而且保护了电源模块本身，不需单独对电源模块做各种环境适应性（散热、防尘、防水、防爆等）设计； 摄像头、拾音器、报站器、客流统计设备、显示屏等有源设备均由本电源模块供电。 2. 功放 车辆环境声音嘈杂，功放的功率一定要足够大才能达到投放广告的效果。同样因为车辆环境声音嘈杂，双声道输出不能表现出其效果，而且装车线材更多，接法更复杂。 一般地，功放分为数字功放和模拟功放两种。相对模拟功放，数字功放具有体积小，效率高和功耗小的优点。 本方案采用单声道数字功放，特点及参数如下： 车内声音功放功率可达到20W；车外功放（用于车外报站）为10W。 负载电阻最小为4欧姆； 带有输出过载自动保护功能。 为排除功放输出对视频的共模干扰，在装车的时候，应禁止喇叭的另一端直接搭铁，而应通过电缆直接接到设备的功放地线上，使得回流电流直接通过电缆回流到主机。 注： 本方案可根据要求把驱动车内喇叭的功放修改为双声道，每声道1520W； 3.2.2 移动电视模块 1. 基本方案 本模块采用成熟的方案：采用SigmaDesign高清媒体处理芯片和凌讯LGS-8913-A1芯片，完全符合DMB-T/H标准，框图如下： 特点如下： 支持接收地面无线数字电视信号，完全符合DMB-T/H（GB20600-2006）标准。 支持标清和高清信号的接受和播放，支持MPEG2、H.264视频格式。 支持全自动搜台、手动搜台，强制或自动PAL/NTSC切换。 具有掉电记忆功能及自动开、关机功能 支持OSD & VBI图文输出。 软件通过USB、串口及GPRS网络远程升级。 可在电视信号不良或不可用的时候播放SD卡中媒体内容。 可根据电视信号中EPG（电子节目表）中获取广告节目并存储于SD卡中，从而可自动更新SD卡中的内容。 电视图像解码输出后，可利用视频分路驱动，输出4路CVBS信号，以便驱动4个显示屏（某些类型的公交车辆为双层或者很长，需要3至4个显示屏）。 3.2.3 智能交通及监播模块 本模块采用了一个集成的方案，综合实现了智能交通及监播模块功能。 1. 智能交通 本方案直接取自其它项目已经大量商用的成熟模块，包含功能为： 基于GPS的公交自动报站； 基于GPRS无线网络的智能调度； 客流统计。 其中，客流统计是关键点。当前商用的客流统计分为三类： 第一类、红外遮挡计数式，原理是根据红外线被遮挡的次数来判断人数。常见于超市、图书馆等固定场所，公交车辆的场所也有应用。当乘客不愿排队上车时，这种技术准确度很低。 第二类，踏板式，原理是根据踏板踩踏次数来判断人数。但当乘客一拥而上时，准确度依然不高。 第三类，图像目标模式识别式，原理是从车顶用摄像头采集到上车的画面，利用模式识别算法提取人头的特征，通过对人头的计数来判断上车人数，精确度明显高于上述两种模式。由于硬件上只需要安装摄像机，工程施工简单，硬件成本低。虽然该算法需要付费获得，但总体来说成本还是比前两种模式低很多。 采用“图像目标模式识别”还有另外一个好处：摄像头拍摄的区域可以把公交投币箱包含在内。加上设备本身的录像功能，可为公交车队监视钱箱。 2. 监播 监播模块功能相对复杂，归类如下： 音、视频采集； 视频编码（H.264）、传输，用于远程查看实时图像； 图片编码（JPG），用于远程调看现场图片； 图像智能识别，用于识别黑屏、画面静止等故障状态； 声音智能识别，用于识别电视节目声音无声、高强度噪声等故障状态； 统计上报功能，用于统计开机率，连同其它信息，利用GPRS网络上报给监控平台； 故障报警自动上报功能，当发现电视图像、声音异常时主动上报给监控平台。 本地存储未能及时上报的信息、统计信息及自身的工作日志，存储设备采用SD卡。 其中H.264视频编码和传输、图像智能识别、声音智能识别是该模块的关键技术。本节重点叙述了这三个方面。 1） H.264视频编码和传输 GPRS无线网络带宽很窄，平均只有20kbps左右，降低到8kbps以下是常见的事情。网络带宽的变化也很严重，从而造成数据传输抖动也很严重。大量工程实践告诉我们，基于这么窄的网络带宽，实现实时视频流的传输，又要保证一定的效果，难度很大。必须具备以下几个条件： A. 图像压缩率一定要非常高； B. 视频流的码率和帧率应可控，可自适应网络带宽； C. 可适应恶劣网络环境的图像传输控制算法； D. 可适应严重抖动的图像解码算法。 通过在几个大型项目的锤炼，我们在这个领域有了丰富的经验。我们采用了当前压缩率最高的，专门为低带宽情况下而优化的H.264算法，并可根据带宽的情况自动调整编码帧率和画质；针对抖动严重的网络环境，我们发明了一套基于缓冲池和跳跃的传输控制算法；并在解码端做了播放平滑算法，使得即使经过抖动情况严重的网络传输过来的数据，解码效果依然良好。 本方案也提供了上传JPG照片的功能。与实时视频流相比，各有优缺点： 传输JPG图片的优点是每一张照片可以单独解码，方便归档和传阅，缺点是每张照片的数据量都很大，从而十几甚至几十秒才能看到一幅画面，并增加了单位时间内的通讯费用。因此这种功能主要应用于运维人员。 传输实时视频流的优点是实时性好，在20kbps的带宽条件下，每秒可观看23幅QCIF画面，主观效果很好。缺点是画面的解码显示是有关联性的，但可以通过解码后抓图生成JPG图片。此种功能可以为广告投放客户很好的主观感觉，同时也是运维人员远程检查设备的有力工具。 2） 图像智能识别 为了全面监视车载电视的视频画面状态，必须利用摄像头采集的显示屏的画面数据。但获取得数据存在以下特点： 1、 干扰情况严重，比如显示屏反光，物体阴影等； 2、 摄像头采集下来的场景不可能全部是显示屏的画面，有些区域可能存在其它运动物体； 3、 显示屏部分的画面也可能被运动物体遮挡； 4、 由于摄像头CCD本身的特点，光线的变化对图像本身的影响比较严重。当视频画面本身比较阴暗时，白天黑夜、晴天下雨及灯光变化都会导致采集到的数据有显著的不同。 以上这些因素会严重干扰设备对图像内容进行智能识别。针对这些情况，我们引入了一套专门的