16GPS 车载移动视频监控系统的设计
车辆实时监控技术方案设计
车辆实时监控技术方案设计背景汽车已经成为现代人生活中不可或缺的一部分，车辆的安全性和管理效率成为车主和企业的重要关注点。
车辆实时监控系统可以让车主或企业实时地监控车辆位置和行驶情况，以提高安全性和管理效率。
技术方案设计硬件设备车辆实时监控系统涉及到硬件设备和软件系统两个方面。
硬件设备是系统实现的基础，主要是通过设备采集车辆位置和行驶信息，并将其传输到服务器上。
硬件设备主要由以下组成：1.GPS定位器：主要是用来获取车辆的经纬度坐标，并将其发送到服务器上。
2.车载终端：安装在车内，主要负责接收GPS定位器发送的数据，并将其上传到服务器上。
3.无线网络模块：连接移动通信网络，将车载终端上传的数据发送到服务器上。
以上硬件设备可以组成一个完整的车辆实时监控系统。
软件系统车辆实时监控系统采集到的数据需要进行处理和展示，这就需要一个承载系统的软件系统。
软件系统主要由以下模块组成：1.数据存储模块：用来存储采集到的车辆位置和行驶数据。
2.数据分析模块：对采集到的数据进行统计分析，生成相应的报表和监控图表。
3.Web服务模块：提供Web服务接口，供用户使用Web浏览器访问实时监控数据。
4.移动客户端模块：提供移动端客户端，让用户可以通过手机或平板电脑来查看车辆的实时位置和行驶状况。
软件系统还需要一个地图服务，用来展示车辆的实时位置和行驶轨迹。
地图服务可以通过开放API或购买第三方地图服务来实现。
实现难点车辆实时监控系统的实现涉及到硬件和软件方面的复杂程度，因此需要克服以下难点：1.GPS位置精度问题：GPS位置信息的精度可能受到一些因素的影响，如天气、地形等因素。
因此，需要通过差分定位、加速计/陀螺仪等方式提高GPS定位的精度。
2.数据传输带宽问题：随着车辆数量的增加，需要传输到服务器的数据流量也会随之增加。
因此，需要优化数据传输协议和数据压缩算法，以减少数据传输带宽。
3.设备能耗问题：车载终端需要长时间工作，需要考虑设备的能耗问题，提高设备的续航能力。
车载视频监控方案
车载视频监控方案介绍车载视频监控是一种基于技术和设备的解决方案，通过使用摄像头和其他相关设备，实时记录和监控车辆内外的状况。
这种方案可以提供许多益处，如提高驾驶员的平安性、保护车辆财产、提供证据等。
本文将介绍车载视频监控方案的目的、原理、主要组成局部以及应用场景，并对其优势进行分析。
目的车载视频监控方案的目的主要是提供平安性和实时监控的功能。
通过安装视频监控设备，可以记录车辆内外发生的事件，并为驾驶员和车辆所有者提供实时的情况反应。
这可以帮助减少事故发生的可能性，有效保护车辆和乘客的平安。
此外，车载视频监控方案还可以提供证据以防止任意指控，例如车辆碰撞、盗窃等。
同时，通过监控车辆内部的行为，可以提高驾驶员的纪律和职业道德，减少违规行为的发生。
原理摄像头：车载视频监控方案的核心是安装摄像头。
摄像头可以安装在车辆的不同位置，如车前、车后、左右两侧和车内。
这些摄像头可以拍摄车辆周围的景象，并将其实时传输给监控系统。
监控系统：监控系统是车载视频监控方案的中央处理器。
它接收来自摄像头的视频数据，并对其进行处理和存储。
监控系统通常由硬件设备和软件应用组成，具有实时监控、录制、存储和远程访问等功能。
存储设备：为了存储大量的视频数据，车载视频监控方案需要配备存储设备。
这些设备可以是硬盘、SSD或者云存储效劳等。
硬盘和SSD通常安装在车辆的内部，而云存储效劳可以通过无线网络来实现。
电源供给：车载视频监控设备需要稳定的电源供给。
这可以通过车辆的电池或者直接连接到车载电源系统来实现。
为了防止车辆熄火后监控系统停止工作，可以使用电池和替代电源供给。
主要组成局部车载视频监控方案通常由以下几个主要组成局部构成：1.摄像头：用于拍摄车辆周围的景象。
不同位置的摄像头可以提供不同的视角。
2.监控系统：接收并处理来自摄像头的视频数据，并提供实时监控、录制、存储和远程访问等功能。
3.存储设备：用于存储大量的视频数据，可以是硬盘、SSD或者云存储效劳等。
车载监控方案
车载监控方案一、方案概述1.监控目的：实时监控车辆内部及外部环境，预防事故发生，提高车辆行驶安全。
2.监控内容：车内人员行为、车辆行驶状态、周边环境等。
3.技术手段：采用高清摄像头、传感器、物联网技术等。
4.数据处理：通过边缘计算和云计算进行数据分析和处理。
二、硬件设备1.高清摄像头：安装在车辆前后左右四个方向，实现全方位监控。
2.传感器：包括雷达、红外线、超声波等，用于检测车辆周边环境。
3.显示屏：用于实时显示监控画面，便于驾驶员观察。
4.数据采集模块：用于收集车辆行驶过程中的各项数据。
5.通信模块：实现车辆与云端的数据传输。
三、软件系统1.图像识别算法：对监控画面进行实时分析，识别异常行为和危险情况。
2.数据处理软件：对采集到的数据进行分析，驾驶报告。
3.云计算平台：用于存储和处理大量数据，提供数据支持。
四、功能模块1.实时监控：实时显示车辆内部及外部环境，便于驾驶员观察。
2.行驶记录：记录车辆行驶过程中的各项数据，便于事故分析。
3.异常报警：当检测到异常行为或危险情况时，发出警报提醒驾驶员。
4.数据分析：对行驶数据进行统计分析，驾驶报告，提供改进建议。
5.远程监控：通过互联网实时查看车辆监控画面，便于监控和管理。
五、实施方案1.硬件安装：在车辆指定位置安装高清摄像头、传感器等设备。
2.软件配置：根据实际需求，配置图像识别算法、数据处理软件等。
3.系统调试：对车载监控系统进行调试，确保各项功能正常运行。
4.人员培训：对驾驶员进行培训，使其熟悉监控系统的使用方法。
5.运营维护：定期检查硬件设备，更新软件系统，确保系统稳定运行。
六、效益分析1.安全效益：实时监控车辆内外环境，预防事故发生，提高车辆行驶安全。
2.经济效益：降低事故发生率，减少维修成本，提高车辆使用寿命。
3.社会效益：推动智能交通系统发展，提高道路通行效率，缓解交通拥堵。
4.管理效益：通过数据分析，提高车辆管理水平，降低运营成本。
注意事项：1.确保摄像头视角无遮挡，定期检查清洁，避免影响监控效果。
城管执法局移动车载视频系统系统设计方案
城管执法局移动车载视频系统系统设计方案目录第一部分系统设计综述 (3)一、系统概述 (3)二、系统建设目标 (4)三、系统设计原则与规范 (4)1、设计原则 (4)2、设计规范 (6)3、设计依据 (6)第二部分系统组成结构 (7)一、系统组成结构 (7)二、系统网络结构 (7)1、局总中心 (8)2、中心、分中心客户端 (9)3、车载前端 (9)第三部分系统软件设计 (11)一、系统架构设计 (11)二、用户管理控制策略 (12)三、系统软件组成 (13)1、服务器 (13)2、客户端 (14)第四部分系统功能 (15)一、系统配置维护管理 (15)1、系统管理功能 (15)2、配置管理功能 (15)3、视频设备管理功能 (16)二、视频流调度管理 (17)三、用户优先级控制管理 (17)四、设备运行状态的监视 (18)五、录像管理功能 (18)六、网络视频接出控制管理 (18)七、WEB浏览 (19)八、电子地图功能 (19)九、网络视频监视客户端 (20)第五部分系统性能特点 (21)一、系统主要特点 (21)二、系统技术特色 (22)1、核心技术 (22)2、视频流模式 (23)3、MPEG-4/H.264算法的实现优势 (27)4、系统特点 (29)第六部分主要设备技术指标 (31)第七部分系统配置清单 (32)第一部分系统设计综述一、系统概述随着经济的发展，移动或不固定非法商贩数量激增，针对无照经营、流动、不固定非法商贩视频监控、城市综合管理的车辆位置管理的无线视频监控设备应运而生，城市综合执法部门可以通过无线网络远程来监控和管理的执法汽车的位置，通过视频实时监控车内、外状态，也可以把设备放置需要监控的固定场所监控，达到流动监控、非长期固定场所监控、执法队伍管理的目的。
另外近两年，城管执勤中发生多例死亡、伤害案件。
管理部门需要对原始影音图像采集、远程现场指挥、突发事件的紧急调度指挥等进行一系列控制、管理，多功能无线车载监控系统则可为城市管理车辆提供符合执法车辆需求的完善功能及方案。
车载-移动CDMA无线视频监控系统设计方案
目录1 系统概述 (3)2 系统总体方案 (3)2．1系统设计原则 (3)2.1.1先进性 (3)2.1.2可靠性 (3)2.1.3可扩展性 (4)2.1.4可互联性 (4)2.1.5高性价比 (4)2.1.6易用性 (4)2．2系统总体架构 (4)2.2.1系统总体架构 (5)2.2.2系统总层次图 (6)2.2.3系统工作流程 (7)３车载CDMA无线视频监控系统总体设计 (8)３.1系统拓扑图 (8)３.2系统设计 (9)３.2.1 系统组成 (9)３.2.2 车载视频监控点设计 (9)３.３车载视频监控点配置如下 (10)３.4主要产品介绍 (10)３.4.1 车载云台摄像机 (10)３.4.2 CDMA编码器 (11)３.4.3网络视频监控管理系统软件 (13)４移动CDMA无线视频监控系统总体设计 (15)４.１系统实现 (15)４.２系统功能 (16)４.３系统组成 (16)４.３.１系统结构图如下 (16)４.３.２配套监控软件 (17)４.３.３、配套专用监控软件 (19)５指挥监控中心总体设计 (21)５.１无线传输网络设计 (21)５.２监控中心设计 (21)５.３指挥监控中心图 (22)５.４客户端界面如下图： (23)５.５监控中心配置如下： (23)５.６系统实现主要功能 (24)６售后服务与培训 (24)1 系统概述最近两年，随着CDMA2000-1X无线网络技术和数字视频压缩技术的发展，在CDMA无线网络上传输视频成为一种趋势，深圳亿维锐创科技有限公司依靠公司强大的技术研发能力，与国内多所著名大专院校合作开发出了CDMA无线视频监控管理系统，该系统具有其他无线监控系统无法比拟的功能和特点，新一代移动视频监控系统的移动特性是利用CDMA技术进行视频数据的无线网络传输的新型系统。
它采用了先进的视频压缩算法H.264、流媒体视频数据压缩技术无线传输网络解决方案，整合了CDMA数据通讯功能和数字视频编码功能为一体化的便捷式的产品。
车辆监控系统建设方案
车辆监控系统建设方案一、前言随着交通事故的频繁发生和犯罪率的不断上升，车辆监控系统的应用迅速增长。
车辆监控系统在车辆安全、追踪、管理等领域发挥着不可替代的作用。
本文旨在为有车辆监控系统建设需求的企业或个人提供一些参考意见。
二、规划与设计1.需求分析在车辆监控系统的规划与设计之前，需明确系统的具体需求，例如：远程监控、实时追踪、告警监测等。
另外，需要考虑车辆监控系统的接入方式，例如：GPS、GSM等。
2.系统架构车辆监控系统的核心部分是数据采集和处理单元。
数据采集包括车辆信息、驾驶员信息、车辆行驶轨迹、车辆状态等；数据处理包括数据存储、传输、分析、处理和呈现等。
一个完整的车辆监控系统应包含数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元和数据展示单元。
3.技术选型在技术选型中，需选择稳定可靠、性能优良的硬件设备和合适的软件系统。
硬件设备包括车载终端、高清摄像头、GPS定位器等；软件系统包括远程监控系统、告警监控系统等。
4.系统部署车辆监控系统部署将硬件设备和软件系统部署于车辆上。
部署前需要根据系统设计要求进行系统配置，进行数据采集单元、数据处理单元和数据存储单元之间的联调测试，确保系统无故障运行。
三、实施和维护1.实施流程车辆监控系统的实施流程包括以下几个步骤：1.系统部署前，需与监管部门协商，确保车辆监控系统符合行业规范和法规要求；2.确定车载终端的安装位置和摄像头的安装位置；3.车辆监控系统的软件应在系统部署前进行测试，以确保系统的稳定性；4.安装硬件设备并进行测试；5.远程监控系统的联调测试；6.交付后的售后服务。
2.维护保养车辆监控系统的维护保养是保证车辆监控系统正常运行的关键。
在日常使用中，需经常检查车载终端、摄像头和GPS定位器是否正常工作，同时检查监控系统的软件是否需要更新。
在车辆发生故障或者出现异常时，应及时调查并处理。
四、总结本文介绍了车辆监控系统的建设方案，包含了规划与设计、实施和维护两个方面。
(完整版)基于GPSGPRS车载图像监控系统的设计_本科毕业设计40设计41
基于GPSGPRS车载图像监控系统的设计摘要随着嵌入式应用技术和无线网络技术的快速发展，结合了GPS定位技术和GPRS无线通信技术的嵌入式GPS车载监控系统应运而生。
论文将USB视频采集技术引入到车载终端监控系统中，提出了一种车载监控和图像传输系统的具体实现方案。
论文首先对车载监控相关的GPS定位技术、GPRS无线网络技术及USB接口技术做了详细介绍。
然后是对车载监控终端硬件方案的设计与实现,给出了具体的实现框图。
最后对系统中所用到的主控制模块S3C2410X 处理器、GPS模块及GPRS通讯模块等作了详细的介绍。
为减少GPRS 网络传输的数据量，在图像采集模块中采用了JPEG软件压缩编码技术，对静态图像进行压缩编码，较大地节省了网络资源，提高了图片的传输速度。
论文的最后总结了所完成的工作，给出了设计的不足之处和有待完善的地方。
基于GPSGPRS的车载图像监控终端最终可以实现GPS定位数据和图像数据的采集与上传功能。
利用这些信息，监控中心可实时跟踪车辆并及时获取车内信息，该方案充分利用了S3C2410X处理器资源，方便且实用地实现了低成本的车辆监控功能。
关键词：GPS定位技术，GPRS通信技术，车载监控终端，图像采集Carries the image monitor terminal based onThe GPSGPRS vehicle the designAuthor: Li BaohaiTutor: Zhao YanjieABSTRACTWith the rapid development of the embedded-applications and wireless network technology, the embedded vehicle monitoring system which combines the GPS location technology and GPRS wireless communication technology comes into being . In order to meet the requirement, the paper introduces USB video capture technology into embedded vehicle monitoring terminal and puts forward a new solution.Firstly, the paper describes the GPS technology, GPRS wireless network technology and USB interface technology in detail .Secondly, the paper explains . Give a specific realization of block diagram. The last introduce the main control module S3C2410X processor, GPS module and GPRS communication module used in the system. In order to reduce the quantity of data transmitted by the GPRS network, JPEG compressiontechnology was used to compress static image in the image acquisition module, which could economize the network resources and speed up theimage transmission. Finally, the paper summaries all the works and givesthe methods for further improvement.The embedded vehicle image monitoring terminal which uses GPSGPRS technology could collect the GPS and picture information aboutthe automobile and send it to the monitoring center .Making use of the information, monitoring center strengthens its supervision ability to track automobile, The design makes full use of resources on ARM S3C2410X processor and implements vehicle monitoring functions at a low-cost butmore conveniently.Keywords：GPS positioning technology, GPRS communications technology,vehicle monitoring devices, image acquisition目录第一章绪论 .........................................................................................................................................................1.1课题研究的背景及意义 ............................................................................................................................1.2汽车监控的国内外现状 ............................................................................................................................1.3课题研究的目的 ........................................................................................................................................第二章 GPS、GPRS及USB接口技术及原理 ....................................................................................................2.1GPS导航技术 ............................................................................................................................................2.1.1 GPS系统组成 .....................................................................................................................................2.1.2 GPS定位原理 .....................................................................................................................................2.2GPRS网络技术 .......................................................................................................................................2.2.1 GPRS网络技术特点........................................................................................................................2.2.2 GPRS系统构成................................................................................................................................2.2.3 GPRS技术在远程监控系统中的应用...............................................................................................2.3USB接口技术 ............................................................................................................................................2.3.1 USB简介 .............................................................................................................................................2.3.2 USB的基本特点 .................................................................................................................................第三章系统总体设计方案 .................................................................................................................................3.1系统工作原理及需求 .................................................................................................................................3.2车载监控终端硬件设计方案.....................................................................................................................第四章系统硬件平台构成 .................................................................................................................................4.1主控制模块(ARM9) ...................................................................................................................................4.1.1 USB接口 .............................................................................................................................................4.1.2 UART接口 ..........................................................................................................................................4.1.3通用IO口 ...........................................................................................................................................4.1.4 I2S音频接口 ....................................................................................................................................4.2GPS模块 ..................................................................................................................................................4.3GPRS通讯模块 .......................................................................................................................................4.4OV511摄像头 ..........................................................................................................................................4.5基于JPEG库的图像压缩 ........................................................................................................................结论 .......................................................................................................................................................................致谢 .......................................................................................................................................................................参考文献 ...............................................................................................................................................................第一章绪论随着经济的发展，社会的进步，汽车已经成为当今最为普遍，最为实用的交通工具，是日常生活生产中的重要组成部分。
车载监控系统方案
重钢运输公司车载监控摄像系统设计方案重庆冠超科技2016-4-22目录一．产品介绍： (3)二．车载录像机 (3)三．车载摄像机 (6)四．应用解决方案详细说明： (7)五．中心管理平台........................................ 错误!未定义书签。
六．设备清单：.. (12)一．产品介绍：本系统所选产品主要有以下产品，各个产品的详细参数，使用场所等在各产品分类里面有详细说明，详见以下产品介绍。
包括车载录像机，车载摄像头，各个产品相应配件及连接应用图。
二．车载录像机车载硬盘录像机〔含4G \GPS 功能〕整体外观图：包装图：细节图：产品型号：2021款车载硬盘录像机H264压缩格式，优化算法；4路100帧全实时；图像更清晰，占用空间小；支持安卓、苹果、win终端实时查看视频产品特点宽电压设计：6V- 36V电压输入，使用于12V和24V所有车型；可控开关机：主机可以定时开机、关机、延时关机；图像清晰：最高可到达D1的画质〔可到达DVD效果〕；存储时间长：采用H264的压缩算法，视频占硬盘空间小，最多可存储1000小时；功能强大：可选配GPS模块，记录地理坐标，速度等数据；可选配4G，进行远程无线视频传输，让你时刻掌握车辆情况；全铝设计：工业全铝，强度高、散热快；视频航空接头：航空接头，锁定不再松动，并给摄像机提供稳定电压；专业减震支架：硬盘硅胶减震，另送主机减震架；产品运用：可广泛应用于客运班车，出租车，警车，运钞车，执法车等各种车辆。
尺寸小：218mm(L)*170mm(W)*50m(H)根本技术参数三． 车载摄像机| 车载式摄像机 >> 车载式海螺型红外夜视摄像机 型号影像传感器 1/3" 索尼 CCD 度开门录像 开启录像可接4个门探触发录像， (上下电平均可)开启报警2个报警输出，输出高电平12V 和5V WIFI 、GPS 、4G 可内置 WIFI 、GPS 、4G 支持WCDMA 〔中国联通〕和EVDO 〔中国电信〕主机体积 218mm(L)*170mm(W)*50m(H)尺寸Ø94x68.5(H) mm重量420g车载式红外全铝防水夜视摄像机型号影像传感器1/3"索尼彩色CCD水平解像650 TV Lines1/50~1/100,000Sec;电子快门时间Off: NTSC 1/60 Sec, PAL 1/50 Sec 可用照度0 lux with built-in IR 24 LED ON红外线距离18 米(11个红外灯)IR开关状态Under 10 Lux by CDSIR开关控制CDS Auto Control四．应用解决方案详细说明：重钢运输公司监控系统应用解决方案:1、采集所有职工班车实时视频及其它相关信息，对及时准确发现违法犯罪活动，调查收集证据，处置突发事件，设备维护等提供依据，实现智能调度、精确化管理、为解决纠纷和治安事件提供事实依据。
车载无线视频监控系统的设计与实现
近年来由于汽车倒车、追尾所引起 的交通事故 频繁发生 ，由此推动了车载视频监控系统的发展 。
车载视频监控系统现已广泛应用于长途客车、公交 汽车以及家用轿车 ，车载视频技术也逐渐受到人们 的重视。但 目前车载视频大部分还只局限于观看录 制的电视节 目及车外实时视频等 ，即便能够查看除 此以外的一些重要信息 ，如 ：汽车行驶参数、车内 外温度、系统状态等 ，却必须不断地切换视频信号 或者只是通过数码显示不易于警示车主。更重要的 是视频传输 的方式都是通过有线传输 ，不便于安
车外温 度采集
Ｈ
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此时输出的视频信号的功率比较弱 ，不易于接 收且发射的距离很短 。因此需要在视频发射前对视 频信号进行放大处理 。放大电路主要是采用三极管
苎兰 频射１接Ｈ 视 Ｈ Ｈ 萎Ｈ频 ｒ 加 ’． 发ｒ 收＿ 块 ｒ － １模 Ｌ
图 １ 系统 框 图
Ｆｉ １ Ｓｙ ｔ ｍ ｉｇ ａ ｇ． ｓｅ ｄａ ｒ ｍ
去。
２２ 无 线视 频硬 件 电路 的设计 ．
本系统其他硬件 电路 已在文献 ［ ］中详细描 １
述 ，故本文主要介绍无线视频硬件 电路 的设计思 路 ，详细框图如图 ２ 所示。
信号
同时为避免无线频段容易 出现互相 干扰 的现 象 ，系统选择在 ｚ６ ．频道，图像的频率为 １５ ｚ ５ＭＨ ， 可以有效的避免信号 的干扰。
传输算法等软件技术 ，实现 了 “ 一屏显多参”的功 能 … ，系统 的框 架结 构 如 图 １ 示 。 所
车内各种 数据 （ 压、制 动气压 、 胎
货车智能监控系统的设计与实现
货车智能监控系统的设计与实现一、引言近年来，国家交通运输部门在推动交通运输行业信息化、智能化方面做出了积极努力。
在道路货运领域，为了提高货车的运行效率和安全性，设计和实现一种智能化的货车监控系统具有重要意义。
本文将详细介绍货车智能监控系统的设计思路、技术架构以及应用场景，以期为相关领域的技术人员提供有益的参考。
二、设计思路货车智能监控系统主要是指对道路货车进行实时的智能监控，根据监测结果对货车的运行状态、物流安全等关键指标进行实时预警和分析。
该系统主要由核心处理器、监控传感器、通信模块等若干部分构成。
其中核心处理器使用高性能、低功耗的嵌入式处理器芯片，具有较强的数据处理和存储能力；监控传感器包括车载摄像头、GPS定位模块、红外感测模块等，用于对货车的环境、位置、状态等关键信息进行实时监测和数据采集；通信模块则提供与其他系统联动和数据共享等关键功能。
该系统主要通过应用智能算法将监测数据进行有效分析和处理，根据分析结果生成实时报警信息，实现对货车运输过程的全面监控。
三、技术架构货车智能监控系统的技术架构主要包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，需要采用先进的电子元器件和通讯设备，主要包括核心处理器、摄像头、GPS定位模块、加速度传感器、通讯模块等。
核心处理器的性能将直接影响系统的运行效率和数据处理能力。
传感器模块用于对货车的状态、运行轨迹、载重等关键指标进行实时监测和采集；通讯模块则实现数据共享和与其他系统的联动功能，通过移动通信网络、云计算平台等方式实现远程数据传输和实时监控。
软件方面，需要针对货车智能监控系统运行平台设计各种应用程序，实现数据处理、实时监控、报警处理等功能。
同时，该系统还需要具备较强的数据存储和管理能力，实现对货车行车数据进行有效的分析和处理。
四、应用场景货车智能监控系统适用于各类道路货车的运输管理和安全监测。
在货车运输领域，该系统可以实现对货车的实时监控、预警和安全管理，使企业能够及时了解货车的运行情况和状态，规范企业对货车的管理和运营。
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文章编号:0494-0911(2007)02-0051-03中图分类号:P228.4 文献标识码:BGPS车载移动视频监控系统的设计丰江帆,张 宏,沙月进(南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室,江苏南京210097)DesignofMobileVideoMonitorSystemonVehiclesBasedonGPSFENGJiang-fan,ZHANGHong,SHAYue-jin
摘要:首先对目前移动视频监控中所存在的问题进行深入分析,指出基于空间定位信息的移动视频监控是今后的发展方向。在此
基础上,构造一个基于GPS与GIS的车载移动视频监控系统。详细论述该系统的结构、工作原理以及主要功能,并对使用的关键技术进行总结和分析。最后探讨系统目前存在的问题,并对发展前景作展望。关键词:GPS;GIS;智能交通;移动视频监控系统;视频通信;流媒体技术
收稿日期:2006-04-06基金项目:国家863计划资助项目(2003AA131060)作者简介:丰江帆(1980-),男,河南信阳人,博士生,主要从事地理信息系统理论与应用、WebGIS开发。
一、引 言移动视频监控是近年来数字视频监控领域的重要研究课题。只要视频源或接收端设备具有移动能力,就可称之为移动监控[1]。它由前端影像取样装置、影像传输接收装置、后端影像资料库及处理系统等三部分组成,广泛应用于安全管理以及现场指挥等领域。但是,目前一般的移动视频监控系统仅将视频影像放在无线通信平台上传输,所以无法获取移动终端的精确定位。而对于交通优化控制、管理调度、快速反应和救援等方面的应用来说,必须依靠移动目标的位置以及相应的地理空间信息才能作出正确决策。有鉴于此,本文以全球卫星定位系统、地理信息系统和计算机网络为背景,结合现有移动通信平台,设计并实现了车载动态GPS视频监控系统。该系统可应用于公路长途客运、安全运输管理以及消防部门火灾现场图像传输以及环境应急监测等方面。移动终端对现场图像进行实时捕获和数字化采集,采用MPEG-4标准对视频图像进行编码压缩,同时将GPS信息以脚本的形式与视频实时融合。通过GPRS/CDMA移动通信平台传输到监控中心或目的用户,使最终用户在获取移动视频的同时也能得到移动终端在电子地图上的实时位置显示,并可以利用GIS的空间分析能力提供辅助决策功能。该系统扩大了移动视频监控技术的应用领域,具有广阔的适用范围与发展前景。
二、系统结构1.系统架构系统由视频车载移动终端、通信链路、中心服务器及监控终端几个主要部分组成。系统总体结构如图1所示。
图1 系统总体架构
25 测 绘 通 报 2007年 第2期 2.工作原理车辆在运行过程中,车载终端通过蓝牙GPS接收机获取定位卫星的定位数据,与摄像头采集的视频实时融合,由无线视频传输器通过无线网络和Internet与中心服务器进行连接。中心服务器在接收到实时GPS视频后,一方面分时段进行存储,存储后的视频作为历史资料由Web服务器、视频点播服务器来提供视频点播服务;另一方面,将GPS视频以广播方式向监控终端推送。监控终端实时接收中心服务器发来的数据,移动目标的信息经处理与监控终端上的电子地图匹配,并在地图上显示移动目标的正确位置,从而使监控终端在观看移动视频的同时,也能清楚和直观地掌握移动目标的精确位置。另外,还可以对移动目标的轨迹进行查询以及空间分析操作,便于作出正确决策。3.系统主要功能(1)视频与GPS实时融合与编码为了使视频源具有多样性,采用Microsoft的WME(WindowsMediaEncoder)SDK进行移动终端的应用程序开发。WMESDK提供了丰富的API,可以使应用程序实现视频捕获、编辑及播放等功能,并且支持面向PDA开发。视频编码过程中我们使用脚本命令来存储实时GPS信息。脚本命令(ScriptCommand)包括索引、脚本类型、脚本内容。形式如下:(iIndex,bstrType,bstrData)在SDK的基础上进行二次开发,应用程序以嵌入方式运行在PDA之上,具有较强的可移植性。摄像头采用新型的FlyCAM-SD,可以通过SD扩展槽与PDA建立连接。应用程序将视频信息进行MPEG-4编码,同时每接收到一条GPS信息,就在编码中添加一条脚本命令。索引为0,脚本类型为Text。(2)无线视频传输无线视频传输器在一个体积小巧的机壳内集成了视频采集、通讯协议控制、无线Modem模块、电源等功能部件,所有运行软件都已在板固化。通过透明串口数据传输功能与PDA连接,获取实时GPS视频数据。并通过CDMA或GPRS无线方式接入Internet网络,利用Internet网络将现场的视频图像传输给远端的中心服务器(图2)。(3)局域网流媒体服务中心服务器在系统中起到信息中枢的作用,车载终端与监控终端都通过中心服务器相互联系[2]。图2 无线视频传输器结构 中心服务器完成两方面的工作,其一为局域网视频广播,本系统使用WindowsMediaServer流媒体技术实现这一功能。流媒体技术是目前网络视频播放领域中采用较多的新技术,将多媒体的内容边下载边播放,无论多媒体内容的容量大小,用户只需等待很短的一段预下载时间即可开始观看,属于即时播放的方式。在这样的环境下,允许有多个监控终端来实时接收GPS视频信息,并可各自对接收到的信息进行加工处理,便于进行分布式决策。另一方面,中心服务器将GPS视频分时段存储,并自动通过Web服务器与视频点播服务器发布,实现局域网内部的视频点播服务。(4)信息处理与可视化表达监控终端应用程序在接收到视频流以后,将视频在界面上显示,并解析同步的GPS信息。系统具有以下功能模块:1.移动视频模块。显示所监控移动目标所拍摄的实时视频。2.信息显示模块。移动目标运动时,在状态栏不断给出所处位置的相关信息,如速度、方向、时间及连接状态等。3.卫星状态指示模块。用于指示对应提供当前GPS信息的卫星位置以及信号强弱指示。4.电子地图服务模块。显示车辆在电子地图上的实时位置。以及地图缩放、漫游、图层控制、查询、路径分析、鹰眼、测距窗监控等基本地图操作。5.车辆实时监控跟踪模块。定点定车行程跟踪、点名、请求报位、车辆显示状态控制、跟踪频率设置、道路模糊匹配等。6.历史行程跟踪模块。包括行程轨迹回放、定点行程查询等。7.空间分析模块。包括最短路径分析与缓冲区分析,为决策提供支持。
352007年 第2期 测 绘 通 报 图3为监控终端应用系统的一个运行界面。图3 监控终端应用系统运行界面 三、关键技术1.多线程技术尽管PDA具有体积小、携带方便、开机速度快、功耗低以及操作简单等特点。但是就目前来说,数据处理能力和普通PC还是有一定差距。由于在视频编码过程中对计算资源的需求较大,而在传统采用定时器来控制通信的方式中,需要花费大量时间来测试I/O操作以获取即时GPS信息,对CPU的占用率高,不利于嵌入式环境下数据的实时处理,甚至可能会导致数据丢失。另一方面,PDA操作系统WindowsCE是基于线程的抢先式多任务操作,多线程给人的感觉就是计算机同时进行多项工作。在Windows中,进程指的是一个应用程序的执行实例,每个进程拥有自己独占的虚拟地址空间、程序代码、数据和其他系统资源。线程作为多任务操作系统的产物,是进程中的一个执行路径,应用系统不停地在多个线程之间切换,由于时间很短,犹如多个线程在同时运行[3]。所以,本系统采用多线程的方式进行GPS与视频的实时编码。在I/O接口测试GPS信息的同时,保持对摄像头视频的响应,提高CPU的利用效率,使编码过程具有可靠的效率和稳定性。2.差错控制在车载终端与中心服务器的通信过程中,由于移动信道具有易错、时变和带宽限制的特点,以及因多径反射和衰落引入大量的随机误码和突发误码。同时,由于带宽的限制视频信息在传输前必须进行高效的压缩编码,而MPEG-4标准所采用的时间和空间预测,使得编码的视频流对信道差错更加脆弱。为了减轻信道差错对解码质量的影响,必须结合实际应用信道的传输特性,采用有效的差错处理机制。本系统采用基于解码器的差错隐藏技术来进行差错控制。该隐藏技术完全是基于解码器的,没有改变采用的传输技术,而且对视频流也没有引入任何冗余,因此称为零冗余差错隐藏技术。主要利用人眼的差错遮蔽特性以及视频信号空间和时间上的相关性,通过从先前接收到的无差错视频信息中提取有用信息,近似地恢复丢失或出错数据,提高解码后的图像质量[4]。3.组件式GIS监控终端的应用系统需要丰富的界面集成能力,基于传统GIS平台的二次开发将难以胜任,组件式GIS可以妥善解决这一问题。它基于组件对象平台,具有标准接口,允许跨语言应用。在此基础上开发的应用系统可被视为相互协同工作对象的集合,因此具备强大的自定义功能。在本系统使用ESRI公司的ArcGISEngine作为GIS开发工具,ArcGISEngine是一组完备并且打包的嵌入式GIS组件库和工具库,可用来创建新的或扩展已有的桌面应用程序,能够很方便地将GIS功能嵌入到已有的应用系统中,也利于定制实用的用户界面。此外,还能将应用程序与地图服务运行时单独打包,极大地方便了应用系统的部署。
四、存在的问题GPS应用于移动目标定位虽具有非常好的前景,但是GPS也有缺陷需改进,一些具体技术问题仍需解决,例如城市的电磁干扰、信号反射、楼房遮挡、树木对信号的减弱等。卫星信号被遮挡而导致跟踪定位失准是GPS的致命弱点,尤其在城市高楼区。然而要发挥出该系统的实用价值,移动目标需要精确、连续的定位。目前,解决车辆在卫星信号被遮挡的“信号盲区”无法定位的问题主要采用相对推断定位装置来完成,比如罗盘、速度表及里程表等,这些装置能够以所行距离的1%～2%的精确度确定水平坐标。惯性系统能用来更准确地确定相对平面坐标。但目前其价格太昂贵,因而难以普及[5]。多次测量结果表明,该系统可以在CDMA无线网络(50～60kbps)和10.0Mbps的宽带网络之间较好地实时传输18帧/s的MPEG-4视频图像,图像质量达到3.5级标准以上。但是,这样的视频画面仍然不够连续。另外,在无线网络使用的高峰时段,时常会发生阻塞,尽管有相应的差错控制,但仍然不能根本解决问题。
五、结束语随着3G移动网络的成熟以及下一代基于IPv6协议的通信网络的建立,移动信息的传输速度和效(下转第57页)
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