自适应移动网络公交车视频监控终端

1.一种自适应移动网络公交车视频监控终端，其特征在于包括：系统核心模块、数据采集模块、人机交互模块、USB集线器模块、无线通信模块、移动硬盘模块，以及CAN总线模块和SD卡存储模块；所述系统核心模块包括：程序调度和数据处理中心的处理器、程序运行空间的内存芯片和存储系统程序和应用程序的FLASH存储芯片；所述数据采集模块包括对车内4个摄像头进行视频数据采集的视频数据采集模块和GPS信号采集模块；系统核心模块单独实现为一块核心板；数据采集模块、USB集线器模块、CAN总线及SD卡存储组成一块扩展板；人机交互模块单独组成一个报站器；核心板与扩展板互联；报站器与扩展板连接；无线通信模块和移动硬盘模块与扩展板的USB集线器接口连接；4个摄像头通过接头与扩展板的复合视频输入接口连接；程序会根据网络情况自动调节传输数据方案，在HSPDA/HSUPA承载网络情况下，根据网络情况分4等传输视频数据的模式，在GPRS/EDGE承载网络情况下，只定时上传抓拍图片。
2.根据权利要求1所述的自适应移动网络公交车视频监控终端，其特征在于，所述系统核心模块的处理器采用TMS320DM365；所述视频数据采集模块采用四通道视频编码芯片TVP5158解决方案；所述GPS信号采集模块选用EB-87模块，与处理器之间采用UART方式连接；所采用的LCD显示屏选用一款LVDS接口的车辆专用液晶屏PM070WL3；所述USB集线器模块选用AU6254解决方案，工作在独立供电模式；CAN总线模块的CAN控制器选用MCP2515，CAN收发器选用TJ1050，控制器通过SPI接口与处理器连接，MCP2515与TJ1050之间通过光耦元件连接。
3.根据权利要求1所述的自适应移动网络公交车视频监控终端，其特征在于，所述无线通信模块采用USB无线网卡E1750，支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到达7.2Mbps,上行速率能达到5.76Mbps,也支持GPRS/EDGE,通过USB接口与USB集线器模块连接。
4.根据权利要求1所述的自适应移动网络公交车视频监控终端，其特征在于，所述视频数据采集模块采集的视频为PAL制式，4路视频都以D1格式采集，再通过H.264进行压缩，归档存在移动硬盘模块中，通过无线通信模块可以接收服务器指令，上传指定1路的D1视频数据或转换后的4路CIF视频数据，在监控中心实时显示，每路CIF的可提供4种不同的数据率，分别为：256Kbps、512Kbps、768Kbps、1Mbps,其中最大帧率能到30Fps；一路D1的数据率也对应分为4种：512Kbps、1Mbps、2Mbps、3Mbps，最大帧率能到24Fps；在HSDPA/HSUPA情况下检测网络状况，根据信号强度将传输方案分为4等，在低速率的传输的情况下，终端只传输关键帧，在监控中心通过插帧的方式实现较流畅播放；在HSDPA/HSUPA无法使用，只有GPRS/EDGE的情况下，终端只定时上传抓拍的图片。

自适应移动网络公交车视频监控终端\n所属技术领域\n[0001] 本发明涉及一种车辆监控装置，更特别设计一种根据移动网络的变化情况自动调节传输策略的公交车视频监控终端。\n背景技术\n[0002] 随着城市规模的逐渐扩大和公交客运事业的蓬勃发展，城市公交客流增长明显，公交车在运营过程中的安全、管理也越来越被重视。建立一套对公交车实时监控的视频监控系统对公交车安全和调度有重要意义。\n[0003] 在车辆网络视频监控方面，CN202168157U公布了一种公交车DVR监控系统，该系统包括汽车行驶记录仪、报站单元、LED显示屏、摄像头，可以提供车辆监控定位功能、里程统计、轨迹存储等功能。CN201000676Y公开了一种无线车载视频监控防盗系统，该系统包括车载终端和监控中心，车载终端上记录并且处理过的视频通过CDMA网络传给监控中心，在监控中心能够实时显示车辆的运行状况。这两种车载无线网络视频监控系统，都只是在需要的时候把摄像头视频数据简单压缩后传给监控中心，在承载网络方面没有考虑网络的不稳定性对设备正常工作带来的影响。\n发明内容\n[0004] 本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，结合嵌入式技术、H.264视频压缩技术、人体识别及跟踪技术、数字视频无线网络传输技术，提供一种公交车无线网络视频监控终端。该终端一方面在公交车运行过程中能对车内乘客、前后车门、驾驶员等需要重点关注区域全程录像，也可以为驾驶员提供LCD实时显示车内情况；另一方面可以向服务器发送车辆的位置、乘客人数、实时视频等信息。尤其是在网络控制方面能根据网络实际情况动态选择承载网络，动态调节数据传输策略，保证上传实时视频的稳定。这样对公交车的安全运行和司乘人员的规范工作提供有效的监控，尤其是在紧急情况下能迅速稳定知道车内的实时情况。本发明所采用的技术方案如下：\n[0005] 一种自适应移动网络公交车视频监控终端，其特征在于包括：系统核心模块、数据采集模块、人机交互模块、USB集线器模块、无线通信模块、移动硬盘存储模块，以及CAN总线模块和SD卡存储模块；所述系统核心模块包括：程序调度和数据处理中心的处理器、程序运行空间的内存芯片和存储系统程序和应用程序的FLASH存储芯片；所述数据采集模块包括对车内4个摄像头进行视频数据采集的模块和GPS信号采集模块；系统核心模块单独实现为一块核心板；数据采集模块、USB集线器模块、CAN总线及SD卡存储等组成一块扩展板；人机交互模块单独组成一个报站器；核心板与扩展板互联；报站器与扩展板连接；无线通信模块和移动硬盘模块与扩展板的USB集线器接口连接；4个摄像头与通过接头与扩展板的复合视频输入接口连接。\n[0006] 作为优选实施方式，系统核心模块的处理器采用TMS320DM365；所述视频数据采集模块采用四通道视频编码芯片TVP5158解决方案；所述GPS信息采集部分选用EB-87模块，与处理器之间采用UART方式连接；所述LCD显示屏选用一款LVDS接口的车辆专用液晶屏PM070WL3；所述USB集线器模块选用AU6254解决方案，工作在独立供电模式；CAN总线模块的CAN控制器选用MCP2515，CAN收发器选用TJ1050，控制器通过SPI接口与处理器连接，MCP2515与TJ1050之前通过光耦元件连接；所述无线通信模块采用USB无线网卡E1750，支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到达7.2Mbps,上行速率能达到5.76Mbps,也支持GPRS/EDGE,通过USB接口与USB集线器模块连接。所述视频数据采集模块采集的视频为PAL制式，4路视频都以D1格式采集，再通过H.264进行压缩，归档存在移动硬盘中，通过无线通信模块可以接收服务器指令，上传指定1路的D1视频数据或转换后的4路CIF视频数据，在监控中心实时显示，每路CIF的可提供4中不同的数据率，分别为：256Kbps、512Kbps、\n768Kbps、1Mbps,其中最大帧率能到30Fps；一路D1的数据率也对应分为4种：512Kbps、\n1Mbps、2Mbps、3Mbps，最大帧率能到24Fps；在HSDPA/HSUPA情况下检测网络状况，根据信号强度将传输方案分为4等，在低速率的传输的情况下，终端只传输关键帧，在监控中心通过插帧的方式实现较流畅播放；在HSDPA/HSUPA无法使用，只有GPRS/EDGE的情况下，终端只定时上传抓拍的图片。\n[0007] 本发明的有益效果如下\n[0008] 1、本发明采用H.264解决方案，H.264具有低码率、容错能力强、网络适应性强等优点，是当前视频编码标准中编码效率最高的，H.264以其优良的编码效率和网络适应性，保证了无线网络实时视频的质量。而且本发明中H.264编码由处理器中的视频图像协处理器完成，无需额外硬件支持，降低了成本。\n[0009] 2、本发明可以为监控中心提供多角度（4个摄像头）清晰流畅的实时视频信息。根据指令上传一路清晰的D1视频数据或者4路CIF视频数据。监控中心可以接到报警后迅速查看现场的详细信息，以方便部署行动措施；也可在平时随时查看车内情况，达到对车辆运行可靠监管的目的。\n[0010] 3、本发明根据网络实际情况动态调整传输方案。支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到达7.2Mbps,上行速率能达到5.76Mbps，也支持GPRS/EDGE。在HSDPA/HSUPA情况下，工作在正常模式，在4路CIF每通道的数据率约为1Mbps时，帧率能达到30Fps，在1路D1数据时，数据率为3Mbps时，帧率能达到24Fps，这样保证了流畅实时视频到监控中心；在HSDPA/HSUPA网络情况恶化的情况下，自动改变数据率，保证数据不会阻塞，能及时上传到监控中心；在GPRS/EDGE情况下，工作在低速模式，只上传抓拍图片，保证在最坏的情况下监控中心能看到实时准确的信息。\n附图说明\n[0011] 图1是本发明的结构框图。\n[0012] 图2是本发明的核心板结构图。\n具体实施方式\n[0013] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。\n[0014] 参见图1，这种公交车无线网络监控终端包括：系统核心模块、数据采集模块、人机交互模块、CAN总线模块、USB集线器模块、无线通信模块、移动硬盘存储模块，以及SD卡存储模块。系统核心模块单独实现为一块核心板；数据采集模块、USB集线器模块、CAN总线及SD卡存储模块等组成一块扩展板；人机交互模块单独组成一个报站器；核心板与扩展板通过3个64针的板对板连接器互联；报站器通过专用航空接头与扩展板连接；无线通信模块和移动硬盘模块与扩展板的USB集线器接口连接；4个摄像头通过专用接头与扩展板的视频输入接口连接。这样更换核心板就可以达到对硬件升级的目的。\n[0015] 参见图1，系统核心模块由处理器、内存芯片、FLASH存储芯片组成。处理器选用TMS320DM365，内部主要由一个主频300MHz的ARM926EJ_S内核和两个视频图像协处理器HDVICP、MJCP，这两个协处理器能完成H.264、MEPG-4、MPEG-2编解码，以及丰富的外设；内存芯片采用DDR2芯片MT47H64M16,大小为128MB，工作在1.8V，与处理器的内存接口连接，是操作系统和应用程序的运行空间；FLASH存储采用512MB的FLASH芯片K9F4G08U0B，工作在3.3V，与处理器的EMIF接口连接，用于存储bootloader、定制的linux操作系统及应用程序。\n[0016] 参见图2，在系统核心板上通过3个64针板对板连接器接出处理器的接口有：\n[0017] ●MMC/SD接口\n[0018] ●数字视频输入接口\n[0019] ●数字视频输出接口\n[0020] ●USB HOST接口\n[0021] ●SPI接口\n[0022] ●UART串行数据接口\n[0023] 这些外设接口供扩展板外接使用。\n[0024] 参见图1，数据采集模块由视频采集模块和GPS信息采集模块组成。其中视频数据采集模块的四通道视频编码模块位于扩展板上，该四通道视频编码芯片采用的是TVP5158，将复合视频基带信号转化为数字视频信号，4路视频独立可控，通过I2C配置为4路D1数据输出，其输出通过16位数据总线与核心板的数字视频输入端连接，其输入通过专用接头与\n4个摄像头连接。\n[0025] GPS信息采集部分选用EB-87模块，工作电压5V，与处理器之间采用UART方式连接，模块支持NMEA0183.22版本规格输出及SiRF二位编码标准通讯协议，最多可同时接收\n20个卫星，定位更新速率：1HZ，定位精度小于10米(2D，RMS)。\n[0026] 参见图1，USB集线器模块在扩展板上，与核心板处理器的USB HOST接口连接，扩展出4个USB接口。选用AU6254芯片，工作在独立供电模式，这样能保证支持高功率USB设备。\n[0027] 参见图1，无线通信模块，采用USB无线网卡E1750，，支持HSDPA/HSUPA，下行速率能到达7.2Mbps,上行速率能达到5.76Mbps,,也支持GPRS/EDGE,通过USB接口与USB集线器模块连接；程序会根据网络情况自动调节传输数据方案，在HSPDA/HSUPA承载网络情况下，根据网络情况分4等传输视频数据的模式，在GPRS/EDGE承载网络情况下，只上定时传抓拍图片。\n[0028] 参见图1，移动硬盘存储模块采用2.5寸移动硬盘通过USB接口与USB集线器连接，存储录像视频，在硬盘满了的情况下可以方便的更换硬盘转移视频数据。\n[0029] 参见图1，人机交互模块由LCD显示屏和操作键盘组成。其中LCD选用一款LVDS接口的车辆专用液晶屏PM070WL3。在扩展板上使用LVDS发送芯片THC63LVDM63A将RGB信号转换为LVDS信号再通过专用航空接头传输给显示屏。LVDS传输可以保证长距离传输视频信号不受损，提高显示屏布局的灵活性。操作键盘主要包括0到9数字键、方向键、确定键、报警键，通过SPI借口与处理器连接。\n[0030] 该终端可以通过CAN总线与车内其它设备互联，提高可扩展性，CAN控制器选用MCP2515，CAN收发器选用TJ1050，控制器通过SPI接口与处理器连接，MCP2515与TJ1050之前通过光耦元件连接，防止收发器的波动电平干扰控制器电路。\n[0031] SD卡存储模块选用2G(SANDISK)标准SD卡，采用FAT32格式化，与处理器的SDIO接口连接，读写操作以文件方式进行。\n[0032] 该终端可以通过SD卡更新程序，也可以通过无线网络远程更新程序。\n[0033] 本发明的视频监控主要工作过程如下：\n[0034] 1、开机后即检查有无更新，若有进行程序更新，若无则进入工作模式。\n[0035] 2、在工作模式下，进入录像监控状态，4个摄像头分别位于驾驶位、前后车门和后车厢，摄像头的数据经过编码芯片后转换为YUV422数字视频，4路数据以行交替的方式输出给处理器，处理器首先分别解出4路视频，送给LCD显示，可以同时显示4个摄像头，也可以选择只显示一路；同时将解出的4路数据进行H.264压缩，打标存储在移动硬盘中。\n[0036] 3、在工作模式下，检查无线网络状况，根据评估结果选择合适的传输方案，然后与监控中心建立通信，上报本车的车号、车牌、驾驶员工号等信息；为节省无线带宽，定时上传GPS定位信息；为确保连接正常，定时发送心跳信息，检查连接是否正常，如果连接中断，重新请求建立连接；实时检测网络状况，当网络情况变化的时候，根据情况调整传输方案，保证通信正常；监听监控中心的命令，主要命令是实时视频上传，可以指定上传1路D1视频，也可以同时上传4路CIF格式视频，系统将采集的4路D1数据缩放为CIF格式，打标上传给监控中心。