CN101500131A - 音视频无线传输系统及传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音视频无线传输系统及传输方法，包括无线音视频中心站和无线音视频移动终端；二者采用WLAN传输通道进行音视频无线传输时，无线音视频中心站实时检测从无线音视频移动终端传送过来的信号质量，当信号质量下降到预警值时二者启用多载波传输通道，中心站画面也同步切换到多载波传输通道；WLAN传输通道保持监听，当WLAN传输通道的信号质量上升到预定值后，恢复到WLAN传输通道界面，切断多载波传输通道。本发明将WLAN与多载波方案有机结合在一起，实现不同资源情况下的充分利用，于复杂环境下可靠地实现音视频实时传输和数据实时传输。

Description

音视频无线传输系统及传输方法

【技术领域】

本发明涉及一种无线信号传输技术，特别涉及一种音视频无线传输方案。

【背景技术】

目前，随着城市发展和建筑的密集，高楼和地下车库和商场的安全问题成为消防和应急处理时通信保障的难题；在复杂环境，诸如多层地下车库或城中村、握手楼里面发生异常情况时，外面如何得知里面的实际情况，这也对通信保障提出了实时的视频监控方案的要求。特别是在地下商场或车库发生火灾时，消防员如何进行有效的沟通和调度，一直是无线通信领域难于解决的问题。在火灾情况下，原有的通信网络(有线电话、室内覆盖无线系统)完全不能使用。对讲机系统只能达到地下一层的通信距离，在地下二层或三层时只能采用人工对讲传话的方式进行简单沟通，效率低效果差，对“分秒必争”的抢险救灾来说，任务的快速完成或消防员自身的安全尤为重要。特别是现场视频的回传和双向对讲，便于指挥车上的指挥官进行全面的统筹指挥调度，快速完成任务，保障消防员的安全，一直是通信行业急于解决的问题。

【发明内容】

本发明的主要目的是：提供一种复杂环境下实现可靠传输的音视频无线传输系统及传输方法。

为此，本发明提出了一种音视频无线传输系统，包括无线音视频中心站和无线音视频移动终端；二者采用WLAN传输通道进行音视频无线传输时，无线音视频中心站实时检测从无线音视频移动终端传送过来的信号质量，当信号质量下降到预警值时二者启用多载波传输通道，中心站画面也同步切换到多载波传输通道；WLAN传输通道保持监听，当WLAN传输通道的信号质量上升到预定值后，恢复到WLAN传输通道界面，切断多载波传输通道。

上述的音视频无线传输系统，还包括无线音视频智能中继站，对WLAN传输通道采用中继方式实现多级信号的双向传递。所述无线音视频中继站包括WLAN传输模块和语音对讲模块；所述语音对讲模块与所述WLAN传输模块连接。

上述的音视频无线传输系统，所述无线音视频移动终端包括摄像头、耳机、话筒和自动功率控制发射机，所述摄像头、耳机和话筒分别与自动功率控制发射机连接；所述自动功率控制发射机包括基带处理模块、WLAN传输模块、多载波传输模块和语音对讲模块；所述基带模块完成摄像头自动调节和音视频信号的编码压缩解压，并由所述WLAN传输模块或多载波传输模块通过所述天线发射，所述语音对讲模块用于传输语音信号和启用所述WLAN传输模块或多载波音视频传输模块的控制信号。

上述的音视频无线传输系统，所述无线音视频中心站包括无线音视频传输装置和监控计算机；所述无线音视频传输装置包括WLAN传输模块、多载波音视频传输模块、语音对讲模块和视频服务器模块；所述多载波传输模块、语音对讲模块通过所述视频服务器模块连接所述WLAN传输模块，所述视频服务器模块用于采集和转换多载波传输模块的视频信号；所述WLAN传输模块输出端连接所述监控计算机。

同时，本发明提出了一种音视频无线传输方法，在采用WLAN传输通道进行音视频无线传输时，无线音视频中心站实时检测从移动终端传送过来的信号质量，当信号质量下降到预警值时启用多载波传输通道，中心站画面也同步切换到多载波传输通道；WLAN传输通道保持监听，当WLAN传输通道的信号质量上升到预定值后，恢复到WLAN传输通道界面，切断多载波传输通道。

上述的音视频无线传输方法，WLAN传输通道采用中继方式实现多级信号的双向传递。

上述的音视频无线传输方案，当图像传输启用多载波传输通道时，由多载波传输通道完成视频和声音的上行传输；以语音对讲传输通道向移动终端下达控制命令，并实现语音的下行传输。

上述的音视频无线传输方法，由所述多载波传输通道采集的信号被转换为符合TCP/IP协议的数据传输至中心站。

上述的音视频无线传输方法，在WLAN传输通道传输的信号质量下降到预警值时，由该WLAN通道下命切换至多载波传输通道，若预定时间后切换未成功，则由语音对讲通道实施切换。

本发明采用两种方式多载波编码正交频分复用COFDM方式和WLAN方式，并可自动在两种模式之间相互切换，从而达到可靠便捷、高效的传输目的；多载波COFDM方式能将视频信号传递到比常规通信方式更远的地方，信号的穿透能力更强，能在复杂环境中进行有效的信号传输，比如地下车库亦能达到负一或负二层。

进一步地，WLAN传输采用多级中继方式，实现多级信号的双向传递，兼容多载波方式智能切换，能实现更为高效可靠的传输，比如可实现地下三层、四层或更多层车库或楼房包括音频信号、视频信号和数据信号的有效传送。

由于本发明采用无线传输方式实现复杂环境的传输，无须铺设管线，灵活机动。系统内设备现场自动配对连接可用，不用复杂的预先设置，特别使用于应急应用场合；通过预设，系统可以快速投入使用，无需重新设定，为抢险救灾、应付突发事件赢取时间；

本发明如果应用于消防应急救援中，火区外的消防员能通过本发明获取实时图像，同时系统中之双向语言功能能取代消防员之对讲机，实现无盲区通讯，可以实现科学调度及支援，及时根据实际情况部署灭火方案、营救顺序，也可以在消防队员自身发生危险时及时组织营救，保护消防员自身安全。

此外，基于系统可流动性强之特点，对一些特定建筑物地库、隧道、出入口作定点监控，并可根据实际需要随时变动监控地点，此系统为没有开放式无线网络(2G、3G、WiFi等)及不利无线传播之复杂环境(如地库、城中村)之监控、救灾提供了一个简单、快捷而又非常方便之解决方案。若此系统配合自动搜索机器人，遥控直升机使用，更可对一些灾难性、不利人去之危险场合进行现场监控或简单救援工作。

应用本发明的方案，如果再结合录像设备加以记录就可以事后进行着火原因分析、救火方案优化，可对全过程进行图像、语言通讯、储存、删剪、编辑与回放；可同时连接互联网，与高一级指挥中心联系；可同时进行多点监控。

本发明之系统，应用范围广泛，可应用于公安、消防、交警、人防应急、城管执法、环保监控、消防应急、水利防汛、电力抢险、铁路抢险、海事执法、海监巡查、海关边防、码头监控、森林防火、油田防盗、军事侦察、电视转播等，适合城区、海上、山地等多种复杂环境中高质量图像的实时移动传输与监控。

【附图说明】

图1是本发明实施例一的系统结构示意图。

图2是本发明实施例一的中心站结构示意图。

图3是本发明实施例一的移动终端结构示意图。

图4是本发明实施例一的无线音视频智能中继站(无线音视频传输装置)结构示意图。

图5是本发明实施例三的无线音视频智能中继站结构示意图。

【具体实施方式】

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。.

实施例一

请参考图1所示，本例的音视频无线传输系统，包括无线音视频中心站、无线音视频智能中继站和无线音视频移动终端。

无线音视频中心站包括半固定可拆卸抛物面天线、前置天线放大器、馈线、无线音视频传输装置、监控计算机和双向通话对讲设备。请参考图2所示，无线音视频传输装置：包括WLAN传输模块，其实际工作频段可以是1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz或700～900MHz的基于WLAN的改进版本；多载波传输模块，其实际工作频段可以是300～800MHz，类似目前单兵视频通信终端模块，为便于描述，后文以340MHz为典型代表；语音对讲模块，可采用传统的350MHz～520MHz语音对讲机功能模块，为便于描述，后文以340MHz为典型代表；视频服务器模块，用于采集和转换多载波传输模块的视频信号。

其中2.4GHz的WLAN传输模块通过RJ45网络接口和监控计算机相连，完成图像和语音的传输。而340MHz的多载波传输模块和370MHz的语音对讲模块均统一连接到基于TCP/IP的网络接口，由监控计算机控制。370MHz的语音对讲模块的控制命令通过串口进行操作；来自340MHz的多载波传输模块的AV信号通过视频服务器模块转成TCP/IP协议的数据传输到2.4GHz模块中，来自监控计算机的控制信号也通过串口实现对370MHz下行命令的控制。话筒和耳机也可从监控计算机直接引出。

无线音视频移动终端：请参考图3所示，包括头戴式红外灯自动光圈自动对焦摄像头、喉结发生器、一体化耳机话筒、自动功率控制发射机及高增益内置小尺寸天线。自动功率控制发射机包括：基带处理模块，完成摄像头自动光圈速度以及夜视等调节和视频信号的编码压缩、声码化压缩和解压，实现数字语音的双向传输；WLAN传输模块，其实际工作频段可以是1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz或700～900MHz的基于WLAN的改进版本；多载波传输模块，其实际工作频段可以是300～800MHz，类似目前单兵视频通信终端模块；语音对讲模块，采用传统的350MHz～520MHz语音对讲机功能模块。

无线音视频移动终端结构轻巧、使用方便，可安装在机动车上或挂在救护队员腰间，将人手完全解放出来；将采集的音/视频信号采用无线的形式发送给无线音视频智能中继站，在建筑物内部能穿透一层地板和两道墙；内置的可充电镍氢电池，连续使用时间可达6小时；具有红外功能的摄像头即使在黑暗无光的条件下也可以采集到清晰的信息，完全满足救护现场的需要。内置高增益全向天线，能在最大范围内达到最佳效果。摄像头的镜头具备自动光圈、自动对焦、自动白电平处理功能，抗震，抗高温。

无线音视频智能中继站：其结构与如图2所示的无线音视频传输装置大致相同。对视频图像进行接收存储、转发，并具有双向语音传输功能，可代替传统对讲机功能，不受障碍物阻挡，几乎达到无盲点的使用境界。并能做到多级级联，传送动态图像信号到地面离现场外可达1500m-4000m，在不同的设置下还可用作无线音视频中心站的接收端，具有灵活多变的功能。采用内置或外置天线，电池供电，最多可连续使用6小时。

本例利用WLAN传输模块，实现多级WLAN点的无损中继；在实现多级WLAN的基础上兼容多载波音视频传输，语音对讲模块补充该方式下的反向语音，使该系统实现双向语音传输的功能；实现按需切换，适应不同应用环境的具体要求，在频率资源紧缺或环境不允许时自动选择最佳模式完成任务。

在视距条件或微波衰减不严重的情况下，系统采用2.4GHz的WLAN传输模块直接双向通信，在多层拐弯阻挡情况时添加中继站完成信号的接续。无线音视频中心站在监控检测到2.4GHz信号质量下降到一定程度，可用带宽小于300kbps时(相当于10fps，可用户设定)，通过语音对讲模块遥控启动无线音视频移动终端的340MHz通道多载波传输模块，进行主业务切换。该过程的实现是也可操作人员主动干预，在340MHz图像稳定传输后从后台显示切换到前台显示，在操作人员看来是在2.4GHz图像变慢时突然又快了(此时切换到340MHz模式)，图像是连续不断的，感觉不到切换的存在。其实是在一段时间内两个系统同时工作，只是图像效果好的切换到前台让用户能看到而已。

当图像切换到340MHz为主通道时，由多载波传输通道完成视频和声音的上行传输，370MHz的语音对讲模块的通道作为接收指挥命令的语音通道，该通道还可以用作多用户的语音调度，其功能就相当于对讲机，实现方式可以采用现成的对讲机模块，也可与340MHz通道的多载波传输模块统一设计。

此时2.4GHz通道一直在守候监听，当该信号质量上升到一定程度时(如20fps)并持续一定时间(如5秒)后，系统自动切换当前通道到2.4GHz通道，同时遥控关闭无线音视频移动终端的多载波传输通道，即恢复到2.4GHz模式，减小和其它系统的冲突。

下面再进一步描述系统切换的工作原理。在正常情况下2.4GHz工作，无线音视频中心站实时检测从移动站过来的信号质量，同时监控视频图像的刷新率，当信号下降到一定程度时开启340MHz多载波音视频传输模块统，中心站画面也同步切换到340MHz通道；2.4GHz通道仍在尝试工作中，当2.4GHz信号质量上升到可用效果并持续一段时间后恢复到2.4GHz通道界面，切断340MHz通道。

在无线音视频移动终端，在尝试以2.4GHz联通不成功或信号质量太差时，会主动开启340MHz通道和中心站；或由中心站的2.4GHz通道控制其状态的切换，370MHz一直守候，实际只需370MHz通道的接收功能，所以说其一直处于守候状态。

中心站的2.4GHz通道一直开启，搜索移动终端的信号；340MHz通道也一直开启在守候中；370MHz通道按需发送信号(语音和控制命令)。在2.4GHz信号下降时，当传输速度下降到一定程度，由该2.4GHz通道下命令切换，若不成功一定时间后由370MHz通道实施命令切换。参数的变化是监控计算机自动识别并操作的，均自动运行，同时保留可人工介入。370MHz通道只在中心站值守人员讲话时和有370MHz命令(主要是对2.4GHz的补充)下发时发射信号。

同时，在2.4GHz通道中，可支持多个远端开关量、模拟量(转换成数字量)，这就便于扩充其它用途，如温湿度采集、水阀控制，几乎不增加成本便能实现这些功能，实现通道的采集和控制，由中心站统一监控。

下面再从软件控制的角度描述切换的过程.当判断到2.4GHz图像帧数达到设定值时，保持2.4GHz通道工作，当其信号质量下降，图像刷新率下降到设定值时，遥控开启340MHz的发射通道，同时在中心端扫描该图像信号，在收到340MHz通道图像稳定后，自动切换关闭2.4GHz通道图像显示，主界面显示340MHz通道图像。

此时2.4GHz仍然在持续监测其信号质量，当图像帧数达到设定值并持续一段时间(如5秒，可设定)后切换回2.4GHz通道，同时由中心站遥控关闭340MHz的发射。这些切换是在后台进行的，人在视觉效果上是不会觉得视频的停顿。

370MHz通道主要是解决下行的声音传达和数据命令；可以采用单向的语音接收模块，最基本且必要的命令只有一条：在2.4GHz突然失去联络时可通过此通道开启340MHz，虽然通常情况下时2.4GHz信号缓慢下降时进行切换。

实施例二

在实施例一的基础上，无线音视频中心站、无线音视频智能中继站和无线音视频移动终端中分别嵌入了软件实现的扩频远程收发子模块，用于在建筑物口传输信号到较远车辆时使用(如指挥车不能开到目标建筑物附近)。实现从地下二层到地面并距离出口1500米-4000米外(无阻隔)的指挥车上，能接收到如系统特点所述之高质量画面，智能中继站同时亦是无线音视频中心站的接收端。

实施例三

请参考图5所示，本例与实施例一的不同之处在于，本例的无线音视频智能中继站不包括多载波传输模块，因此，其仅对WLAN传输和语音对讲传输进行中继传输。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。例如，370MHz还可以采用中转台方案进行系统范围的扩大，延续现有技术中的使用习惯，可与常规的超短波对讲机系统兼容。340MHz是单向传输语音和图像到中心站，反向语音传输采取370MHz来实现，主要是因为370MHz是成熟的对讲机方案，价格低廉，性能稳定。当然，采用两套340MHz方案完全能实现本发明的目的。在此还要进行简单的解释，以上描述中340MHz是指210MHz～860MHz的COFDM单向音视频传输通道，为便于描述，简称为340MHz；同样，370MHz通道是指320MHz～470MHz的语音对讲机通道，为便于描述，简称为370MHz通道；2.4GHz通道，其实际工作频段可以是1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz或700～900MHz的基于WLAN的改进版本。

Claims (10)

1.一种音视频无线传输系统，包括无线音视频中心站和无线音视频移动终端；二者采用WLAN传输通道进行音视频无线传输时，无线音视频中心站实时检测从无线音视频移动终端传送过来的信号质量，当信号质量下降到预警值时二者启用多载波传输通道，中心站画面也同步切换到多载波传输通道；WLAN传输通道保持监听，当WLAN传输通道的信号质量上升到预定值后，恢复到WLAN传输通道界面，切断多载波传输通道。

2.如权利要求1所述的音视频无线传输系统，其特征是：还包括无线音视频智能中继站，对WLAN传输通道采用中继方式实现多级信号的双向传递。

3.如权利要求1所述的音视频无线传输系统，其特征是：所述无线音视频移动终端包括摄像头、耳机、话筒和自动功率控制发射机，所述摄像头、耳机和话筒分别与自动功率控制发射机连接；所述自动功率控制发射机包括基带处理模块、WLAN传输模块、多载波传输模块和语音对讲模块；所述基带模块完成摄像头自动调节和音视频信号的编码压缩解压，并由所述WLAN传输模块或多载波传输模块通过所述天线发射，所述语音对讲模块用于传输语音信号和启用所述WLAN传输模块或多载波音视频传输模块的控制信号。

4.如权利要求1所述的音视频无线传输系统，其特征是：所述无线音视频中心站包括无线音视频传输装置和监控计算机；所述无线音视频传输装置包括WLAN传输模块、多载波传输模块、语音对讲模块和视频服务器模块；所述多载波传输模块、语音对讲模块通过所述视频服务器模块连接所述WLAN传输模块，所述视频服务器模块用于采集和转换多载波传输模块的视频信号；所述WLAN传输模块输出端连接所述监控计算机。

5.如权利要求2所述的音视频无线传输系统，其特征是：所述无线音视频中继站包括WLAN传输模块和语音对讲模块；所述语音对讲模块与所述WLAN传输模块连接。

6.一种音视频无线传输方法，在采用WLAN传输通道进行音视频无线传输时，无线音视频中心站实时检测从移动终端传送过来的信号质量，当信号质量下降到预警值时启用多载波传输通道，中心站画面也同步切换到多载波传输通道；WLAN传输通道保持监听，当WLAN传输通道的信号质量上升到预定值后，恢复到WLAN传输通道界面，切断多载波传输通道。

7.如权利要求6所述的音视频无线传输方法，其特征是：所述WLAN传输通道采用中继方式实现多级信号的双向传递。

8.如权利要求6所述的音视频无线传输方案，其特征是：当启用多载波传输通道时，由多载波传输通道完成视频和声音的上行传输；以语音对讲传输通道向移动终端下达控制命令，并实现语音的下行传输。

9.如权利要求6所述的音视频无线传输方法，其特征是：于中心站接收的由所述多载波传输通道采集的信号被转换为符合TCP/IP协议的数据传输。

10.如权利要求6所述的音视频无线传输方法，其特征是：在WLAN传输通道传输的信号质量下降到预警值时，由该WLAN传输通道下命切换至多载波传输通道，若预定时间后切换未成功，则由语音对讲通道实施切换。

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