CN102196042B

CN102196042B - 面向物联网应用的多媒体采集传输终端及其实现方法

Info

Publication number: CN102196042B
Application number: CN2011101098747A
Authority: CN
Inventors: 刘泽坤; 赵锐; 杨明; 吴炬; 胡传平; 梅林�
Original assignee: Third Research Institute of the Ministry of Public Security
Current assignee: Third Research Institute of the Ministry of Public Security
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102196042A

Abstract

本发明公开了面向物联网应用的多媒体采集传输终端以及实现方法，该终端中ARM处理芯片分别控制连接音视频采集模块、GPS模块、通讯模块、存储模块。再者，ARM处理芯片分别通过音视频采集模块和GPS模块实时获取音视频和地理位置信息；再将音视频和地理位置信息通过软件通道技术同步压缩编码；最后将经过编码的数据通过通讯模块以无线传输或有线传输的方式传输至后台，或直接存储于本地。本发明通过WIFI MESH、3G无线以及有线宽带等方式接入互联网进行实时传输，从而便于用户进行监控、判断和评估现场的态势，为决策提供证据。

Description

面向物联网应用的多媒体采集传输终端及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种多媒体技术，具体涉及一种面向物联网应用的多媒体采集传输终端及其实现方法。

背景技术

多媒体物联网是一个全新的概念，也是物联网发展的热点方向。多媒体物联网是指通过音频、视频、地理位置等信息传感设备，按照约定的协议，把物品与电信网、广播电视网、互联网、卫星定位网等联接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。它既是物联网应用的一个分支，又是在电信网、广播电视网、互联网、卫星定位网基础上延伸和扩展的网络。

这种多媒体物联网的实施需要基于多媒体采集传输终端，用于对音频、视频、地理位置等信息收集。

传统类似设备一般局限于采集视频信息进行单一有线或无线传输，或不具备组网功能。

因此，提供一种能够实现多种信息的采集与融合的多媒体采集传输终端是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的缺陷，而提供一种面向物联网应用的多媒体采集传输终端。其采用软件通道技术实现音视频信息的同步传输，并实现视频数据与地理位置数据的融合。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

面向物联网应用的多媒体采集传输终端，所述终端包括ARM处理芯片、音视频采集模块、GPS模块、通讯模块、存储模块，所述ARM处理芯片分别控制连接音视频采集模块、GPS模块、通讯模块、存储模块，所述ARM处理芯片将音视频信息进行同步传输，并将视频数据与地理位置数据进行同步压缩编码。

在本发明的一实施例中，所述通讯模块包括3G通讯模块、WIFI通讯模块。

作为本发明的第二目的，本发明还提供一种多媒体采集传输终端实现方法，该方法基于上述多媒体采集传输终端实施，其包括如下步骤：

(1)ARM处理芯片分别通过音视频采集模块和GPS模块实时获取音视频和地理位置信息；

(2)将音视频和地理位置信息通过软件通道技术同步压缩编码；

(3)将经过编码的数据通过通讯模块以无线传输或有线传输的方式传输至后台，或直接存储于本地。

在本发明的一实施例中，所述步骤(2)中利用软件通道技术进行同步压缩编码的过程如下：

(1)利用人体视觉方面延迟的特点，将图像按时间片分解为72个子包，用同样的分解方法，对线性的音频信息进行分解，GPS信息不做分解；

(2)对音视频信息进行压缩，视频信息采用H.264baseline标准进行压缩，音频信息采用G.711进行压缩，在每个视频、音频子包的包头中驻留相对位置与GPS时间和位置信息；

(3)在收到端，预留足够的缓存，将接收到的音视频信息先进行缓存；

(4)采用软件中的进程，将每一帧的视频解码过程作为一个进程；

(5)根据步骤(4)将音频、GPS各开一个进程，利用旗语信号量进行各个进程之间的通信，以形成了三个软件通道；

(6)每次以图像解码时间为基准，同步三个软件通道。

在本发明的另一实施例中，所述步骤(3)中采用WIFIMESH传输协议进行无线传输。

进一步的，所述传输协议采用差分四进制相移键控(MIMO)调制，数据传输速率是2Mbit/s。

在本发明的另一实施例中，所述ARM处理芯片通过如下步骤控制GPS模块：

(1)GPS模块启动，并进行收星定位；

(2)GPS模块对实时时钟芯片RTC进行授时；

(3)如果位置在规定的时间内没有改变，则模块停止工作；如果定位后，位置在持续改变，则模块处于工作状态，GPS模块对RTC进行授时。

本发明采用嵌入式系统设计，可采集监控现场的音视频及地位位置等简单环境数据，并进行处理、存储及实时传输。

传输可采用WIFI MESH、3G无线以及有线宽带等方式接入互联网进行传输。也可把数据实时存储到本地，供事后下载进行分析处理。设备也可直接与计算机进行连接，进行调试、检测及监控应用。

设备采用软件通道等技术，实现音视频信息的编码处理，实现良好的音视频同步传输。设备可对地理位置传感器实现智能管理，并将采集信息实现与音视频信息的有效融合。

面向物联网应用的音视频节点器与传统的类似产品比较，具有一下优点：

1、具有音视频、地理位置等信息采集功能，并能将上述信息进行低层次处理描述及融合；

2、采用软件通道技术，实现音视频数据同步编码；

3、具有USB、RS232、100M以太网、SD卡、SIM卡等接口及WIFI通讯模块，实现3G、WIFI MESH组网无线传输、有线传输以及本地监控和调试等功能，同时能将信息储存至本地，供事后处理分析。

4、终端体积小巧，便于部署，工作持续时间较长。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的组成结构图。

图2为本发明系统原理图。

图3为GPS模块工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明通过WIFI MESH、3G无线以及有线宽带等方式接入互联网进行实时传输，从而便于用户进行监控、判断和评估现场的态势，为决策提供证据。

其主要完成前端音视频信息的采集与低层次描述，而后通过无线、有线传输后台或留存本地等方式，满足实时或事后分析等功能要求。

基于上述目的，本发明的具体结构如图1所示，主要由ARM处理芯片100、音视频采集模块200、GPS模块300、通讯模块400、存储模块500、电源模块600等构成。ARM处理芯片100分别控制连接音视频采集模块200、GPS模块300、通讯模块400、存储模块500。

其中ARM处理芯片100主要负责任务调度作用，如：视频输入接口的音视频采集频率、终端节点ID标定、Codec编码方式及码流大小，传输通道的选择等。本发明中采用型号为S3C6410的芯片。

音视频采集模块200用于实时采集音视频信息。

GPS模块300用于实时获取地理位置信息。

通信模块400用于数据的传输，其主要包括WIFI-MESH通讯模块和3G通信模块。

存储模块500用于存储计算后的一些数据信息。

电源模块600为整个设备提供稳定的工作电压。

进一步的，本发明提高终端设备的工作时间，采用外接电源和自备电源相结合的方式对设备进行供电。一种方式是采用外接电源，另一种方式是采用自备高能锂电池。

再者，本发明中的ARM处理芯片100上还有以太网接口101、SD卡接口102、USB接口、R232串口。从而进一步提高整个设备的性能。

基于上述方案，本发明的具体实施如下：

参见图2，整个运行系统包括S3C6410硬件平台和后台处理系统。

其中，S3C6410硬件平台用于接收相关的音视频信息和地理位置信息，后台处理系统接收经S3C6410硬件平台处理的信息，以便后期使用。

S3C6410硬件平台与后台处理系统之间通过三种方式进行传输：无线方式传输、有线宽带方式传输、本地储存。

其中，进行无线方式传输时可采用3G、WIFI MESH组网无线传输。

该实施例中，终端设备采用方盒结构，具有三防功能。方盒具有固定结构，可方便在平面或墙壁上安装。音视频采集头采用铰链支架安装在方盒上，可以旋转以方便调整采集角度。各个外接借口根据电路的配置合理地在方盒面上进行布置。

终端设备将采集的音视频、地理位置等信息通过软件通道技术进行同步压缩编码。

在本发明中，利用人体视觉方面延迟的特点，将D1(720*576)图像按时间片分解为72个子包，用同样的分解方法，对线性的音频信息进行分解，GPS信息不做分解，然后对音视频信息进行压缩，视频信息采用H.264baseline标准进行压缩，音频信息采用G.711进行压缩，在每个视频、音频子包的包头中驻留相对位置与GPS时间和位置信息。在收到端，预留足够的缓存，将接收到的音视频信息先进行缓存，然后采用软件中常用的进程，将每一帧的视频解码过程作为一个进程，同样的方法将音频、GPS各开一个进程，利用旗语信号量进行各个进程之间的通信，这样就形成了三个软件通道，每次以图像解码时间为基准，同步三个软件通道。因此，采用本发明的方法将有效解决多媒体信息同步的问题。

经过编码后的数据可分为3路。一路采用无线传输的方式，采用IEEE802.15.4协议，通过射频(RF)进行图像短距离无线传输，该无线传输基于GIF分辨率15fps/channel。

一路可采用有线传输方式，通过有线传输至后台。

一路数据直接存储于本地。

在WIFI(IEEE 802.11b)的物理层，传统的协议使用差分二进制相移键控(DBPSK)调制时，数据传输速率最多达到1Mbit/s；本实施例采用差分四进制相移键控(MIMO)调制时，数据传输速率是2Mbit/s。

本终端设备的GPS模块管理采用智能管理方式，其控制过程参见图3：

首先GPS模块进行预热启动，再进行收星定位；在GPS收星定位后，GPS模块对RTC进行授时；如果位置在规定的时间内没有改变，则模块停止工作，节省能源。如果定位后，位置在持续改变，则模块处于工作状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.面向物联网应用的多媒体采集传输终端，其特征在于，所述终端包括ARM处理芯片、音视频采集模块、GPS模块、通讯模块、存储模块，所述ARM处理芯片分别控制连接音视频采集模块、GPS模块、通讯模块、存储模块，所述ARM处理芯片将音视频信息进行同步传输，并将视频数据与地理位置数据进行同步压缩编码，首先，利用人体视觉方面延迟的特点，将图像按时间片分解为72个子包，用同样的分解方法，对线性的音频信息进行分解，GPS信息不做分解；接着，对音视频信息进行压缩，视频信息采用H.264baseline标准进行压缩，音频信息采用G.711进行压缩，在每个视频、音频子包的包头中驻留相对位置与GPS时间和位置信息；再者，在收到端，预留足够的缓存，将接收到的音视频信息先进行缓存；再者，采用软件中的进程，将每一帧的视频解码过程作为一个进程，据此将音频、GPS各开一个进程，利用旗语信号量进行各个进程之间的通信，以形成了三个软件通道；最后，每次以图像解码时间为基准，同步三个软件通道。

2.根据权利要求1所述的面向物联网应用的多媒体采集传输终端，其特征在于，所述通讯模块包括3G通讯模块、WIFI通讯模块。

3.一种多媒体采集传输终端实现方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）ARM处理芯片分别通过音视频采集模块和GPS模块实时获取音视频和地理位置信息；

（2）将音视频和地理位置信息通过软件通道技术同步压缩编码，其具体过程如下：

（21）利用人体视觉方面延迟的特点，将图像按时间片分解为72个子包，用同样的分解方法，对线性的音频信息进行分解，GPS信息不做分解；

（22）对音视频信息进行压缩，视频信息采用H.264baseline标准进行压缩，音频信息采用G.711进行压缩，在每个视频、音频子包的包头中驻留相对位置与GPS时间和位置信息；

（23）在收到端，预留足够的缓存，将接收到的音视频信息先进行缓存；

（24）采用软件中的进程，将每一帧的视频解码过程作为一个进程；

（25）根据步骤（24）将音频、GPS各开一个进程，利用旗语信号量进行各个进程之间的通信，以形成了三个软件通道；

（26）每次以图像解码时间为基准，同步三个软件通道；（3）将经过编码的数据通过通讯模块以无线传输或有线传输的方式传输至后台，或直接存储于本地。

4.根据权利要求3所述的一种多媒体采集传输终端实现方法，其特征在于，所述步骤（3）中采用WIFIMESH传输协议进行无线传输。

5.根据权利要求3所述的一种多媒体采集传输终端实现方法，其特征在于，所述传输协议采用差分四进制相移键控调制，数据传输速率是2Mbit／s。

6.根据权利要求3所述的一种多媒体采集传输终端实现方法，其特征在于，所述ARM处理芯片通过如下步骤控制GPS模块：

（1）GPS模块启动，并进行收星定位；

（2）GPS模块对实时时钟芯片RTC进行授时；

（3）如果位置在规定的时间内没有改变，则模块停止工作；如果定位后，位置在持续改变，则模块处于工作状态，GPS模块对RTC进行授时。