CN103888727A - 数字化无线可视倒车系统及其传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字化无线可视倒车系统及其传输方法，包括基于多媒体通信SOC芯片的如下模块：数字摄像头模块，视频编码模块，数字射频发送模块，数字射频接收模块，视频解码模块，显示模块。还包括供电模块。本发明采用了全数字化的无线视频信号传输机制，特别是在硬件中集成了面向无线通信的数字基带处理模块，实现了效果稳定、功耗低、成本低的特点。

Description

数字化无线可视倒车系统及其传输方法

技术领域

本发明涉及倒车辅助装置技术领域，具体地，涉及一种数字化无线可视倒车系统及其传输方法。

背景技术

现有的汽车倒车辅助产品如果从声音与影象的区别来分大致可分为两类：一类是声音类(以传统倒车系统为代表)，一类是影像类(以智能倒车系统为代表)。后者采用远红外线广角摄像装置安装在车后，通过车内的显示屏，清晰可见车后的障碍物。即使在晚上通过红外线也能看得一清二楚。显然，倒车影像监视系统比起全方位的倒车雷达更加直观和实用。而无线可视倒车产品则更进一步。无线可视倒车的主机和摄像头采用无线传播技术连接，避免了对车内饰进行拆卸，极大方便了产品的安装。

目前的无线可视倒车产品的主要实现方式为模拟调制技术，该方法主要是采用模拟的调幅(FM)技术，直接将模拟的视频信号调制在高频载波上进行传输。该技术实现简单，但是实际效果较差。这是因为模拟信号很容易受到干扰，又无法进行错误检查和纠正。车内有遮挡、车身较长以及手机信号干扰等因素都能导致显示效果变差甚至信号消失，这给倒车安全带来了隐患。另外，该方式需要的功耗较大，目前的产品都需要使用车载电源一直在线供电，这给用户带来了不便。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种数字化无线可视倒车系统及其传输方法。该数字化无线可视倒车系统及其传输方法解决了现有技术中存在的如下问题：效果不稳定，给用户造成了不好的用户体验；功耗太高，需要一直使用车载电源给产品供电，给用户造成了使用上的不便；实现成本较高。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种数字化无线可视倒车系统，包括基于多媒体通信SOC芯片的如下模块：

-数字摄像头模块，用于将光信号转化为电信号，采集原始视频图像，并将采集到的原始视频数据传送至视频编码模块；

-视频编码模块，用于将输入的原始视频数据压缩编码处理后，通过标准的SPI接口(serial peripheral interface，串行外设接口)输出到数字射频发送模块；

-数字射频发送模块，将压缩编码后视频数据发送至空中；

-数字射频接收模块，从空中接收压缩编码后视频数据，并输出至视频解码模块；

-视频解码模块，通过SPI接口从数字射频接收模块收取数据，并对数据进行解码处理，得到还原的视频数据；

-显示模块，包括用于显示输出的显示屏以及用于存储多帧显示数据的缓存芯片，还原后的视频数据存储在缓存芯片中并通过显示屏显示输出。

优选地，还包括供电模块，所述供电模块分别与显示屏、视频解码模块以及数字射频接收模块相连接。

优选地，所述视频编码模块包括集成在多媒体通信SOC芯片内的顺次连接的摄像头接口模块、视频压缩模块、信道编码模块以及编码射频接口模块。其中：所述摄像头接口模块与数字摄像头模块相连接，用于将外部的摄像头数据收进摄像头接口模块内部的内存，形成原始视频数据；视频压缩模块对原始视频数据进行压缩，压缩后视频数据由信道编码模块进行编码处理形成视频编码数据；视频编码数据由编码射频接口模块经过编码射频接口模块内部的FIFO(First Input First Output，先入先出队列)后，通过SPI接口发送至数字射频发送模块。

优选地，所述视频压缩模块对原始视频数据进行的压缩处理依次包括：DCT变换(Discrete Cosine Transform，离散余弦变换)、量化和熵编码。

优选地，所述信道编码模块包括顺次连接的纠错编码模块、交织模块和扰码模块，所述压缩后视频数据依次通过纠错编码模块、交织模块和扰码模块形成视频编码数据。

优选地，所述视频压缩模块包括码率控制模块，所述码率控制模块与信道编码模块相连接。

优选地，所述数字射频发送模块采用2.4G数字无线射频模块；所述数字射频接收模块采用2.4G数字无线射频模块。

优选地，所述视频解码模块包括集成在多媒体通信SOC芯片内的顺次连接的解码射频接口模块、信道解码模块、视频解压缩模块、存储器接口模块以及显示屏接口模块。其中，所述解码射频接口模块通过SPI接口由数字射频接收模块收入数据，并存于解码射频接口模块内部的FIFO中；所述信道解码模块从解码射频接口模块的FIFO中取出数据并进行解码，解码后数据发送至视频解压缩模块进行解压缩处理，形成还原的视频数据；所述存储器接口模块和显示屏接口模块分别与显示模块的缓存芯片和显示屏相连接，还原的视频数据通过存储器接口模块存送至缓存芯片进行存储，显示屏接口模块通过存储器接口模块取得还原的视频数据，并传送至显示屏显示输出。

优选地，所述信道解码模块包括顺次连接的解扰码模块、解交织模块和纠错解码模块，所述解码射频接口模块FIFO中的数据依次经过解扰码模块、解交织模块和纠错解码模块形成信道解码后数据。

优选地，所述信道编解码模块采用RS编解码进行纠错编解码。

优选地，所述视频解压缩模块对信道解码后数据的解压缩处理依次包括：熵解码、反量化和DCT反变换。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数字化无线可视倒车系统传输方法，包括以下步骤：

步骤A，发送端的编码处理；

步骤B，接收端的解码处理；

其中：

所述步骤A具体包括以下步骤：

步骤A1，数字摄像头模块在收到开始采集信号后，连续将原始的视频信号送到视频编码模块；

步骤A2，视频编码模块收到数字摄像头模块发来的原始的视频信号后，对原始的视频信号进行视频压缩处理；

步骤A3，对压缩后的数据进行信道编码，形成视频编码数据；

步骤A4，将步骤A3得到的视频编码数据通过SPI接口送到数字射频发送模块进行发射；

所述步骤B具体包括如下步骤：

步骤B1，数字射频接收模块接收到数字射频发射模块发射的有效数据后，通知视频解码模块取走数据；

步骤B2，视频解码模块收到数据后，先进行反向的信道解码处理；

步骤B3，对信道解码后数据进行视频解压缩，得到还原的视频信号；

步骤B4，视频解码模块通过其内部的存储器接口模块，将还原的视频信号送至显示模块的缓存芯片，视频解码模块内部的显示屏接口模块通过存储器接口模块从缓存芯片中取出数据，并发送至显示屏进行输出显示。

优选地，所述步骤A2的视频压缩处理包括：DCT变换、量化和熵编码。

优选地，所述步骤A3还包括：根据信道的质量，通知视频编码模块在压缩过程中改变量化值的大小。

优选地，所述步骤A3中，信道编码模块采用RS编码进行信道纠错编码。

优选地，所述步骤B4还包括：在缓存芯片中建立乒乓(ping—pong)结构的帧缓存，用于显示数据的写入和读出，进而避免数据的冲突。

优选地，所述步骤B2中，信道解码模块采用RS解码进行信道纠错解码。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

(1)效果稳定。无线传输是一个复杂的信号传播过程，多径传播、邻频干扰等总是存在于传输的环境中。这就直接导致了无线传输过程中信号会受到干扰，接收的数据会存在误码。这是任何一个无线传输模型都无法避免的情况。对于模拟信号直接传输的方案，由于无法进行信号的纠错等处理，这个问题根本无法解决。而我们的发明使用了全数字化的无线视频信号传输机制，特别是在硬件中集成了面向无线通信的信道编解码模块，包括纠错编解码模块、交织与解交织模块以及扰码和解扰码模块，能实现强大的误码纠错能力，这就从技术上基本解决了误码对无线视频通信影响的问题，也就解决了无线可视倒车效果不稳定的难题。

(2)降低功耗。在传统的解决方案里，由于使用了模拟调制的方案，带来功耗过高的问题，必须始终用车载电源一直给电。从而导致车内走线的繁琐和不美观。某种程度上，抵消了无线产品的优势。我们的发明，因为使用全数字化传输，大幅降低了系统的功耗。特别是又使用了功能强大的SOC芯片作为主控制器，可以实现超低功耗的控制。因此我们的发明提供了一种长时间使用可视倒车系统而不需要充电的解决方案，这极大方便了驾驶者的使用。

(3)成本低。目前市场主流的方案，都存在着成本较高的问题。我们的发明，提供了一种高集成度的数字化解决方案，大幅减少了无线可视倒车系统所需要的元件数目，从而大幅降低了该系统的成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明SOC芯片集成模块示意图；

图3为本发明视频编码模块结构示意图；

图4为本发明视频解码模块结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

请同时参阅图1至图4。

本实施例提供了一种数字化无线可视倒车系统，包括基于多媒体通信SOC芯片的如下模块：

-数字摄像头模块，用于将光信号转化为电信号，采集原始视频图像，并将采集到的原始视频数据传送至视频编码模块；

-视频编码模块，用于将输入的原始视频数据压缩编码处理后，通过标准的SPI接口(serial peripheral interface，串行外设接口)输出到数字射频发送模块；

-数字射频发送模块，将压缩编码后视频数据发送至空中；

-数字射频接收模块，从空中接收压缩编码后视频数据，并输出至视频解码模块；

-视频解码模块，通过SPI接口从数字射频接收模块收取数据，并对数据进行解码处理，得到还原的视频数据；

-显示模块，包括用于显示输出的显示屏以及用于存储多帧显示数据的缓存芯片，还原后的视频数据存储在缓存芯片中并通过显示屏显示输出。

进一步地，还包括供电模块，所述供电模块分别与显示屏、视频解码模块以及数字射频接收模块相连接。

进一步地，所述视频编码模块包括集成在多媒体通信SOC芯片内的顺次连接的摄像头接口模块、视频压缩模块、信道编码模块以及编码射频接口模块。其中：所述摄像头接口模块与数字摄像头模块相连接，用于将外部的摄像头数据收进摄像头接口模块内部的内存，形成原始视频数据；视频压缩模块对原始视频数据进行压缩，压缩后视频数据由信道编码模块进行编码处理形成视频编码数据；视频编码数据由编码射频接口模块经过编码射频接口模块内部的FIFO(First Input First Output，先入先出队列)后，通过SPI接口发送至数字射频发送模块。

进一步地，所述视频压缩模块对原始视频数据进行的压缩处理依次包括：DCT变换(Discrete Cosine Transform，离散余弦变换)、量化和熵编码。

进一步地，所述信道编码模块包括顺次连接的纠错编码模块、交织模块和扰码模块，所述压缩后视频数据依次通过纠错编码模块、交织模块和扰码模块形成视频编码数据。

进一步地，所述交织模块和扰码模块采用单独使能或者旁路结构。

进一步地，所述视频压缩模块包括码率控制模块，所述码率控制模块与信道编码模块相连接。

进一步地，所述数字射频发送模块采用2.4G数字无线射频模块；所述数字射频接收模块采用2.4G数字无线射频模块。

进一步地，所述视频解码模块包括集成在多媒体通信SOC芯片内的顺次连接的解码射频接口模块、信道解码模块、视频解压缩模块、存储器接口模块以及显示屏接口模块。其中，所述解码射频接口模块通过SPI接口由数字射频接收模块收入数据，并存于解码射频接口模块内部的FIFO中；所述信道解码模块从解码射频接口模块的FIFO中取出数据并进行解码，解码后数据发送至视频解压缩模块进行解压缩处理，形成还原的视频数据；所述存储器接口模块和显示屏接口模块分别与显示模块的缓存芯片和显示屏相连接，还原的视频数据通过存储器接口模块存送至缓存芯片进行存储，显示屏接口模块通过存储器接口模块取得还原的视频数据，并传送至显示屏显示输出。

进一步地，所述信道解码模块包括顺次连接的解扰码模块、解交织模块和纠错解码模块，所述解码射频接口模块FIFO中的数据依次经过解扰码模块、解交织模块和纠错解码模块形成解码后数据。

进一步地，所述解扰码模块和解交织模块采用单独使能或者旁路结构。

进一步地，所述信道编解码模块采用RS编解码进行纠错编解码。

进一步地，所述视频解压缩模块对解码后数据的解压缩处理依次包括：熵解码、反量化和DCT反变换。

本实施例提供的数字化无线可视倒车系统，其传输方法，包括以下步骤：

步骤A，发送端的编码处理；

步骤B，接收端的解码处理；

其中：

所述步骤A具体包括以下步骤：

步骤A1，数字摄像头模块在收到开始采集信号后，连续将原始的视频信号送到视频编码模块；

步骤A2，视频编码模块收到数字摄像头模块发来的原始的视频信号后，对原始的视频信号进行视频压缩处理；

步骤A3，对压缩后的数据进行信道编码，形成视频编码数据；

步骤A4，将步骤A3得到的视频编码数据通过SPI接口送到数字射频发送模块进行发射；

所述步骤B具体包括如下步骤：

步骤B1，数字射频接收模块接收到数字射频发射模块发射的有效数据后，通知视频解码模块取走数据；

步骤B2，视频解码模块收到数据后，先进行反向的信道解码处理；

步骤B3，对信道解码后数据进行视频解压缩，得到还原的视频信号；

步骤B4，视频解码模块通过其内部的存储器接口模块，将还原的视频信号送至显示模块的缓存芯片，视频解码模块内部的显示屏接口模块通过存储器接口模块从缓存芯片中取出数据，并发送至显示屏进行输出显示。

进一步地，所述步骤A2的视频压缩处理包括：DCT变换、量化和熵编码。

进一步地，所述步骤A3还包括：根据信道的质量，通知视频编码模块在压缩过程中改变量化值的大小。

进一步地，所述步骤A3中，信道编码模块采用RS编码进行信道纠错编码。

进一步地，所述步骤B4还包括：在缓存芯片中建立乒乓(ping—pong)结构的帧缓存，用于显示数据的写入和读出，进而避免数据的冲突。

进一步地，所述步骤B2中，信道解码模块采用RS解码进行信道纠错解码。

本实施例具体为：

如图1所示，本实施例提供的数字化的无线可视倒车系统，包括：

数字摄像头模块，将光信号转化为电信号，采集原始视频图像。采集到的数据送到视频编码模块。

视频编码模块，将输入的原始视频数据压缩编码处理后，通过标准的SPI(serial peripheral interface，串行外设接口)输出到数字射频模块。

数字射频发送模块，2.4G数字无线射频模块，发送编码数据至空中。

数字射频接收模块，2.4G数字无线射频模块，从空中接收编码数据。

视频解码模块，通过SPI接口从射频模块收取数据，数据进行解码处理后得到还原的视频数据。

显示模块，包括数字高清显示屏、存储多帧显示数据的缓存芯片以及电池，还原后的视频数据通过液晶屏显示输出。

其中，数字摄像头为常见的CMOS数字摄像头，包括但不限于OV7670、OV7725等摄像头模块。该摄像头输出YUV格式的数字视频数据给后续的视频编码模块。

其中，数字化无线可视倒车系统基于多媒体通信SOC芯片(system on chip，片上系统)，集成了视频压缩、信道编码、信道解码、视频解压缩、微控制器核心、摄像头接口以及常见的SPI、UART等接口，如图2所示。

其中，如图3所示，所述视频编码模块内部包括集成在SOC芯片内的摄像头接口模块、视频压缩模块、信道编码模块、射频接口(SPI)模块。其中摄像头接口模块复杂将外部的摄像头数据收进内部的内存，由后续的编码模块处理。其中视频压缩模块将原始视频数据进行压缩处理。其中信道编码模块进行数据的纠错编码处理。其中射频接口模块将信道编码后的数据在经过内部的FIFO后，通过SPI接口送到外部的射频模块。

其中，数字射频发送模块为常见的2.4G无线数字射频模块，包括但不限于NRF24L01、A7130等模块。射频模块和视频编码模块通过SPI接口传输数据。

发送端，包括数字摄像头模块、视频编码模块、数字射频发送模块顺次连接。采用车载电源给电。

其中，数字射频接收模块同上述的射频发送模块，也为2.4G无线数字射频模块。

其中，如图4所示，所述视频解码模块内部包括集成在SOC芯片内的射频接口(SPI)模块、信道解码模块、视频解压缩模块、存储器接口模块、液晶屏接口模块。其中射频接口模块通过SPI接口从外部的视频模块收入数据，存于内部的FIFO中。其中信道解码模块从射频接口模块的FIFO中取出数据，经过纠错解码处理后输出数据到视频解压缩模块。其中视频解压缩模块收到数据后，还原原始的视频数据。其中存储器接口模块将得到的还原视频数据存至外部的存储器中。其中液晶屏接口模块通过存储器接口模块取得视频数据进行显示。

其中，数字液晶屏是小尺寸的液晶屏模组，包括但不限于2.8寸、3.5寸、4.3寸、5寸、以及7寸液晶屏，分辨率包括但不限于320x240、480x272、640x480、800x480.

其中，帧缓存是SDRAM或者异步SRAM芯片，前者包括但不限于K4S641632H；后者包括但不限于ISSI61LV25616。

接收端，包括数字射频接收模块、视频解码模块、显示模块顺次连接。供电模块采用单节锂电池供电，并使用微型USB接口充电。

本实施例实现了一个全数字化无线可视倒车系统。在该系统，使用了市场上常见和廉价的数字摄像头模块、2.4G数字射频模块、数字液晶屏模块、SDRAM芯片以及高集成度的SOC芯片，就可以实现用电池供电的无线可视倒车装置。对于VGA(640X480)分辨率，最高可以支持15帧／秒；对于QVGA(320X240)分辨率，最高可以支持到30帧／秒。即使使用最廉价的低功率版本射频模块，实测传输距离可以到10米以上。对于接收部分，全速工作电流不超过250MA，对于常见的1000Mah容量的锂电池，充满一次电以后可以使用一个月之久(以每天倒车时间不超过8分钟计)。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (11)

1.一种数字化无线可视倒车系统，其特征在于，包括基于多媒体通信SOC芯片的如下模块：

-数字摄像头模块，用于将光信号转化为电信号，采集原始视频图像，并将采集到的原始视频数据传送至视频编码模块；

-视频编码模块，用于将输入的原始视频数据压缩编码处理后，通过标准的SPI接口输出到数字射频发送模块；

-数字射频发送模块，将压缩编码后视频数据发送至空中；

-数字射频接收模块，从空中接收压缩编码后视频数据，并输出至视频解码模块；

-视频解码模块，通过SPI接口从数字射频接收模块收取数据，并对数据进行解码处理，得到还原的视频数据；

-显示模块，包括用于显示输出的显示屏以及用于存储多帧显示数据的缓存芯片，还原后的视频数据存储在缓存芯片中并通过显示屏显示输出。

2.根据权利要求1所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块分别与显示屏、视频解码模块以及数字射频接收模块相连接。

3.根据权利要求1或2所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，所述视频编码模块包括集成在多媒体通信SOC芯片内的顺次连接的摄像头接口模块、视频压缩模块、信道编码模块以及编码射频接口模块；其中：所述摄像头接口模块与数字摄像头模块相连接，用于将外部的摄像头数据收进摄像头接口模块内部的内存，形成原始视频数据；视频压缩模块对原始视频数据进行压缩，压缩后视频数据由信道编码模块进行编码处理形成视频编码数据；视频编码数据由编码射频接口模块经过编码射频接口模块内部的FIFO后，通过SPI接口发送至数字射频发送模块。

4.根据权利要求3所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，所述视频压缩模块对原始视频数据进行的压缩处理依次包括：DCT变换、量化和熵编码；所述信道编码模块包括顺次连接的纠错编码模块、交织模块和扰码模块，所述压缩后视频数据依次通过纠错编码模块、交织模块和扰码模块形成视频编码数据。

5.根据权利要求3所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，所述视频压缩模块包括码率控制模块，所述码率控制模块与信道编码模块相连接。

6.根据权利要求1或2所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，所述数字射频发送模块采用2.4G数字无线射频模块；所述数字射频接收模块采用2.4G数字无线射频模块。

7.根据权利要求1或2所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，所述视频解码模块包括集成在多媒体通信SOC芯片内的顺次连接的解码射频接口模块、信道解码模块、视频解压缩模块、存储器接口模块以及显示屏接口模块；其中，所述解码射频接口模块通过SPI接口由数字射频接收模块收入数据，并存于解码射频接口模块内部的FIFO中；所述信道解码模块从解码射频接口模块的FIFO中取出数据并进行解码，解码后数据发送至视频解压缩模块进行解压缩处理，形成还原的视频数据；所述存储器接口模块和显示屏接口模块分别与显示模块的缓存芯片和显示屏相连接，还原的视频数据通过存储器接口模块存送至缓存芯片进行存储，显示屏接口模块通过存储器接口模块取得还原的视频数据，并传送至显示屏显示输出。

8.根据权利要求7所述的数字化无线可视倒车系统，其特征在于，所述信道解码模块包括顺次连接的解扰码模块、解交织模块和纠错解码模块，所述解码射频接口模块FIFO中的数据依次经过解扰码模块、解交织模块和纠错解码模块形成解码后数据；所述视频解压缩模块对解码后数据的解压缩处理依次包括：熵解码、反量化和DCT反变换。

9.一种数字化无线可视倒车系统传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，发送端的编码处理；

步骤B，接收端的解码处理；

其中：

所述步骤A具体包括以下步骤：

步骤A1，数字摄像头模块在收到开始采集信号后，连续将原始的视频信号送到视频编码模块；

步骤A2，视频编码模块收到数字摄像头模块发来的原始的视频信号后，对原始的视频信号进行视频压缩处理；

步骤A3，对压缩后的数据进行信道编码，形成视频编码数据；

步骤A4，将步骤A3得到的视频编码数据通过SPI接口送到数字射频发送模块进行发射；

所述步骤B具体包括如下步骤：

步骤B1，数字射频接收模块接收到数字射频发射模块发射的有效数据后，通知视频解码模块取走数据；

步骤B2，视频解码模块收到数据后，先进行反向的信道解码处理；

步骤B3，对信道解码后数据进行视频解压缩，得到还原的视频信号；

步骤B4，视频解码模块通过其内部的存储器接口模块，将还原的视频信号送至显示模块的缓存芯片，视频解码模块内部的显示屏接口模块通过存储器接口模块从缓存芯片中取出数据，并发送至显示屏进行输出显示。

10.根据权利要求9所述的数字化无线可视倒车系统传输方法，其特征在于，所述步骤A3还包括：根据信道的质量，通知视频编码模块在压缩过程中改变量化值的大小。

11.根据权利要求9所述的数字化无线可视倒车系统传输方法，其特征在于，所述步骤B4还包括：在缓存芯片中建立乒乓结构的帧缓存，用于显示数据的写入和读出，进而避免数据的冲突。

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