CN104219509A - 车载智能终端及其数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载智能终端及其数据传输方法，属于计算机及通信技术领域。其利用WCDMA/CDMA2000技术进行视频数据无线网络传输，采用了超低码流H.264视频压缩算法、流媒体视频数据压缩技术、无线传输网络技术，整合了WCDMA/CDMA2000数据通讯功能、WIFI数据通信功能和数字视频编码功能。能够将摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩，通过无线通讯终端发射到WCDMA/CDMA2000网络和WIFI数据通信网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、编解码，链路的控制维护等功能。本发明能够将实时动态图像及车载终端其他数据信息传输到距离用户最近的联通、电信等移动通信网络，也能够通过Internet网络将信息传输到远程监控端，能够将现场和指挥中心之间实时传输音频、视频，以提高指挥的准确性和及时性。

Description

车载智能终端及其数据传输方法

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，特别涉及一种车载智能终端及其数据传输方法。

背景技术

随着WCDMA/CDMA2000无线网络技术和数字视频压缩技术的发展，基于WCDMA/CDMA2000的无线网络上传输视频和音频在车载移动视频监控应用中将成为一种趋势，该系统具有其他有线监控系统无法比拟的功能和特点，能够保证车辆移动过程的数据和音/视频数据的正常传输，符合移动通信的严格要求，是全数字化、智能化、网络化、系统化的典型代表。

第三代移动通信技术3G突出的优点即高速的下载能力，理想值可达到3Kbps～20Mbps的传输速率。但是在实际使用中，3G存在无线带宽容量有限、接入用户有限、时延长、流量费用高等缺陷，导致实际传输的图像质量较差，很难清晰的展现实际情况和状况，同时由于进行实时视频数据上传，造成3G通信的数据流量大，成本高昂，不适合长时间运营。但随着3G各方面性能的提升、流量费用的下降、网络环境的成熟，以及大范围无线监控的普遍需求，3G的进一步使用已成为车载终端发展的趋势。

在车辆行驶过程中，存在有信号盲区或信号不好的地方，可能会导致视频传输出现卡顿或停止等现象，在后台服务中心就会无法实时获取车辆的行车信息。因此，急需一种能够融合第三代移动通信技术3G技术的优点，又能够克服上述缺陷的车载智能终端。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种车载智能终端及其通信方法。

在本发明的一方面，提供了一种车载智能终端，包括：转换模块、数据处理模块、通信模块和电源；其中，

所述转换模块与所述数据处理模块相连，所述数据处理模块与所述通信模块相连，所述电源与所述通信模块相连；

所述转换模块用于采集音频数据和视频数据，并将所述音频数据和所述视频数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于接收所述音频数据和所述视频数据，对所述音频数据和所述视频数据分别进行编码处理，并将编码后的视频数据和编码后的音频数据发送给所述通信模块；

所述通信模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的视频数据和所述编码后的音频数据，并转发给接收端；

所述电源用于向转换模块、所述数据处理模块和所述通信模块供电。

优选地，所述转换模块用于接收模拟音频数据和模拟视频数据，将所述模拟音频数据转换为数字音频数据，将所述模拟视频数据转化为数字视频数据，将所述数字音频数据和所述数字视频数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于接收所述转换模块发送的所述数字音频数据和所述数字视频数据，对所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行编码，将所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据进行封装得到新的编码数据，并将所述新的编码数据发送给所述通信模块。

优选地，所述通信模块包括第三代移动通信技术3G模块和无线传输WIFI模块；

所述3G模块与所述数据处理模块相连；所述3G模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据，并通过3G网络转发给所述接收端；

所述WIFI模块与所述数据处理模块相连；所述WIFI模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据，并通过WIFI网络转发给所述接收端。

优选地，所述3G模块用于将所述新的编码数据分成多个数据包，将所述多个数据包中的每个数据包分别通过所述3G网络中的不同的信道发送给所述接收端。

优选地，所述通信模块采用多路无线信道同时传输一路音频和/或视频压缩数据，基于环状反馈的方式对不同信道的负载进行动态调节。

优选地，所述数据处理模块采用超低码流H.264视频压缩法对所述音频和/或视频数据进行编码处理，所述超低码流H.264视频压缩法在编码端进行码率控制，并且块的类型选择、帧率控制、编码策略适应无线信道带宽。

优选地，所述通信模块从信道传输上进行传输纠错，在丢包率高的信道上，采用纠错编码，当在接收端收包后，自动发现传输错误，并能以一定的概率恢复信源数据。

优选地，所述终端还包括定位模块，所述定位模块与所述数据处理模块以及所述电源相连；

所述定位模块用于获取所述终端的位置信息，并将所述位置信息发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块还用于接收所述定位模块发送的所述位置信息，将所述位置信息转发给所述通信模块；所述通信模块还用于接收所述数据处理模块发送的所述位置信息，并将所述位置信息发送给所述接收端。

优选地，所述终端还包括报警模块，所述报警模块与所述数据处理模块以及所述电源相连；

所述报警模块用于获取报警信号，并将所述报警信号发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块还用于接收所述报警模块发送的所述报警信号，将所述报警信号转发给所述通信模块；所述通信模块还用于接收所述数据处理模块发送的所述报警信号，并将所述报警信号发送给所述接收端。

另一方面，本发明还提供一种车载智能终端的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1，视频输入单元采集音频和/或视频信号，以CVBS信号格式输入转换模块TW2867，或者视频源选择CMOS传感器采集数字摄像机信号直接输入到数据处理模块Hi3512芯片；

S2，所述转换模块TW2867同时采集多路PAL或NTSC视频信号，把所述多路视频信号转换成数字信号通过BT.656接口输入到数据处理模块Hi3512芯片，转换模块TW2867采集1路音频信号，通过I2S接口送给所述数据处理模块Hi3512芯片；

S3，所述数据处理模块Hi3512芯片收到视频和/或音频数据，对视频数据，经过图像处理后，进行H.264编码，对音频数据通过ARM软件编码，按照编码标准进行编码；

S4，所述视频输入单元通过ITU-R BT.656接口接收由视频模数转换器VADC输出的数字视频信息，并把接收到的原始图像写入到外存(SDRAM)中；视频编解码器从外存中读取图像，进行运动估计，即帧间预测、帧内预测、DCT变换、量化、熵编码、IDCT变换、反量化、运动补偿操作；

S5，所述数据处理模块Hi3512芯片业务层软件把视音频复合流或独立的视频/音频流封装，然后将封装好的数据流通过USB传输至3G模块通过3G模块向外送出，在3G信号偏弱或者无信号时可以选择通过WIFI模块向外送出。

本发明的车载智能终端及其数据传输方法利用WCDMA/CDMA2000技术进行视频数据无线网络传输，采用了超低码流H.264视频压缩算法、流媒体视频数据压缩技术、无线传输网络技术，整合了WCDMA/CDMA2000数据通讯功能、WIFI数据通信功能和数字视频编码功能。能够将摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩，通过无线通讯终端发射到WCDMA/CDMA2000网络和WIFI数据通信网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、编解码，链路的控制维护等功能。在应用中，本发明的车载智能终端能够将实时动态图像及车载终端其他数据信息传输到距离用户最近的联通、电信等移动通信网络，也能够通过Internet网络将信息传输到远程监控端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的车载智能终端结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的车载智能终端数据传输方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种车载智能终端，参见图1，该车载智能终端包括：转换模块、数据处理模块、通信模块和电源；

所述转换模块与所述数据处理模块相连，所述数据处理模块与所述通信模块相连，所述电源与所述通信模块相连；

所述转换模块用于接收模拟音频数据和模拟视频数据，将所述模拟音频数据转换为数字音频数据，将所述模拟视频数据转化为数字视频数据，将所述数字音频数据和所述数字视频数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于接收所述转换模块发送的所述数字音频数据和所述数字视频数据，对所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行编码，将所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据进行封装得到新的编码数据，并将所述新的编码数据发送给所述通信模块。

所述通信模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的视频数据和所述编码后的音频数据，并转发给接收端；

所述电源用于向转换模块、所述数据处理模块和所述通信模块供电。

在优选的实施例中，车载智能终端还包括视频输入单元，转换模块包括TW2867芯片模块。视频输入单元可为远端摄像头，采集视频信号后，以CVBS信号格式输入TW2867芯片模块，视频源也可以选择CMOS Sensor采集Digitalcamera信号直接输入到Hi3512芯片。TW2867提供4个集成的音频模拟数字转换器和1个数字模拟转换器，并可支持多信道音频混合模拟输出及标准的I2S接口以供录制输出和回放输入。一片TW2867最多可以采集4路PAL或NTSC视频信号，把4路视频转换成数字信号通过BT.656接口输入到Hi3512芯片。另外，1路音频信号也是通过TW2867采集输入，通过I2S接口送给Hi3512芯片编码。

在优选的实施例中，数据处理模块主要包括Hi3512芯片模块，Hi3512芯片收到视频数据，经过图像处理后，进行H.264编码。对音频信号通过ARM软件编码，具体编码标准根据具体要求定。视频输入单元通过ITU-R BT.656接口接收由VADC输出的数字视频信息，并通过ABH总线把接收到的原始图像写入到外存(SDRAM)中；视频编解码器从外存中读取图像，进行运动估计(帧间预测)、帧内预测、DCT变换、量化、熵编码(CAVLC+Exp-Golomb)、IDCT变换、反量化、运动补偿等操作。Hi3512芯片业务层软件把视音频复合流(或独立的视频/音频流)封装。然后将数据流通过USB传输至3G模块通过3G模块向外送出，在3G信号偏弱或者无信号时可以选择通过WIFI模块向外送出。

在优选的实施例中，数据处理模块采用超低码流H.264视频压缩技术。由于无线信道稳定性差且较窄，本发明采用适用于无线信道的超低码率视频压缩技术。低码率压缩技术主要涉及码率控制、低带宽下的编码策略。由于码率低、丢包率高，所以在编码端需要做码率控制，并且在块的类型选择、帧率控制、编码策略控制等方面有别于常规带宽下的编码策略。有必要的情况下，还可以结合错误隐藏等措施，以便在丢包时减小错误蔓延和对图像质量的影响。

在优选的实施例中，通信模块主要包括第三代移动通信技术3G模块和无线传输WIFI模块。3G模块和数据处理模块之间采用USB接口连接，WIFI模块与数据处理模块之间也存在通信连接，如图1所示的UART2接口。3G模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据，并通过3G网络转发给所述接收端；在3G信号偏弱或者无信号时，所述WIFI模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据，并通过WIFI网络转发给所述接收端。

在优选的实施例中，通信模块采用网络负载均衡技术。目前单路无线信道只能提供几十到数百kbps的网络带宽。这对于D1视频编码所需的512k～1.2Mbps的带宽是远远不够的。本发明采用多路无线信道同时传输一路视频压缩数据，从而可以获得等效的大带宽，实现实时传输。多信道传输一路视频，涉及到网络带宽分配策略，也称为网络负载均衡。负载均衡技术有多种方式，本发明采用基于环状反馈的方式对不同信道的负载进行动态调节。即实时获取信道的带宽、丢包率等情况，并结合每一个视频帧的类型、大小、重要性等，对每一个视频帧动态选择传输信道。

在优选的实施例中，无线传输WIFI模块进行数据发送的过程中，先将视频信号编码压缩，通过数字无线信道调制2.4G，将所述新的编码数据分成多个数据包，将所述多个数据包中的每个数据包分别通过所述3G网络中的不同的信道经由天线发送给接收端。接收端则相反，由天线接收信号，随后无线解扩及视频解压缩，最后还原为模拟的视频信号传输出去。除了从硬件上改进无线信道的传输质量以外，本发明从信道传输上进行传输纠错。在丢包率高的信道上，可以采用纠错编码。当在接收端收包后，可以在自动发现传输错误，并能以一定的概率恢复信源数据。

在优选的实施例中，车载智能终端还包括定位模块，如图1所示的BD&GPS模块，定位模块与数据处理模块以及电源相连，用于获取终端的位置信息，并将位置信息发送给数据处理模块。数据处理模块还用于接收所述定位模块发送的所述位置信息，将所述位置信息转发给所述通信模块。通信模块还用于接收所述数据处理模块发送的所述位置信息，并将所述位置信息发送给所述接收端。

在优选的实施例中，车载智能终端还包括报警模块，如图1所示的Alarm模块等。报警模块与数据处理模块以及电源相连，用于获取报警信号，并将报警信号发送给数据处理模块。数据处理模块还用于接收所述报警模块发送的所述报警信号，将所述报警信号转发给所述通信模块。通信模块还用于接收所述数据处理模块发送的所述报警信号，并将所述报警信号发送给所述接收端。

实施例二

本发明实施例提供了一种车载智能终端的数据传输方法，参见图2，方法流程包括以下步骤：

步骤S1信号采集

视频输入单元采集音频和/或视频信号，以CVBS信号格式输入转换模块TW2867，视频源也可以选择CMOS Sensor采集Digital camera信号直接输入到数据处理模块Hi3512芯片。

步骤S2音频、视频数据转换

一片TW2867最多可以采集4路PAL或NTSC视频信号，把4路视频转换成数字信号通过BT.656接口输入到Hi3512芯片。另外，1路音频信号也是通过TW2867采集输入，通过I2S接口送给Hi3512芯片编码。

步骤S3音频、视频数据编码

Hi3512芯片收到视频数据，经过图像处理后，进行H.264编码。对音频信号通过ARM软件编码，具体编码标准根据具体要求定。

步骤S4音频、视频数据处理

视频输入单元通过ITU-R BT.656接口接收由视频模数转换器VADC输出的数字视频信息，并把接收到的原始图像写入到外存(SDRAM)中；视频编解码器从外存中读取图像，进行运动估计(帧间预测)、帧内预测、DCT变换、量化、熵编码(AVLC+Exp-Golomb)、IDCT变换、反量化、运动补偿等操作。

步骤S5音频、视频信号传输

Hi3512芯片业务层软件把视音频复合流(或独立的视频/音频流)封装。然后将数据流通过USB传输至3G模块通过3G模块向外送出，在3G信号偏弱或者无信号时可以选择通过WIFI模块向外送出。

需要说明的是：上述实施例提供的车载智能终端在实现信息的捕获和传输时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将终端的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的车载智能终端以及车载智能终端的实现方法的实施例属于同一构思，其具体实现过程详见实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、通过WCDMA/CDMA2000数据通讯功能、WIFI数据通信功能的综合运用，能够在利用3G网络的同时，避免由于3G网络信号盲区或信号不好导致的视频卡顿或停止等现象。

2、采用超低码流H.264视频压缩技术，通过在编码端需要做码率控制，并且在块的类型选择、帧率控制、编码策略控制等方面有别于常规带宽下的编码策略，结合错误隐藏等措施，能够适应无线信道的低带宽特点。

3、采用网络负载均衡技术实现多路无线信道同时传输一路视频压缩数据，从而可以获得等效的大带宽，实现实时传输。

4、针对无线信道设计的准可靠传输纠错技术，本发明除了从硬件上改进无线信道的传输质量以外，还从信道传输上进行传输纠错。在丢包率高的信道上，可以采用纠错编码。当在接收端收包后，可以在自动发现传输错误，并能以一定的概率恢复信源数据。

5、本发明能够广泛用于银行运钞、野战部队军事演习、公安、消防武警现场指挥和勘探，以及水利防汛、道路抢险、城管督察等紧急应急指挥系统，能够将现场和指挥中心之间实时传输音频、视频，以提高指挥的准确性和及时性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载智能终端，其特征在于，所述终端包括：转换模块、数据处理模块、通信模块和电源；其中，

所述转换模块与所述数据处理模块相连，所述数据处理模块与所述通信模块相连，所述电源与所述通信模块相连；

所述转换模块用于采集音频数据和视频数据，并将所述音频数据和所述视频数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于接收所述音频数据和所述视频数据，对所述音频数据和所述视频数据分别进行编码处理，并将编码后的视频数据和编码后的音频数据发送给所述通信模块；

所述通信模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的视频数据和所述编码后的音频数据，并转发给接收端；

所述电源用于向转换模块、所述数据处理模块和所述通信模块供电。

2.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端中：

所述转换模块用于接收模拟音频数据和模拟视频数据，将所述模拟音频数据转换为数字音频数据，将所述模拟视频数据转化为数字视频数据，将所述数字音频数据和所述数字视频数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于接收所述转换模块发送的所述数字音频数据和所述数字视频数据，对所述数字音频数据和所述数字视频数据分别进行编码，将所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据进行封装得到新的编码数据，并将所述新的编码数据发送给所述通信模块。

3.如权利要求2所述的终端，其特征在于，所述通信模块包括第三代移动通信技术3G模块和无线传输WIFI模块；

所述3G模块与所述数据处理模块相连；所述3G模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据，并通过3G网络转发给所述接收端；

所述WIFI模块与所述数据处理模块相连；所述WIFI模块用于接收所述数据处理模块发送的所述编码后的数字音频数据和所述编码后的数字视频数据，并通过WIFI网络转发给所述接收端。

4.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述3G模块用于将所述新的编码数据分成多个数据包，将所述多个数据包中的每个数据包分别通过所述3G网络中的不同的信道发送给所述接收端。

5.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述通信模块采用多路无线信道同时传输一路音频和/或视频压缩数据，基于环状反馈的方式对不同信道的负载进行动态调节。

6.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述数据处理模块采用超低码流H.264视频压缩法对所述音频和/或视频数据进行编码处理，所述超低码流H.264视频压缩法在编码端进行码率控制，并且块的类型选择、帧率控制、编码策略适应无线信道带宽。

7.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述通信模块从信道传输上进行传输纠错，在丢包率高的信道上，采用纠错编码，当在接收端收包后，自动发现传输错误，并能以一定的概率恢复信源数据。

8.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括定位模块，所述定位模块与所述数据处理模块以及所述电源相连；

所述定位模块用于获取所述终端的位置信息，并将所述位置信息发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块还用于接收所述定位模块发送的所述位置信息，将所述位置信息转发给所述通信模块；所述通信模块还用于接收所述数据处理模块发送的所述位置信息，并将所述位置信息发送给所述接收端。

9.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括报警模块，所述报警模块与所述数据处理模块以及所述电源相连；

所述报警模块用于获取报警信号，并将所述报警信号发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块还用于接收所述报警模块发送的所述报警信号，将所述报警信号转发给所述通信模块；所述通信模块还用于接收所述数据处理模块发送的所述报警信号，并将所述报警信号发送给所述接收端。

10.一种车载智能终端的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1，视频输入单元采集音频和/或视频信号，以CVBS信号格式输入转换模块TW2867，或者视频源选择CMOS传感器采集数字摄像机信号直接输入到数据处理模块Hi3512芯片；

S2，所述转换模块TW2867同时采集多路PAL或NTSC视频信号，把所述多路视频信号转换成数字信号通过BT.656接口输入到数据处理模块Hi3512芯片，转换模块TW2867采集1路音频信号，通过I2S接口送给所述数据处理模块Hi3512芯片；

S3，所述数据处理模块Hi3512芯片收到视频和/或音频数据，对视频数据，经过图像处理后，进行H.264编码，对音频数据通过ARM软件编码，按照编码标准进行编码；

S4，所述视频输入单元通过ITU-RBT.656接口接收由视频模数转换器VADC输出的数字视频信息，并把接收到的原始图像写入到外存(SDRAM)中；视频编解码器从外存中读取图像，进行运动估计，即帧间预测、帧内预测、DCT变换、量化、熵编码、IDCT变换、反量化、运动补偿操作；

S5，所述数据处理模块Hi3512芯片业务层软件把视音频复合流或独立的视频/音频流封装，然后将封装好的数据流通过USB传输至3G模块通过3G模块向外送出，在3G信号偏弱或者无信号时可以选择通过WIFI模块向外送出。