CN105163094B - 一种轨道交通视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通视频监控系统，包括一个控制端和多个列车端、基站端，每个列车端安装有摄像头、信号调制器和发射天线，每个基站端安装有接收天线和多路无线选择单元，当列车端经过两个相邻基站端的重复覆盖区域时，两个多路无线选择单元对接收的无线信号强度与预定阈值进行比较，选择接收高于预定阈值的无线信号并传输至控制端，当两个无线信号的强度都低于预定阈值时，则均传输至控制端，由控制端判断接收，通过基站端的多路无线选择单元的选择切换接收，减少了信息传输量、提高信息传输效率，并减轻了控制端的信息处理压力，具有控制路线短、控制逻辑简单、控制精准度高等显著优点。

Description

一种轨道交通视频监控系统

技术领域

本发明涉及一种城市轨道交通的视频监控系统，具体涉及一种基于地面数字电视技术的轨道交通视频监控系统。

背景技术

近年来，随着经济发展和城市化进程的加速，城市轨道交通在全国各大城市得到了快速的发展，以其方便快捷、安全可靠、承运能力强等突出优点，成为缓解城市交通拥堵、实现畅通出行的最佳解决途径。轨道交通作为流动性高、人员高度集中的公共场所，存在较多不安全因素，因而需要建立一套包括覆盖列车、站点、控制中心的完善可靠的视频监控系统。现有技术的轨道交通视频监控系统，一般采用在轨道沿途设置若干基站，基站与列车之间通过无线方式进行通信，基站与站点、控制中心之间则采用光纤等进行组网，采用有线方式进行通信。由于轨道交通移动速度高，可达150km/h甚至更高，数据传输量大(需要传输大量的音频、视频数据)，因而对视频图像传输的速度和可靠性要求较高。

中国专利申请“一种轨道交通车地无线通信系统和方法”，申请公布号：CN103220739A，申请公布日：2013.07.24，公开了一种轨道交通车地无线通信系统和方法。无线通信系统包括：沿轨道线间隔距离布放相应多个地面收发基站GRT，地面收发基站GRT通过光纤、电缆等连接到监控中心的网关设备CDE上，列车上设有车载终端VRT；监控中心发出某VRT的下行数据通过网关设备CDE发到和该车载终端VRT通信的地面收发基站GRT，由地面收发基站GRT转换为无线信号发送到车上终端VRT，车上发往监控中心的上行数据通过车载终端VRT转换为无线信号，由和该车载终端VRT通信的地面收发基站GRT收到，转发给监控中心的网关设备CDE。车载终端VRT在移动过程中和多个GRT无线通信的切换方法包括：接收质量比较、接收质量高限、接收质量低限、距离择近、距离跨界等五种，可以实现各基站之间的无数据错漏切换的车地双向无线通信。

但是上述专利申请仍然存在明显缺陷与不足：一是虽然针对多个车载终端VRT和多个GRT无线通信中的信号重复接收问题，提出了五种信号智能切换方法以保障数据无错漏切换，但是信号切换由统一由监控中心的网关设备CDE进行，存在控制线路长、控制负荷重、误差大等问题。

二是车地无线通信系统中的数据传输方式包括上行和下行数据，数据类型包括语音、图像、指令等多种类型，适用于对轨道交通的指挥、调度、管理等全方位的通信保障，但是并不适用仅包括上行数据、数据类型以视频图像为主的视频监控系统，其组网、设备及通信方式过于复杂，而所需的数据传输的速度和可靠性等方面没有给予足够的考虑。

三是无线通信的信号载波频率采用公用频段，带宽有限且已被较多使用，易与外界的WIFI、有线电视等信号的频段相冲突而产生频点干扰，影响信息传输质量及监控的安全可靠性。

四是视频监控系统的数据传输量很大(需要传输大量的音频、视频数据)，数据传输的实时性要求高，并且基于高速移动(列车时速可达150km/h甚至更高)、振动幅度大等恶劣通信条件，因而对视频监控系统的组网、硬件设备性能有着特殊要求，而上述专利申请的无线通信系统显然没有考虑基于视频监控系统的特殊需要的硬件设置。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于地面数字电视技术的轨道交通视频监控系统，旨在实现在轨道交通的复杂通讯条件下进行视频监控信息传输控制。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种轨道交通视频监控系统，包括n个列车端、m个基站端和一个控制端，所述每个列车端安装有摄像头、信号调制器和发射天线，所述每个基站端安装有接收天线，所述控制端安装有信号解调器和显示器，所述每个基站端与控制端之间通过光纤或电缆连接，所述每个基站端还安装有多路无线选择单元，所述多路无线选择单元与接收天线的输出端相连接，所述每个多路无线选择单元设定相同的预定阈值，当某个列车端经过两个相邻基站端的重复覆盖区域时，所述两个相邻基站端的多路无线选择单元对接收的无线信号强度与预定阈值进行比较，选择接收信号强度高于预定阈值的无线信号，并传输至控制端，当两个无线信号的强度都低于预定阈值时，则将两个无线信号均传输至控制端，由控制端判断接收信号最强的无线信号。

一种轨道交通视频监控系统，所述每个列车端还安装有上变频器，所述上变频器的两端分别连接信号调制器和发射天线，所述上变频器用于将调制完成的信号的载波频率调制为2.4G或5.8G，再输出给发射天线进行发射，所述每个基站端还包括下变频器，所述下变频器的两端分别连接接收天线和多路无线选择单元，用于将接收的无线信号的载波频率还原为原载波频率后输出。

一种轨道交通视频监控系统，所述每个基站端的接入点划分为n个信道，所述每个信道对应一个列车端，所述每个基站端还设有信号复用器，所述信号复用器用于将多个信号复用后输出，所述每个基站端与同一列车端对应的信道分配在同一个网段，并与控制端的同一网段的处理程序进行通信。

一种轨道交通视频监控系统，所述每个基站端与控制端之间通过光纤连接，所述每个基站端还安装有光电信号转换器，所述光电信号转换器与多路无线选择单元的输出端相连接。

一种轨道交通视频监控系统，所述列车端的摄像头具有600*800以上的分辨率，并设有防抖动装置。

一种轨道交通视频监控系统，所述列车端还包括信源编码器和信道编码器，所述信源编码器和信道编码器位于摄像头与信号调制器之间，所述信源编码器具有1-2Mbps码流条件下的图像连续性。

一种轨道交通视频监控系统，所述信号调制器和信号解调器具有在150KM/h速度条件下的正常通信功能。

一种轨道交通视频监控系统，所述列车端的发射天线的功率为1-5W，并具有适应震动环境功能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过每个基站端设置多路无线选择单元，在信号重复覆盖区域内，将多个无线信号强度与预定阈值进行比较，自动选择接收最强的无线信号传输至控制端，与现有技术中将所有信号均传输至将控制端进行选择接收的方式相比，极大地减少了信息传输量、提高信息传输效率，这对于信息传输量非常大的视频监控系统显然具有重要意义，另一方面还减轻了控制端的信息处理压力，并具有控制路线短、控制逻辑简单、控制精准度高等显著优点。

2、多路无线选择单元还能够自动识别接收到的不完整信号并进行处理，不再将信号传回控制端，有利于进一步减少信息传输量、提高信息传输效率，减轻控制端的信息处理负担。

3、列车端将待发射的无线信号的载波频率通过上变频器调制到2.4G或5.8GHz的频率后，再发射至基站端，上述频段是无需申请许可证的公用无线频谱，并且远离WIFI、电视频道等频率，不易受到外界信号干扰，信号传输质量高，且上述频段带宽大、选择范围广，便于后期工程的扩容。

4、每个基站端的接入点划分多个信道，每个信道对应一个列车端，多个信号复用后进行传输，可显著提高信息传输效率，特别适用于传输信息量大的视频信息；并且不同的信道对应特定的列车端，所有基站端与同一列车对应的信道分配在同一个网段，便于与监控中心中同一网段的处理程序进行通信，保障了信息传输、处理的准确性。

5、视频监控系统仅设置上行数据，列车端的摄像头选用分辨率高、具有防抖动功能的类型，信源编码器选用具有高速处理功能的类型，发射天线和接收天线选用能适应列车震动环境的类型，信号调制装置和信号解调装置选用具有高速条件下收发信息的类型，通过对视频监控系统的各项硬件设备的按需选择，使得整个视频监控系统适应轨道交通的特定工作条件。

附图说明

图1是本发明的轨道交通视频监控系统的结构示意图；

图2是本发明的轨道交通视频监控系统的信号智能切换接收方式的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的适用范围。

参见图1，本发明提供的轨道交通视频监控系统包括n个列车端、m个基站端和一个控制端。每个列车端依次安装有摄像头、信号调制器和发射天线，摄像头采集的视频信息经调制后由发射天线发射给基站端。基站端沿着列车轨道沿线设置，每个基站端依次安装有接收天线和多路无线选择单元。基站端与控制端之间采用光纤或者电缆连接，控制端安装有信号解调器和显示器。基于信息传输的需要，列车端还包括信源编码器和信道编码器，位于摄像头与信号调制器之间；基站端还包括信源译码器和信道译码器(即解码/信道译码)，连接在多路无线选择单元的输出端上。

列车沿着轨道行驶进入到两个相邻基站的重叠覆盖区域时，两个相邻基站将同时会接收到列车发送的信号，为避免重复接收信号，需要选择接收信号最强或者数据最完整的信号。本发明通过设置多路无线选择单元来实现这一功能。使用时首先需在每个多路无线选择单元设定相同的预定阈值，在信号重复覆盖区域内，两个相邻基站端的多路无线选择单元对接收的无线信号强度与预定阈值进行比较，选择接收信号强度高于预定阈值的无线信号，并传输至控制端，当两个无线信号的强度都低于预定阈值时，则将两个无线信号均传输至控制端，由控制端判断接收信号最强的无线信号。预定阈值的大小与系统设定有关，预定阈值设定得越高，则传输至控制端判断接收的信息量就越大。

参见图2，本发明的轨道交通视频监控系统的多个信号智能切换的原理如下：当列车进入到基站AP1单独覆盖的区域如A点时，仅有基站AP1接收到列车端发出的信号，该信号经过光纤传到控制端；当列车进入到基站AP1和基站AP2重叠覆盖区域时，基站AP1和基站AP2同时接收到列车端的无线信号，假定列车自进入重叠覆盖区域直至到达B点时，基站AP1的无线信号强度均高于预定阈值，则选择接收AP1的无线信号并传输至控制端；列车继续前进则逐渐远离基站AP1，假定当列车到达C点时，基站AP1的信号强度小于预定阈值，而此时基站AP2的信号强度也小于预定阈值，则选择同时将两路无线信号均传输至控制端，由控制端判断接收强度最高的无线信号；当列车继续前进则逐渐接近基站AP2，假定列车到达D点时，基站AP2的信号强度高于预定阈值，则选择接收AP2的信号并传输至控制端。

本发明的轨道交通视频监控系统，多路无线选择单元还可以用于对无线信号完整性的检验，当基站端接收到不完整信号时，多路无线选择单元能自动识别并处理，不再将信号传回控制端，有利于提高信息传输效率，减轻控制端的信息处理负担。

本发明提供的轨道交通视频监控系统，还可以包括上变频器和下变频器。上变频器设置在每个列车端的信号调制器和发射天线之间，用于将调制完成待发射的信号的载波频率调制为2.4G或5.8G(具体频率可根据需要自行设定)，再输出给发射天线进行发射。下变频器设置在每个基站端的接收天线和多路无线选择单元之间，用于将接收的无线信号的载波频率还原为原载波频率后输出。本发明提供的轨道交通视频监控系统，运用变频技术将发射的信号的载波频率调制为2.4G或5.8G进行发射后，信号频率远离现有的数字电视和模拟电视的频率，减小甚至消除了外界近似频段信号的干扰，保证了信号传输质量，同时有效利用了更宽的公用无线频谱资源，有利于后续扩容。

本发明提供的轨道交通视频监控系统，每个基站端的接入点(即微波接收机)划分n个信道，每个信道对应一个列车端，用于传输对应列车端的信号。每个基站端还设置有信号复用器，用于将多个信号复用后输出。多个信号复用后进行传输，可显著提高信息传输效率，特别适用于传输信息量大的视频信息。每个信道对应特定的列车端，每个基站端与同一列车端对应的信道分配在同一个网段，便于与控制端的同一网段的处理程序进行通信。

本发明提供的轨道交通视频监控系统，基站端与控制端之间优先采用通过光纤连接，当采用光纤连接时，每个基站端还安装有光电信号转换器，连接在多路无线选择单元的输出端上，用于将电信号转换为光信号后输出至控制端。

为适应轨道交通视频监控系统的特定工作条件，保障信息传输、处理的高速性和可靠性，本发明提供的轨道交通视频监控系统，其硬件装置优先按照以下参数选用：列车端的摄像头具有600*800以上的分辨率，并设有防抖动装置；列车端的信源编码器具有1-2Mbps码流条件下的图像连续性；信号调制装置和信号解调装置具有在150KM/h速度条件下的正常通信功能；列车端的发射天线的功率为1-5W，并具有适应震动环境功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轨道交通视频监控系统，包括n个列车端、m个基站端和一个控制端，所述每个列车端安装有摄像头、信号调制器和发射天线，所述每个基站端安装有接收天线，所述控制端安装有信号解调器和显示器，所述每个基站端与控制端之间通过光纤或电缆连接，其特征在于：所述每个基站端还安装有多路无线选择单元，所述多路无线选择单元与接收天线的输出端相连接，所述每个多路无线选择单元设定相同的预定阈值，当某个列车端经过两个相邻基站端的重复覆盖区域时，所述两个相邻基站端的多路无线选择单元对接收的无线信号强度与预定阈值进行比较，选择接收信号强度高于预定阈值的无线信号，并传输至控制端，当两个无线信号的强度都低于预定阈值时，则将两个无线信号均传输至控制端，由控制端判断接收信号最强的无线信号。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述每个列车端还安装有上变频器，所述上变频器的两端分别连接信号调制器和发射天线，所述上变频器用于将调制完成的信号的载波频率调制为2.4G或5.8G，再输出给发射天线进行发射，所述每个基站端还包括下变频器，所述下变频器的两端分别连接接收天线和多路无线选择单元，用于将接收的无线信号的载波频率还原为原载波频率后输出。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述每个基站端的接入点划分为n个信道，所述每个信道对应一个列车端，所述每个基站端还设有信号复用器，所述信号复用器用于将多个信号复用后输出，所述每个基站端与同一列车端对应的信道分配在同一个网段，并与控制端的同一网段的处理程序进行通信。

4.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述每个基站端与控制端之间通过光纤连接，所述每个基站端还安装有光电信号转换器，所述光电信号转换器与多路无线选择单元的输出端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述列车端的摄像头具有600*800以上的分辨率，并设有防抖动装置。

6.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述列车端还包括信源编码器和信道编码器，所述信源编码器和信道编码器位于摄像头与信号调制器之间，所述信源编码器具有1-2Mbps码流条件下的图像连续性。

7.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述信号调制器和信号解调器具有在150KM/h速度条件下的正常通信功能。

8.根据权利要求1所述的一种轨道交通视频监控系统，其特征在于：所述列车端的发射天线的功率为1-5W，并具有适应震动环境功能。