CN109618128A - 一种车联网环境下无线视频多跳传输系统 - Google Patents

一种车联网环境下无线视频多跳传输系统 Download PDF

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曾庆田
梁泉泉
荆昊
张可
谷雨
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Abstract

本发明公开了一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，该系统包括视频采集模块、视频压缩模块、路由控制模块、无线发射模块、无线接收模块、视频解压模块以及显示模块等部件。其中，路由控制模块，用于将待发送数据根据网络传输协议封装成对应的数据帧，然后在数据帧发送前为其在网路中选择一条合适的路由。对于中继转发，本发明系统选择的是用户层的数据转发。本发明通过设计路由控制和中继转发协议来保证视频信号的稳定传输。本发明中的车联网环境下无线视频多跳传输系统可以应用到车联网的无线视频传输中，也可以运用在无线网络远程监控场景中，具有重要的实用价值和现实意义。

Description

一种车联网环境下无线视频多跳传输系统
技术领域
本发明涉及一种车联网环境下无线视频多跳传输系统。
背景技术
伴随着视频监控、视频会议、视频电话等在人们工作和生活中的逐步普及，关于视频传输的各项应用也开始越来越受到关注，各种各样的视频编解码技术标准不断的被提出和实现，同时视频传输的形式也开始由有线逐步向无线发展。无线视频传输相对于有线视频传输而言摆脱了对传输线的依赖，省去了布线的麻烦，具有使用方便、运用灵活等特点，因而越来越受到人们的青睐。但无线视频传输在实际应用中存在着传输距离受限的情况，因此需要网络中的节点具备转发的功能以增大视频传输源端到目的端的距离。
发明内容
本发明的目的在于提出一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，该系统通过中继传输的方式实现无线视频信号的长距离稳定传输。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，包括：
视频采集模块，被配置为用于实现将光信号转化为电信号并形成一帧一帧的数据结构；
视频压缩模块，被配置为用于接收视频采集模块得到的原始数据，并利用数据压缩算法将视频采集模块得到的原始数据编码成相应格式的数据；
路由控制模块，被配置为用于将待发送数据根据网络传输协议封装成对应的数据帧，然后在数据帧发送前为其在网路中选择一条合适的路由；
无线发射模块，被配置为通过无线通信方式将数据帧发送至路由控制模块选择的目的地；
无线接收模块，被配置为用于从无线信道中接收数据；
视频解压模块，被配置为用于将无线接收模块接收的数据解压成未编码的原始数据；
以及显示模块，被配置为用于将接收到的原始数据显示出来；
其中，视频压缩模块与视频解压模块采用相同的编解码技术；
无线发射模块与无线接收模块采用相同的无线通信技术。
优选地，路由控制模块会判断接收到的数据帧是否到达目的端，如果是，则将数据帧交给本地的其他模块进行处理，否则，路由控制模块为数据帧选择合适的路径将其发送出去。
优选地，路由控制模块的设计如下：车辆间共有三条链路：路由链路、控制链路及视频链路；其中，路由链路负责在车辆间传递路由信息；控制链路负责在车辆间传输控制信息，包括视频传输请求和终止视频；视频链路负责传输视频信号。
优选地，所述编解码技术采用H.264编解码技术；无线通信技术采用WLAN无线通信技术；系统采用UDP协议作为承载协议，对于中继转发，系统选择的是用户层的数据转发。
优选地，所述视频采集模块采用CMOS摄像头；所述无线发射模块和无线接收模块采用IEEE 802.11n的USB无线网卡；所述显示模块采用LCD触摸式显示屏。
本发明具有如下优点：
本发明的创新之处在于通过中继传输的方式实现无线视频信号的长距离传输，通过设计路由控制和中继转发协议来保证视频信号的稳定传输。本发明可以应用到车联网的无线视频传输中，也可以运用在无线网络远程监控场景中，具有重要的实用价值和现实意义。
附图说明
图1为本发明中一种车联网环境下无线视频多跳传输系统的结构框图；
图2为本发明中一种车联网环境下无线视频多跳传输系统的硬件设计框图；
图3为本发明中一种车联网环境下无线视频多跳传输系统的软件设计框图；
图4为本发明中无线视频多跳传输系统传输链路示意图；
图5为本发明中视频传输控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，包括视频采集模块、视频压缩模块、路由控制模块、无线发射模块、无线接收模块、视频解压模块以及显示模块等。
其中，视频采集模块，用于实现将光信号转化为电信号并形成一帧一帧的数据结构，视频数据将被发送至处理器交由其它模块进行处理。
视频压缩模块，用于接收视频采集模块得到的原始数据，并利用数据压缩算法将视频采集模块得到的原始数据编码成相应格式的数据；
由于编码后的数据量更小，因此更适合在无线信道中传输。
优选地，本发明实施例中的编解码技术采用H.264编解码技术。
路由控制模块，是视频数据在无线信道中传输的主要控制者，是视频成功传输的保证。
路由控制模块，用于将待发送数据根据网络传输协议封装成对应的数据帧，然后在数据帧发送前为其在网路中选择一条合适的路由。
路由控制模块会判断接收到的数据帧是否到达目的端，如果是，则将数据帧交给本地的其他模块进行处理，否则，路由控制模块为数据帧选择合适的路径将其发送出去。
例如，在数据帧到达目的端，路由控制模块可以将接收到的数据发送给视频解压模块，由视频解压模块将无线接收模块接收的数据解压成未编码的原始数据。
当然，假如数据帧未到达目的端，则路由控制模块则会将该数据帧发送出去。
无线发射模块，通过无线通信方式将数据帧发送至路由控制模块选择的目的地。优选地，在本发明实施例中，无线通信方式采用WLAN无线通信技术。
无线接收模块，用于从无线信道中接收数据。
视频解压模块，用于将无线接收模块接收的数据解压成未编码的原始数据。
以及显示模块，被配置为用于将接收到的原始数据显示出来。当然，对于视频采集端也可调用该显示模块将本地采集的数据显示出来。
本发明实施例中视频压缩模块与视频解压模块采用相同的编解码技术；而本发明实施例中的无线发射模块与无线接收模块采用相同的无线通信技术。
如图2所示，本发明中的无线视频多跳传输系统例如可以基于下述硬件完成：
主控模块采用ARM嵌入式系统板，采用友善之臂公司的mini6410开发板，该系列开发板采用核心板加底板的设计模式，核心板上搭载ARM11主控芯片、256M的RAM和2G的NANDFLASH，同时引出了芯片的所有接口。无线发送模块和无线接收模块均采用IEEE802.11n的USB无线网卡，通过USB接口与主控模块相连；视频采集模块采用市场上常见的CMOS摄像头，这类摄像头内部已经集成了视频采集芯片，可以直接输出视频数据供后期处理，有些USB摄像头中更集成了视频编码芯片可以直接得到编码后的视频数据；显示模块采用LCD触摸式显示屏，采用LCD触摸式显示屏，在显示的同时还可以接收用户的操作。
另外，为了减少传输延时，本发明实施例中的系统采用UDP协议作为承载协议，对于中继转发，本发明实施例中的系统选择的是用户层的数据转发。
如图3所示，本发明系统的软件可按功能划分为四个部分：视频采集、视频编解码、路由控制和数据发送/转发控制。其中：
视频采集模块主要负责控制硬件摄像头，将摄像头输出的视频数据采集出来。
采集到的数据交给界面进行本地视频的显示，同时也交给视频编解码模块进行数据的压缩处理。路由控制模块对网络中的路由进行控制同时将路由信息发送至界面显示出来，当有视频数据需要发送时，路由控制模块将为数据包在网络中选择合适的传输路径。
数据发送/转发控制模块按照路由控制模块选择的路由将数据包发送出去，同时接收到的数据包也会经过路由控制模块判断是否需要转发。
本发明实施例中的无线视频多跳传输系统中的车辆需要能够自主的发现网络中其它车辆的存在并在发送数据前为视频流选择一条合适的传输路径，因此在本发明设计的网络中的车辆间共有三条链路：路由链路、控制链路及视频链路，如图4所示。
其中路由链路负责在车辆间传递路由信息；控制链路负责在车辆间传输控制信息，包括视频传输请求、终止视频等；视频链路负责传输视频信号。
在控制链路中传输的是视频传输请求和终止视频传输等控制信令。由于UDP传输具有不可靠性，因此控制命令在网络中传输时可能会产生丢失，因此必须为视频传输设计一套合适的控制协议以保证视频传输过程的正确执行。当视频采集端和接收端分别进行视频信号的传输请求和终止操作时，控制命令的流程稍有差别，具体流程如图5所示。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，其特征在于，包括：
视频采集模块，被配置为用于实现将光信号转化为电信号并形成一帧一帧的数据结构；
视频压缩模块，被配置为用于接收视频采集模块得到的原始数据，并利用数据压缩算法将视频采集模块得到的原始数据编码成相应格式的数据；
路由控制模块，被配置为用于将待发送数据根据网络传输协议封装成对应的数据帧，然后在数据帧发送前为其在网路中选择一条合适的路由；
无线发射模块，被配置为通过无线通信方式将数据帧发送至路由控制模块选择的目的地；
无线接收模块，被配置为用于从无线信道中接收数据；
视频解压模块，被配置为用于将无线接收模块接收的数据解压成未编码的原始数据；
以及显示模块，被配置为用于将接收到的原始数据显示出来；
其中，视频压缩模块与视频解压模块采用相同的编解码技术；
无线发射模块与无线接收模块采用相同的无线通信技术。
2.根据权利要求1所述的一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，其特征在于，路由控制模块会判断接收到的数据帧是否到达目的端，如果是，则将数据帧交给本地的其他模块进行处理，否则，路由控制模块为数据帧选择合适的路径将其发送出去。
3.根据权利要求1所述的一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，其特征在于，路由控制模块的设计如下：车辆间共有三条链路：路由链路、控制链路及视频链路；
其中路由链路负责在车辆间传递路由信息；控制链路负责在车辆间传输控制信息，包括视频传输请求和终止视频；视频链路负责传输视频信号。
4.根据权利要求1所述的一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，其特征在于，所述编解码技术采用H.264编解码技术；无线通信技术采用WLAN无线通信技术；系统采用UDP协议作为承载协议，对于中继转发，系统选择的是用户层的数据转发。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种车联网环境下无线视频多跳传输系统，其特征在于，所述视频采集模块采用CMOS摄像头；所述无线发射模块和无线接收模块采用IEEE802.11n的USB无线网卡；所述显示模块采用LCD触摸式显示屏。
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