CN110738752B - 面向公共安全现场监测的车载终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种面向公共安全现场监测的车载终端。本发明将图像采集设备所获得的高清视频数据经过解码和压缩之后通过mSATA接口存入高速存储单元实现对车辆行驶过程的监控与记录。配合4G通信模块，本发明还能够将车载终端连接至后台数据处理中心，由后台数据处理中心对其采集所获得的易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号实时进行处理，生成相应的指挥命令数据，包括视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号等至所述车载终端，实现对车辆行驶状态的远程监控。

Description

面向公共安全现场监测的车载终端
技术领域
本发明涉及城市交通安全设备领域，具体而言涉及一种车载终端。
背景技术
为保证城市交通运行安全，需要对公交与道路客运车辆进行监控。车载终端是车辆监控管理系统的前端设备，也可以叫做车辆调度监控终端(TCU终端)。
目前，道路运管部门利用安装在车体的车载终端上传的GPS定位数据获悉行驶车辆的具体位置信息，分析所述车辆的位置信息得到所述车辆的行驶速度，通过比对车辆的行驶速度和行驶道路的限制的车速范围，从而判断所述车辆是否在正常行驶。
但是，由于各类车辆的运输条件不同、承载货物的运输要求不同，需要针对不同车辆按照不同的监控要求进行有针对性的管理与指令下达。考虑到道路状况复杂，特殊状况，比如发生爆炸、纵火、冲撞等恐怖袭击情况下，需要设置特殊的防护措施，保证特殊紧急状况下依旧能够对车辆进行有效的监控和管理。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种面向公共安全现场监测的车载终端，本发明能够在特殊紧急状况下依旧保证对车辆现场的监测，有效传输记录车辆运行数据，并进行特定的。本发明具体采用如下技术方案。
首先，为实现上述目的，提出一种面向公共安全现场监测的车载终端，其包括：高清视频输入接口，用于连接并接收图像采集设备所获取的高清视频数据。易燃易爆检测输入接口，用于连接易燃易爆检测设备，接收易燃易爆检测数据。车载电子信息输入接口，用于连接车辆总线，获取车载电子信息。指挥命令输入接口，用于接收指挥命令。定位导航数据输入接口，用于连接并接收定位导航单元所获取的定位数据以及导航数据。视频解码模块，其连接所述高清视频输入接口，用于对高清视频输入接口所接收的高清视频数据进行解码。图像识别单元，包括图像人脸识别模块和图像动作行为识别模块，其接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，分别用于根据该解码后的高清视频数据进行人脸识别和动作行为识别，根据人脸识别的结果输出对应人脸的用户信息，根据动作行为识别的结果输出对应该行为的命令数据。中央处理器，其接收所述指挥命令输入接口所输入的指挥命令，接收所述定位导航数据输入接口所获得的定位数据以及导航数据，接收所述图像识别单元所获得的用户信息以及对应的命令数据，接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，将所述解码后的高清视频数据进行视频压缩，输出压缩后的视频数据至高速存储单元；所述中央处理器还根据所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据相应的与后台数据处理中心进行通信，输出视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号。高速存储单元，其连接所述中央处理器，接收所述中央处理器中视频压缩后所输出的压缩后的视频数据，将对应的压缩后的视频数据分别进行存储。
可选的，上述车载终端，其中，所述高清视频输入接口包括并行的8路高清SDI输入接口，其连接有SDI均衡器，对所述高清视频数据进行图像均衡增强处理，将处理后的高清视频数据融入后端的视频解码模块；其中，所述视频解码模块选择为GS2971视频解码器。所述高速存储单元为具有4路mSATA接口的标准盘，每一路mSATA接口分别对应有2TB容量。
可选的，上述车载终端，其中，还包括4G通信模块，其连接在所述中央处理器与所述后台数据处理中心之间，所述4G通信模块具有MiniPCIE接口，用于将所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号实时上报至后台数据处理中心，并接收所述后台数据处理中心所下发的指挥命令数据。
可选的，上述车载终端，其中，所述中央处理器和图像识别单元之间直接通过8个BT656视频同步并行接口及辅助通信接口SPI，串口互联。
有益效果
本发明将图像采集设备所获得的高清视频数据经过解码和压缩之后通过mSATA接口存入高速存储单元实现对车辆行驶过程的监控与记录。配合4G通信模块，本发明还能够将车载终端连接至后台数据处理中心，由后台数据处理中心对其采集所获得的易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号实时进行处理，生成相应的指挥命令数据，包括视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号等至所述车载终端，实现对车辆行驶状态的远程监控。
为保证系统运行的稳定，本发明还进一步的将电源单元同时连接至两组输入电源实现对车载终端的供电。电源单元为保证终端供电稳定，设计有电源异常的切换机制，在任一电源异常电压低于门限阈值时进行电源切换，保证终端供电稳定。同时，为避免电源波动影响系统运行和中央处理器运算的准确度，本发明还进一步设计有“稳压+降压+保护”电路，保证电源稳定。
为保证本发明各类数据传输的稳定，本发明将高清视频输入接口设置为并行的8路高清SDI输入接口，选择具有4路mSATA接口的标准盘作为高速存储单元，设置CAN接口为2路，将视频解码模块和/或图像识别单元设计为能够通过RS485接口和RS232通信接口两种方式进行传输。由此，本发明通过上述的冗余设计，能够在系统任意部分异常时进行快速切换，保证系统整体运行不受影响，提高系统的抗干扰能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的车载终端系统组成示意图；
图2是本发明的车载终端的接口设计示意图；
图3是本发明的车载终端的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图1为根据本发明的一种车载终端，其包括：
高清视频输入接口，用于连接并接收图像采集设备，如SDI摄像头，所获取的高清视频数据；该接口包括8路高清SDI视频输入，均采用SDI均衡器进行图像均衡增强处理后融入后端的视频解码器GS2971，解码器通信可控制通过FPGA的SPI口进行；
易燃易爆检测输入接口，用于连接易燃易爆检测设备，接收易燃易爆检测数据；
车载电子信息输入接口，用于连接车辆总线，获取车载电子信息；
指挥命令输入接口，用于接收指挥命令；
定位导航数据输入接口，用于连接并接收定位导航单元所获取的定位数据以及导航数据；
视频解码模块，其连接所述高清视频输入接口，用于对高清视频输入接口所接收的高清视频数据进行解码；
图像识别单元，包括图像人脸识别模块和图像动作行为识别模块，其接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，分别用于根据该解码后的高清视频数据进行人脸识别和动作行为识别，根据人脸识别的结果输出对应人脸的用户信息，根据动作行为识别的结果输出对应该行为的命令数据；
中央处理器，其接收所述指挥命令输入接口所输入的指挥命令，接收所述定位导航数据输入接口所获得的定位数据以及导航数据，接收所述图像识别单元所获得的用户信息以及对应的命令数据，接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，将所述解码后的高清视频数据进行视频压缩，输出压缩后的视频数据至高速存储单元；所述中央处理器还根据所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据相应的与后台数据处理中心进行通信，输出视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号；处理器和FPGA可直接通过8个BT656视频同步并行接口及辅助通信接口SPI，串口互联；
高速存储单元，其连接所述中央处理器，接收所述中央处理器中视频压缩后所输出的压缩后的视频数据，将对应的压缩后的视频数据分别进行存储。其可采用带有mSATA接口的标准盘进行存储，共4个口，单口2TB容量。
参考图2，上述车载终端还通过4G通信模块连接有后台处理中心，构成一个车辆现场监测系统。该系统包括：多个如上任一所述的车载终端，还包括：
后台数据处理中心，其通过4G网络连接设置在不同车辆上的多个车载终端，所述后台数据处理中心用于：分别实时接收每一个所述车载终端上报的易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号，分别根据各车辆情况监测上述信号是否符合设定要求，在不符合时下发指挥命令数据至对应的车载终端；
所述车辆现场监测系统中的每一个所述车载终端还分别连接有：
图像采集设备，其设置在车辆上，连接该车辆上所设置的车载终端的高清视频输入接口，用于获取高清视频数据并将其输出值所述车载终端；
易燃易爆检测设备，其设置在车辆上，连接该车辆上所设置的车载终端的易燃易爆检测输入接口，用于实时监测易燃挥发物及爆炸物的状态，实时采集易燃易爆检测数据并上报至所述车载终端；
定位导航单元，其设置在车辆上，连接该车辆上所设置的车载终端的定位导航数据输入接口，用于进行GPS定位将其所获得的定位数据以及相应的导航数据输出至所述车载终端。
该系统下的各个终端按以下方式工作：
第一步，所述中央处理器启动加载，选取并行引导方式，外挂NAND FLASH，从片外加载启动4路mSATA接口、8路高清SDI输入接口、4G通信模块及其MiniPCIE接口；
第二步，采用Linux操作系统完成对所述中央处理器的初始化配置，根据外设的初始化函数初始化视频解码模块、图像识别单元、高速存储单元；
第三步，为4G通信模块、图像采集设备、易燃易爆检测设备、定位导航单元所对应的驱动程序提供独立的操作函数接口；
第四步，所述视频解码模块对高清视频输入接口所接收的高清视频数据进行解码；所述图像识别单元接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，然后根据该解码后的高清视频数据进行人脸识别和动作行为识别，根据人脸识别的结果输出对应人脸的用户信息，根据动作行为识别的结果输出对应该行为的命令数据；所述中央处理器将所述解码后的高清视频数据进行视频压缩，输出压缩后的视频数据至高速存储单元；所述中央处理器还根据所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据相应的通过所述4G通信模块与后台数据处理中心进行通信；所述高速存储单元接收所述中央处理器中视频压缩后所输出的压缩后的视频数据，将对应的压缩后的视频数据分别进行存储；
第五步，所述4G通信模块将所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号实时上报至后台数据处理中心，并接收所述后台数据处理中心所下发的指挥命令数据；
第六步，根据所述后台数据处理中心实时针对每一个所述车载终端上报的易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号，所下发的指挥命令数据输出相应的：视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号。
由此，本发明的系统能够实时监测车辆状态，相应的控制车辆并进行车辆运行数据的有效存储同步。
该系统下的每个车载终端分别按照如下的方式设计各个模块：
数据接入与标准化模块：主要实现车载易燃挥发物及爆炸物、导航定位等检测数据的实时接入；支持8路高清视频输入接口；
视频处理与分析模块：主要由视频解码模块和图像识别单元所构成的视频压缩控制主板实现。其作为本系统中车载终端的数据处理和控制核心，支持车载视频图像的智能化分析与异常行为预警；包括：①视频输入处理，主要完成视频数据解码；②视频压缩处理，完成视频H264压缩，压缩目的节省存储空间；③视频数据保存，视频数据完成分路保存。在一种方式下，该模块可通过海思处理器和FPGA处理器为核心的数据运算、图像压缩、存储、时钟、中断管理和逻辑控制电路单元实现；
大容量存储模块：支持图片、易燃挥发物及爆炸物、导航定位等检测数据的本地存储；其对车载视频、图片、易燃挥发物及爆炸物、导航定位等检测数据的本地存储时间≥48小时；硬盘存储容量≥8TB；硬盘必须具备抗震功能，采用工业级固态盘作为存储设备；存储通道≥2；其能够用于存储车载音视频、图片、XX挥发物及爆炸物、导航定位等检测数据的本地存储时间≥48小时；
无线通信模块：用于数据与平台间交互，支持视频图像的实时传输与调阅，以及异常行为、易燃挥发物及爆炸物、导航定位及异常轨迹等预警信息及车辆远程控制指令的实时传输；
应急通信模块：支持无线通信异常或中断等情况下，异常行为、易燃挥发物及爆炸物、导航定位及异常轨迹等预警信息的实时传输；
车辆远程限速与迫停：基于无线接入车辆限速或迫停指令，通过车辆CAN总线将控制指令传输给车速控制单元，实现车辆速度限制或迫停；
应急供电模块：包括电源单元，主要用于将两路+24V输入电源(包含1路备用电源)进行滤波、变换和管理，为其它设备和本身提供工作电源，并且能够检测在外部系统断电时自动切换到系统备用电源进行供电。支持在纵火、爆炸等典型恐怖袭击事件或其它类型事件导致车载供电系统受损情况下的应急供电，其内部带保护装置，防止过压、过流、短路、电源正负极反接等情况对主机的损坏，能够确保车载终端装备正常运行，有效获取事发时段的关键数据；该电源单元进行电源之间切换的原理是：采用电压监控芯片检测当系统电源电压是否低于某一门限阈值，当低于设定阈值是时启动切换控制电路将系统电源切换到备用电源，当系统电源高于设定门限值时恢复系统供电；
安全防护：通过科学的硬件设计、结构优化与选材，通过装备的外部防护，确保装备的耐震动、耐冲撞、耐高温等性能，可采用工业级固态盘作为存储设备。在发生爆炸、纵火、冲撞等恐怖袭击情况下，保证数据存储的稳定性与可靠性。
此外，为保证特殊环境下车载终端稳定可靠，还需要其能够耐震动、撞击：经受1公斤TNT炸药3米范围冲击波、不低于3米高处跌落硬盘数据可读取；耐高温：1100℃以下环境放置10分钟内部温度低于50℃；具备视频输出接口，用于本地监视；具备DDR接口，完成系统数据交换及程序运行的缓存；具备CAN接口，用于车载数据获取与控制指令传输，完成汽车电子信息传输；具备视频回放功能；工作电压范围：18V～32V；主机内部带保护装置，防止过压、过流、短路、电源正负极反接等情况对主机的损坏；额定工作电流保证在3A以内。
为达到上述要求，保证上述系统正常稳定运转，本发明还采取了以下一系列措施以保证系统稳定运行：
1、环境适应性措施
为满足淋雨、盐雾、霉菌、潮湿等要求，对结构件进行阳极化处理，对电路板进行三防处理；
元器件设计选择时应优先选工业级器件；
为满足使用温度、贮存温度和低气压要求，其工作温度范围-20℃～+70℃，贮存温度范围-40℃～+85℃。对于没有相应军品级的器件，则从工作温度范围-40℃～+85℃工业级芯片中选择设计，在环境应力试验中整机筛选；
为满足贮存寿命要求，元器件应按照贮存寿命不小于15年选用；
为满足可靠性指标，对于重要开出开入信号采用冗余设计等设计准则，整个电路设计应采用降额设计、容差设计和简化设计等；
为满足冲击、加速度和抗震性要求，电路板生产时采用点胶等方式做好质量较大元器件的固定措施；
2、可靠性设计措施
控制新技术比例不超过20％，大力借鉴类似型号的成熟技术和工艺，把风险降到最低；
做好环境适应性、测试性、综合保障性等设计工作，为可靠性服务；
对电路、结构、软件、硬件、工艺等进行设计评审；
对所有元器件进行故障模式分析和确认、筛选；
对单板、整机进行高低温、振动、电磁兼容等试验，根据试验结果修改完善设计。
3、维修性设计措施
设计串口程序加载功能，便于进行产品技术状态管理、控制软件升级和维护；
研制产品自动测试台；
收集故障器件、产品的故障模式和修复措施，对产品维修性模型进行复核和确认；
对产品技术规范、设计图纸、样机进行复核和评审；
对测试和维修人员进行设计相关培训。
4、测试性设计措施
专门研制板级自动测试台，对智能车载终端系统功能、接口和各项性能指标进行专门测试；
在电路设计中增加电源、模拟量采集电路的测试点；
PCB设计使得空间布局更便于仪器测试；
评审软硬件测试性设计；
收集测试数据，分析测试数据的分布规律以便发现设计和器件缺陷。
5、保障性设计措施
对元器件、原材料供应商进行综合考察，重要器件供应商不少于两家，以保证质量和可持续供货能力；
研制自动测试台，并进行相关评审、鉴定和验证，以便提高产品测试、维修能力；
对所使用的仪器、设备按规定进行检验和标定，以保证有效；
修改、评审、完善生产用的调试、老炼等工艺文件以及其它设计文档；
建立BGA返修工作站、X光机等设备，并安排专门培训，以提高焊接、检测和维修能力；
对测试、维修人员进行设计相关培训，以提高专业技术技能等。
6、安全性设计措施
6.1余度设计
对影响任务的功能应进行冗余设计；对安全关键性功能不能单独依靠控制软件来实现，如开关量接口控制，与硬件电路一起进行安全性设计。
6.2简化设计
在功能分析基础上，控制新技术的比例，选用成熟技术；软件功能设计优先选用成熟功能模块，提高软件的重用性；避免不必要的系统硬件或软件冗余，降低系统的复杂度；尽可能减少元器件、零部件等的规格、品种和数量等，把复杂度减少到最低程度。
6.3软件设计
按照GJB/Z 102-1997《软件可靠性和安全性设计准则》对控制软件的安全性进行设计；按照GJB/Z 142-2004《军用软件安全性分析指南》对控制软件的安全性进行分析和评估。
6.4安全性验证
针对可能引发安全性问题的故障源，在检测系统中专门设计多个系统容错性和安全性检测项目，对硬件、软件的安全性设计进行专门测试和验证。
7、电磁兼容性设计措施(适用时)
7.1方案设计
按照工作频率低、集成度高、带宽窄、低功耗、表贴的原则选择器件，按照便于滤波、便于屏蔽、抗干扰的原则布置器件。
7.2原理设计
按照车载电源电器性能进行电磁防护设计。接口电路要有必要的抗浪涌、抗车辆点火干扰、抗雷击、抗静电和滤波保护器件；具有耐电源极性反接性能、耐电源过电压性能、断电保护性能及低压保护性能。
高速信号串联电阻；采用单点共地的方式，隔离处理好大电流地、小电流地，模拟地、数字地，直流地、交流地等之间的连接关系；
做好电源电路的滤波设计，模拟电源、数字电源等不同组的电源之间应做好隔离、滤波。
7.3电缆设计
把电源线、信号线按功能分区，放到不同的连接器管脚上；重要差分线、串口收发线尽量绞在一起，尽量做到屏蔽；电源线、地线尽量采用多根，且地线数量不少于相应的电源线。
7.4PCB设计
对辐射电磁场较强的元件，以及对电磁感应较灵敏的元件，应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽，元件放置的方向应与相邻的印制导线交叉；尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起；对于会产生磁场的元件，如变压器、扬声器、电感等，布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割，相邻元件磁场方向应相互垂直，减少彼此之间的耦合。
本发明系统中，车载终端的主要控制电路可选择2种方案，一种是采用基于FPGA实现功能的方案，一种是基于选择第三方芯片厂商的现有方案。
两者方案比较如下：
1)基于FPGA灵活，可定制化程度高(在现有第三方芯片无法完成需求功能的前提下)，但购买成本高、研发周期长。
2)寻找第三方厂商能够满足现有需求功能的ASIC芯片。ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。同时开发周期短，成本较低。
3)能够寻找合适的ASIC芯片完成需求功能是比较经济方案。从可靠性，研发成本，开发周期，功耗等各方面都具备优势。
不论采取哪种方式实现，参考图2接口设计，该车载终端均具有：8路视频输入接口；视频数据存储的基于SATA3接口的固态盘设备及接口；1路视频监控输出接口；1路以太网数据传输接口，用于无线通信模块接口选择之一；UART接口，完成CAN总线接口转换及RS485接口转换；闪存接口，完成控制器程序部分保存及部分数据缓存；DDR接口，完成DDR加载而完成数据缓存及作为运行程序的内存载体。上述的各接口单元，是计算机内核与外部信息交互的协调、转换单元，能够实现视频压缩控制板内核与外部设备之间的信号调理、接口转换、功率驱动、环境隔离等。
系统接口分2层总线设计，其中I2C，SRAM，ROM，UART，GPIO，IR为低速接口部分。IR为红线收发接口，在方案中作为可选项。根据用户需求来决定设计与否。DMAC是DMA控制器，用于数据搬运。UART是串口通信接口，用于调试及接受用户命令输入。同时完成CAN总线接口的转换。ROM用于存放ROM程序，用于控制器启动时候主程序的搬移及启动程序中所需的最小驱动。SRAM用于存放主程序。DDR controller用于驱动外围DDR颗粒。SATA controller用于驱动外围SATA或者HDD等以SATA为接口的存储终端。USB host作为USB master用于外接USB存储设备。GMA controller用于驱动网络接口。NAND controller用于驱动外围Nandflash，其中NAND FLASH里面存放主程序。SFC，用于驱动外围带SPI接口的存储介质NORFLASH或者NAND FLASH，其中NOR FLASH或者NAND FLASH用于存放主程序。在此方案的实现中，存放主程序可以选择NAND controller或者SPI NOR Flash(SPI NAND Flash)。Videoinput用于摄像头数据输入。HDMI output可以用于视频数据输出。CVBS作用等同HDMIoutput。ARM process system作为控制器的核心处理单元，基于ARM11或者A9。Videocodec作为H264的压缩处理单元。AES作为加密单元处理模块，可以根据用户需求选择。主要完成对NAND写入数据的加密。
其中用于FPGA芯片或ASIC芯片所构成的中央处理器的2路CAN通信，由于海思处理器不支持CAN通信，应此通过单片机STM32F427IGH6进行CAN接口扩展。
该终端主要有由视频压缩控制主板+mSATA盘+4G模块构成。其中的4G模块采用广州移远通信EC20_CEFAG的全网通4G通讯模块，接口为MiniPCIE，内部通过USB2.0和串口进行通信。其中的视频压缩控制主板是数据处理和控制核心，主要包括以海思处理器和FPGA处理器为核心的数据运算、图像压缩、存储、时钟、中断管理和逻辑控制电路单元。电源单元主要用于将两路+24V输入电源(包含1路备用电源)进行滤波、变换和管理，为其它设备和本身提供工作电源，并且能够检测在外部系统断电时自动切换到系统备用电源进行供电。接口单元是计算机内核与外部信息交互的协调、转换单元，主要完成视频压缩控制板内核与外部设备之间的信号调理、接口转换、功率驱动、环境隔离等。
该终端内3路串口通过处理器自带的UART口进行通信，其中1路与FPGA通信用于寄存器配置等，电平为TTL电平；一路给图像算法板预留，用于图像算法板之间的通信控制，，接口为RS232，接口转换器采用MAX3232；还有一路为备用接口，通信接口为RS485，接口转换器采用MAX3485；
1路千兆以太网通信接口采用处理器自带的以太网接口，其外部的PHY采用RTL8211EG；
两路HDMI输出显示，由于华为海思HI3531A只支持一路HDMI直接输出，应此另一路通过转换后输出，输出编码器采用SII9022A；
音频接口，4路音频输入和2路音频输出采用TLV320AIC32IR芯片，该芯片支持6路单端音频输入和6路单端音频输出，同时也支持3对差分输入和4对差分输出，通信接口I2S和I2C。
开关量输入采用光耦隔离输入光耦采用TLP281-4，将24V电平转换成TTL电平与FPGA连接；
开关量输出采用用FPGA的TTL电平控制继电器或者MOS管输出24V/2A驱动信号，继电器采用HFD4/5或者IRF7424(PMOS)。
DDR3采用两片16位的4GBIT容量为IS43TR16256A-125KBLI的存储颗粒，共8GBIT；
NAND FLASH采用MT29F32G08ABAAAWP-IT芯片进行程序存储，容量32GBIT。
该终端其内设的软件，其开发环境为Linux3.10，采用C语言编写。FPGA开发环境为Vivado 16.4，采用Verilog语言编写，其按照如下的启动加载、初始化配置、外设驱动三部分方式运行实现对车辆状况的监测和管理：处理器启动加载选取并行引导方式，外挂NANDFLASH，从片外加载启动。串口、USB口、mSATA口、网口、GPIO、视频图像BT656输入及HDMI输出等由处理器实现，开关量、电源辅助控制接口等外设由FPGA实现扩展，处理器为核心控制部分。初始化配置采用Linux操作系统完成对处理器的初始化，各功能外设提供独立的初始化函数，功能外设的驱动程序提供独立的操作函数接口。
本发明基于业界主流的“处理器+FPGA”方案，将中央处理器和FPGA之间图像传输采用BT656接口同步互联，其它通信控制采用SPI，UART接口异步互联，软件采用C语言编写，将多个对外航插设置在主控板上实现与车辆各监测外设的互联。其中的处理器可选用华为海思HI3531A处理器用于视频图像压缩存储运算控制，支持H264视频压缩和解压，FPGA选用XILINX公司的低功耗高性能A7处理器XC7A200T676，实现视频图像预处理、辅助控制及接口扩展等。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种面向公共安全现场监测的车载终端，其特征在于，包括：
高清视频输入接口，用于连接并接收图像采集设备所获取的高清视频数据；
易燃易爆检测输入接口，用于连接易燃易爆检测设备，接收易燃易爆检测数据；
车载电子信息输入接口，用于连接车辆总线，获取车载电子信息；
指挥命令输入接口，用于接收指挥命令；
定位导航数据输入接口，用于连接并接收定位导航单元所获取的定位数据以及导航数据；
视频解码模块，其连接所述高清视频输入接口，用于对高清视频输入接口所接收的高清视频数据进行解码；
图像识别单元，包括图像人脸识别模块和图像动作行为识别模块，其接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，分别用于根据该解码后的高清视频数据进行人脸识别和动作行为识别，根据人脸识别的结果输出对应人脸的用户信息，根据动作行为识别的结果输出对应该行为的命令数据；
中央处理器，其接收所述指挥命令输入接口所输入的指挥命令，接收所述定位导航数据输入接口所获得的定位数据以及导航数据，接收所述图像识别单元所获得的用户信息以及对应的命令数据，接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，将所述解码后的高清视频数据进行视频压缩，输出压缩后的视频数据至高速存储单元；所述中央处理器还根据所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据相应的与后台数据处理中心进行通信，输出视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号；
高速存储单元，其连接所述中央处理器，接收所述中央处理器中视频压缩后所输出的压缩后的视频数据，将对应的压缩后的视频数据分别进行存储；
所述高清视频输入接口包括并行的8路高清SDI输入接口，其连接有SDI均衡器，对所述高清视频数据进行图像均衡增强处理，将处理后的高清视频数据融入后端的视频解码模块；其中，所述视频解码模块选择为GS2971视频解码器；
所述高速存储单元为具有4路mSATA接口的标准盘，每一路mSATA接口分别对应有2TB容量；
还包括4G通信模块，其连接在所述中央处理器与所述后台数据处理中心之间，所述4G通信模块具有MiniPCIE接口，用于将所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号实时上报至后台数据处理中心，并接收所述后台数据处理中心所下发的指挥命令数据；
车载终端通过4G网络连接设置有后台数据处理中心，所述后台数据处理中心用于：分别实时接收所述车载终端上报的易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号，分别根据各车辆情况监测上述信号是否符合设定要求，在不符合时下发指挥命令数据至对应的车载终端；
所述车载终端还分别连接有：
图像采集设备，其设置在车辆上，连接该车辆上所设置的车载终端的高清视频输入接口，用于获取高清视频数据并将其输出值所述车载终端；
易燃易爆检测设备，其设置在车辆上，连接该车辆上所设置的车载终端的易燃易爆检测输入接口，用于实时监测易燃挥发物及爆炸物的状态，实时采集易燃易爆检测数据并上报至所述车载终端；
定位导航单元，其设置在车辆上，连接该车辆上所设置的车载终端的定位导航数据输入接口，用于进行GPS定位将其所获得的定位数据以及相应的导航数据输出至所述车载终端；
所述车载终端按以下方式工作：
第一步，所述中央处理器启动加载，选取并行引导方式，外挂NAND FLASH，从片外加载启动4路mSATA接口、8路高清SDI输入接口、4G通信模块及其MiniPCIE接口；
第二步，采用Linux操作系统完成对所述中央处理器的初始化配置，根据外设的初始化函数初始化视频解码模块、图像识别单元、高速存储单元；
第三步，为4G通信模块、图像采集设备、易燃易爆检测设备、定位导航单元所对应的驱动程序提供独立的操作函数接口；
第四步，所述视频解码模块对高清视频输入接口所接收的高清视频数据进行解码；所述图像识别单元接收所述视频解码模块所输出的解码后的高清视频数据，然后根据该解码后的高清视频数据进行人脸识别和动作行为识别，根据人脸识别的结果输出对应人脸的用户信息，根据动作行为识别的结果输出对应该行为的命令数据；所述中央处理器将所述解码后的高清视频数据进行视频压缩，输出压缩后的视频数据至高速存储单元；所述中央处理器还根据所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据相应的通过所述4G通信模块与后台数据处理中心进行通信；所述高速存储单元接收所述中央处理器中视频压缩后所输出的压缩后的视频数据，将对应的压缩后的视频数据分别进行存储；
第五步，所述4G通信模块将所述易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号实时上报至后台数据处理中心，并接收所述后台数据处理中心所下发的指挥命令数据；
第六步，根据所述后台数据处理中心实时针对每一个所述车载终端上报的易燃易爆检测数据、车载电子信息、指挥命令、定位数据、导航数据、视频监控信号，所下发的指挥命令数据输出相应的：视频监控信号、紧急迫停信号、一键破窗信号或接触式车辆拦截信号。
2.如权利要求1所述的面向公共安全现场监测的车载终端，其特征在于，所述中央处理器和图像识别单元之间直接通过8个BT656视频同步并行接口及辅助通信接口SPI，串口互联。
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