CN201830383U - 一种远程高清实时无线音视频通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统，主要包括摄像机、视频服务器、发送端、中继端、接收端、天线、PC机、电源；带有音频的摄像机主要用于对现场的音视频数据进行采集，并将采集的信号传到视频服务器上，视频服务器将采集到音视频信号转换为能够被PC机接收和处理的信号，并通过发送端将信号发送出去，信号经过中继端的中转和放大后，最终被传到接收端，接收端将接收到的信号送到PC机中，PC机与远端控制中心通过通信光缆连接，远端控制中心可以通过通信光缆得到现场的音视频信号，并实现与现场的音视频实时通信；该系统无线传输距离非常远，信号稳定，传输速率快，能较好的解决控制中心与作业现场距离远的问题，便于控制中心及时了解现场的情况，采取相应的对策，解决突发事件，提高效率。

Description

一种远程高清实时无线音视频通信系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线通信系统，特别是一种远程高清实时无线音视频通信系统。

背景技术

随着信息社会的发展，人们对工业应用性音视频通信系统的要求越来越高，城市内有线网络虽然发达但其移动性差，传输设备不能及时布置到现场，另外除了城市内有线网络能够覆盖的地区外，大部分地区如在海上、山地、矿井、变电站，地下室等复杂的环境，无法实现有线网络的架设，这些地方就需要用到无线音视频通信技术。

无线音视频通信是指不用线缆，利用无线电波来传输视频、声音、数据等信号的监控系统，其分为：模拟无线通信和数字无线通信。模拟无线通信就是把音视频信号直接调制在微波的信道上，通过天线发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，然后再通过微波接收机解调出原来的视频信号。如果需要控制云台镜头，就在监控中心加相应的指令控制发射机，监控前端配置相应的指令接收机，这种应用方式适合一般监控点不是很多，需要中继也不多的情况下使用；数字无线通信就是先把音视频编码压缩，然后通过数字微波信道调制，再通过天线发射出去，接收端则相反，天线接收信号，微波解扩，音视频解压缩，最后还原模拟的视频信号，也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件，用电脑软件解压视频，而且电脑还支持录像，回放，管理，云镜控制，报警控制等功能；数字无线信道调制应用点比较多，环境比较复杂，需要加中继的情况多，应用点比较集中，可集中传输多路音视频，抗干扰能力比模拟的要好一点，现在较多的采用数字无线通信方式。

随着技术的进步现有的无线音视频传输系统也存在着明显的不足，主要有以下几个方面：

1)现有无线音视频通信系统数据传输距离短，受环境影响大，无法用于远程和恶劣环境的音视频通信；

2)现有无线音视频通信系统信道数量少，系统带宽窄，数据传输速率低，对于高清视频数据传输困难；

3)现有无线音视频通信系统主要采用一点对多点的星型模式，对于多点对多点的树状模型和网状模型实现较为困难；

4)现有无线音视频通信系统网络延时较大，网络通信协议安全较差，抗干扰能力不强，信号误码率高。

综上所述，由于无线音视频通信系统存在着诸多不足，因此需要一种适用范围广，传输距离远，数据传输最大的无线传输系统，使其能清晰准确的传输视频信号，保证音频的通信质量，确保无线信号的稳定传输，延时小；此外，还需对无线组网进行较好的规划，使之能将音视频信号传输的更远，效果更稳定。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述不足，而提供一种远程高清实时无线音视频通信系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种远程高清实时无线音视频通信系统，系统包括带有音频装置的摄像机、视频服务器、发送端、中继端、接收端、天线、PC机、电源；其特征在于：视频服务器将带有音频装置的摄像机采集的音视频信号转换成PC机接收和处理的信号，并将该信号传到发送端；发送端、中继端、接收端、PC机组成局域网，进行数据传输；PC机将接收到的音视频信号通过通信光缆传到远端控制中心，远程控制中心通过本地PC机中的控制界面实现与现场的实时音视频通信，系统根据各个节点建立的无线通道能量的强弱，及时调整发射功率。

其中，发送端、中继端和接收端都包括数据接口、控制器、收发电路、天线和电源模块；其中，数据接口采用符合TCP/IP协议的网络接口，收发电路有显示通信信号强弱的通信信号指示灯，天线采用高放大倍数的增益天线。

其中，发送端、中继端和接收端的数据接口用网线与PC机的网络接口连接，发送端、中继端和接收端的参数采用PC机访问局域网IP的方式对其进行设定。

其中，视频服务器是一种压缩并处理音视频数据的服务器，它由音视频输入接口、控制器、音视频编码器、音频解码器、音视频输出接口、电源模块构成。

其中，发送端、中继端、接收端采用无线通信方式，并采用802.11a/b/g/n无线局域网协议，与PC机一起组成局域网；其无线信号的调制方式采用MIMO-OFDM机制。

其中，接收端通过直连或服务器方式连到PC机上。

其中，发送端、视频服务器、摄像机、电源集成在头盔式单兵移动音视频发送部分中。

其中，头盔式单兵移动音视频发送部分包括头盔、照明灯、摄像机、耳机、麦克、设备包、视频服务器、发送端、电源、天线和报警按钮。

其中，照明灯和摄像机安装在头盔的两侧，头盔带有耳机，麦克连在耳机上，视频服务器、发送端、电源放在设备包内，天线连接在发送端，报警按钮连在视频服务器上，并伸出包外。

其中，发送端、中继端和接收端组成的无线网络采用星型和树型连接方式，中继端数量为零、一个或多个。

其中，视频服务器还能够传输报警信号和双向音频通信信号。

其中，PC机对无线音视频的显示界面采用IE或音视频控制软件的方式；显示界面采用人机对话方式，通过显示界面设置摄像机的参数和工作状态，显示介面接收并显示音视频信号和移动端的报警信号。

其中，报警信号经PC机处理后，表现为声音报警和图像报警；声音报警能够设置不同的声音和音量；图像报警显示报警发送端的编号以及报警地点。

其中，发送端能够传送所有PC机能够识别和处理的数字信号。

其中，系统的摄像机采用高清摄像机。

本实用新型的特征和优点在于该系统采用无线中继对信号进行续传，数据传输距离远，受环境影响小，能够用于远程和恶劣环境的音视频监控，具有较好的稳定性。

本实用新型的另一特征和优点在于该系统采用MIMO-OFDM机制信道数量多，系统有很宽的带宽，数据传输速率大，能够用于高清的视频数据传输。

本实用新型的再一特征和优点在于该系统无线网络组合方式较多，应用简单，组网速度快，并且可以根据实际需要转换组网方式。

本实用新型的又一特征和优点在于该系统网络延时较小，网络通信协议安全性高，抗干扰能力强，信号误码率低，图像清晰并且实时性好。

附图说明

图1是本实用新型的总体安装示意图；

图2是本实用新型的发送端、中继端和发送端原理图；

图3是本实用新型的视频服务器原理图；

图4是本实用新型的星型网络连接图；

图5是本实用新型的树型网络连接图；

图6是本实用新型的头盔式接收端结构图；

具体实施方式

本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统如附图所示，主要包括耳麦、摄像机、视频服务器、发送端、中继端、接收端、天线、PC机、电源。其中发送端、中继端和接收端相同，包括数据接口、控制器、收发电路、天线和电源模块；视频服务器是一种压缩、处理音视频数据的专用服务器，它由音视频输入接口、控制器、音视频编码器、音视频解码器、音视频输出接口、电源模块等构成。

如图1所示，本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统，主要包括耳麦、摄像机、视频服务器、发送端、中继端、接收端、天线、PC机。其工作过程主要是：摄像机将拍摄到的视频信号和麦克采集的音频信号，通过接口传送给视频服务器；视频服务器将得到的音视频信号进行编码和调制，调制成PC机接口可以接收的信号，再将该信号传到发送端；发送端将信号进行再调制加载到发射信号上发射出去；中继端是信号传输的中转装置，负责连接接收端和发送端，起着信号中转和再放大的作用；接收端负责将接收的信号进行解调，并将解调后的信号通过局域网方式传到PC机上，PC机将得到的音视频信号通过光缆传到远端的监控中心，用户可以在监控中心及时了解现场的情况，并通过音频对话指导现场的工作。

如图2所示，本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统中的发送端、中继端和接收端原理相同，大体包括数据接口、控制器、收发电路和供电模块。数据接口是与PC机和视频服务器进行网络连接的接口，是进行数字信号传输的通道；控制器是设备的控制中心，负责对设备基本功能进行控制和管理；收发电路主要功能是进行信号调制和解调、调制信号通过天线进行无线传输；电源模块是对设备进行供电装置。发送端、中继端和接收端是该系统的核心装置，是无线传输的环节，其通信协议符合802.11a/b/g/n通信协议，它们和PC机之间组成局域网通信，传送速率大，，信息安全性高，抗干扰能力强，信号延时小。在实际应用中，无线信号在发送端、中继端、接收端传输，其工作频率为2.4G和5.8G两个工作频段区，具体应用可以根据实际工作环境和地点进行选择。

如图3所示，本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统的视频服务器主要包括音视频输入接口、控制器、音视频编码器、音频解码器、电源模块。音视频输入接口是与摄像机和麦克连接的接口，将音视频信号送到控制器中进行处理；控制器是视频服务器的控制中心，负责将音视频进行存储和处理；音视频编码器是将接口传来的音视频信号进行处理，使之变成PC机可以接收和处理的音视频信号；音频解码器是将PC机输出的音频信号解码成耳机能够接收的音频信号；音视频输出接口是连接PC机和视频服务器的接口，是信号进出视频和PC机的通道；电源模块为视频服务器提供电源。视频服务器的作用是将摄像机输出的信号转换成PC机可以接收和处理的信号，并且视频服务器带有网络服务功能，可以与PC机组成局域网进行网络通信。

如图4所示，本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统中发送端、接收端可组成星型的网络连接方式，此种连接方式为接收端直接与发送端进行通信，即一个接收端与多个发送端进行通信。此种网络连接方式简单实用，安装方便，通信质量好，但其由于发送端直接与接收端通信，通信距离短，可以用于要求在30公里半径覆盖范围内的通信。

如图5所示，本发明所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统中发送端、中继端和接收端可组成树型的网络连接方式，此种连接方式通过中继端拓宽了接收端和发送端的通信距离，扩大了无线网络的覆盖范围。此种连接方式中继端可以为零个，一个和多个，根据实际的需求添加中继端的数量，其目的是扩大无线通信的范围，发送端可以在无线网路的覆盖范围内自由移动，并通过中继将信号最终传导接收端。此种连接方式通信距离远，具有良好的通信效果，增大了发送端的移动范围。

如图6所示，本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统中发送端、视频服务器和摄像机的一种组合方式，发送部分的组合方式有很多种，并不限于此种。该发送端应用于单兵移动的音视频传输应用中，主要包括：头盔1、照明灯2、摄像机3、耳机4、麦克5、设备包6、视频服务器7、发送端8、电源9、天线10和报警按钮11。照明灯2、摄像机3、耳机4和麦克5安转在头盔1上；视频服务器7、发送端8和电源9放在设备包6中，天线10与发送端8连接，并从包中伸出，报警按钮11与视频服务器相连，也伸出包外。头盔式发送方式的具体使用方法是现场人员将头盔1带在头上，设备包6背在身上，应用时将摄像头3对准要拍摄的场景，并通过耳机4、麦克5和远端的监控中心的人员现场通话，将现场的情景如实的反映给控制中心，控制中心得到现场的音视频资料后，对现场人员的行为进行指导，更好的完成现场的工作，如遇到紧急情况，现场人员可以按动报警按钮11，联络控制中心，采取紧急措施。该头盔式发送部分中的照明灯2和摄像机3都可以从头盔1上取下来，结合现场工作的实际需要，更好的将现场的音视频资料传到远端的控制中心。该头盔式发送部分携带方便，应用简单，易于移动，比较适合工作现场中单兵移动的音视频采集，此种方法大大拓宽该发明的应用范围，使之能够在现场的音视频采集中发挥更大的作用。发送部分的应用方式还有车载式移动通信方式等多种方式，并不局限于本文中所述的头盔式方式。

本实用新型所述的一种远程高清实时无线音视频通信系统主要包括带有音频装置的麦克、摄像机、视频服务器、发送端、中继端、接收端、PC机等，其核心通信部分为发送端、中继端、接收端，其通信协议采用802.11a/b/g/n无线通信协议，该系统中的发送端、中继端、接收端均带IP地址，并且在同一网段上，与PC机一起组成局域网，信息传输速度快，带宽大。该无线系统中信号的调制采用MIMO-OFDM(多输入多输出的正交频分复用)机制。该无线通信利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率；OFDM技术是多载波调制的一种，主要是指将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰，每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，从而可以消除符号间干扰。MIMO-OFDM能与任何调制和接入技术共同使用，执行过程简单。该系统的工作主要流程是：用带有音视频的摄像机对现场的音视频数据进行采集，并将采集的信号传到视频服务器上，视频服务器将采集到音视频信号转换为能够被PC机接收和处理的信号，并通过发送端将信号发送出去，信号经过中继端的中转和放大后，最终被传到接收端，接收端将接收到的信号送到PC机中，PC机与远端控制中心通过通信光缆连接，并通过光缆将音视频信号传到远端的控制中心，实现现场与控制中心的实时的音视频通信。该系统无线传输部分传输距离非常远，采用星型网络连接可以覆盖半径30公里的范围，采用树型网络连接方式覆盖面积将更远。该系统能较好的解决控制中心与作业现场距离远的问题，提供实时的现场资料，便于控制中心及时了解现场的情况，处理紧急事件，提高效率。

以上所述仅为本实用新型的优选并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种远程高清实时无线音视频通信系统，系统包括带有音频装置的摄像机、视频服务器、发送端、中继端、接收端、天线、PC机、电源；其特征在于：视频服务器将带有音频装置的摄像机采集的音视频信号转换成PC机接收和处理的信号，并将该信号传到发送端；发送端、中继端、接收端、PC机组成局域网，进行数据传输；PC机将接收到的音视频信号通过通信光缆传到远端控制中心，远程控制中心通过本地PC机实现与现场的实时音视频通信。

2.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：发送端、中继端和接收端都包括数据接口、控制器、收发电路、天线和电源模块；其中，数据接口采用符合TCP/IP协议的网络接口，收发电路有显示通信信号强弱的通信信号指示灯。

3.根据权利要求2所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：发送端、中继端和接收端的数据接口用网线与PC机的网络接口连接，发送端、中继端和接收端的参数采用PC机访问局域网IP的方式对其进行设定。

4.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：视频服务器是一种压缩并处理音视频数据的服务器，它由音视频输入接口、控制器、音视频编码器、音频解码器、音视频输出接口、电源模块构成。

5.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：发送端、中继端、接收端采用无线通信方式，并采用802.11a/b/g/n无线局域网协议，与PC机一起组成局域网；其无线信号的调制方式采用MIMO-OFDM机制。

6.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：接收端通过直连或服务器方式连到PC机上。

7.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：发送端、视频服务器、摄像机、电源集成在头盔式单兵移动音视频发送部分中。

8.根据权利要求7所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：头盔式单兵移动音视频发送部分包括头盔、照明灯、摄像机、耳机、麦克、设备包、视频服务器、发送端、电源、天线和报警按钮。

9.根据权利要求8所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：照明灯和摄像机安装在头盔的两侧，头盔带有耳机，麦克连在耳机上，视频服务器、发送端、电源放在设备包内，天线连接在发送端，报警按钮连在视频服务器上，并伸出包外。

10.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：发送端、中继端和接收端组成的无线网络采用星型或树型连接方式，中继端数量为零、一个或多个。

11.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：视频服务器 还能够传输报警信号和双向音频通信信号。

12.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：报警信号经PC机处理后，表现为声音报警和图像报警；声音报警能够设置不同的声音和音量；图像报警显示报警发送端的编号以及报警地点。

13.根据权利要求1所述的远程高清实时无线音视频通信系统，其特征在于：系统的摄像机采用高清摄像机。 

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