CN201937769U - 一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统，其包括用于将视频监控的控制命令进行BCH编码的BCH编码模块，与BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号并其加载到视频信号中的场消隐信号的逆程期间的加载单元，与加载单元通过单缆传输的信道相连的用于从视频信号中提取出加载的串行控制信号并将其转换为并行控制信号的提取单元，以及与提取单元相连的用于将所述并行控制信号进行BCH解码并输出所述控制命令的BCH解码模块。

Description

一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统

技术领域

本实用新型涉及广播电视技术领域，尤其是涉及一种新型的单缆传输综合数据业务的视频监控系统。

背景技术

自电视出现以来，电视技术一直处于不断的发展之中。从黑白电视到彩色电视，从模拟电视到数字电视，每一阶段都融入了伴随着时代发展的最新技术。电视分为广播电视和应用电视两大类：我们把用于广播的电视称为广播电视，其主要用途是作为大众传播媒介，向大众提供电视节目，丰富人们的文化生活；另一类广播电视之外的所有电视统称为应用电视，也称非广播电视（NBTV，NonBroadcasting Television）。应用电视作为具有明显应用特点的一类电视，常用于工业、交通、金融、医疗卫生和安防等领域，是现代化管理、监测和控制的重要手段。视频监控系统作为应用电视在监控领域的一个重要分支正得到迅速的发展。而视频监控是一个较为庞大和复杂的综合系统，功能众多，其所有功能都需控制中心来控制，因此如何最大限度的利用资源是重中之重。

电视信号中的场消隐期起初只是为了便于电视工作者插入测试信号，用于对电视网进行自动监测和校正播出质量，此后随着人们对其开发潜力的不断认识，逐渐发展成为了专门的场消隐期传输技术（简称VBI传输技术），该技术作为一种数据传输技术，是将各类数据或数字信号精确安插在场消隐期的空余资源中，并结合前向纠错算法，有效实现了数据或信号传输的完整性和稳定性。由于该技术是伴随着电视技术的不断发展而形成的，因此其主要应用于与电视相关的领域。

在广播电视领域中，国外利用电视场消隐期进行数据传送的工作已开展多年。自英国广播公司（BBC）与英国独立广播公司（IBA）合作研制出图文电视系统（Teletext）以来，VBI传输技术逐渐为各国所重视，诸如随后法国GSI公司研制的由电视信号携带数据包的DIDON数据广播系统、北美的隐蔽字幕电视广播以及美国公共广播系统（PBS）开发的National Datacast 系统都是以场消隐期为平台，以VBI传输技术为依托的数据传输系统。国内利用场消隐期传输数据除传统的图文电视外，主要以华中理工大学电信系所研制开发的电视电话会议自动回传系统和无线寻呼数据及新闻文稿传输系统为代表。

但在非广播电视领域中（亦称应用电视领域），目前国内将VBI传输技术与工程中的应用电视相结合的报道还为数不多。而视频监控系统作为应用电视领域中的一个重要分支正日益为人们所重视，社会对其需求与投入也越来越多。近两年来，国外一些大的电子公司诸如日本的松下公司等，其设计的监控系列产品已带有单一同轴电缆多信号传输功能的功能接口，随着产品的日渐普及，为VBI传输技术在国内监控领域中的推广提供了一个广阔的发展平台。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、适于在同一根电缆中同时传送视频图像和控制信号的单缆传输综合数据业务的视频监控系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统，包括：用于将视频监控的控制命令进行BCH编码的BCH编码模块，与BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号并其加载到视频信号中的场消隐信号的逆程期间的加载单元，与加载单元通过单缆传输的信道相连的用于从视频信号中提取出加载的串行控制信号并将其转换为并行控制信号的提取单元，以及与提取单元相连的用于将所述并行控制信号进行BCH解码并输出所述控制命令的BCH解码模块。

进一步，所述加载单元包括：与信源相连的数据加载模块，与所述BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号的第一单片机，与信源相连的用于分离出场消隐信号的第一同步分离器、与第一同步分离器相连的用于选出场消隐信号中的有效行的第一选行模块；第一选行模块与第一单片机相连，第一单片机与用于将所述控制命令加载至所述场消隐信号的逆程期间的数据加载模块相连，数据加载模块的综合数据输出端与所述信道相连。

进一步，所述提取单元包括：与所述信道相连的用于分离出场消隐信号的第二同步分离器和用于提取图像信号的数据提取模块，与所述第二同步分离器相连的用于选出场消隐信号中的有效行的第二选行模块，与该第二选行模块相连的用于将串行控制信号并将其转换为并行控制信号的第二单片机；该第二单片机的BCH解码信号输出端与所述BCH解码模块相连；数据提取模块的输出端经所述第二单片机与信宿相连。

进一步，所述信道为同轴电缆。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的单缆传输综合数据业务的视频监控系统，运用时分复用的方法，充分利用场消隐期间的有效资源，将控制信号在视频信号的通道上搭载运行，即将数据或控制信号精确加载在应用电视的25行场消隐期内，随视频信号一起在通道中传输，真正意义上实现了单缆传输综合数据业务。由于信号安插在场消隐期内，不影响应用电视的直接播放，不增加应用电视的传输带宽，也无需改动现有的应用电视设备和增加额外的信道，与一些现有的视频设备也易于配接。不仅很好的解决了传输线路的时延问题，更重要的是它从设备线路的精简设计到资源的充分利用上优化了传统的监控系统，丰富了监控系统的功能。（2）BCH编码模块和加载单元的功能是为视频监控的各种控制命令进行BCH编码，并将其转换为串行控制信号，运用时分复用的方法，将生成的串行控制信号准确加载到场的逆程期间；传输信道是以同轴电缆（特性阻抗为75Ω，电缆型号为RG—59）为载体进行视频信号的基带传输；提取单元和BCH解码模块的功能是从视频信号中提取出加载的串行控制信号，将其转换为并行控制信号后进行BCH解码，从而实现对终端的控制操作。

附图说明

图1为本实用新型的单缆传输综合数据业务的视频监控系统的结构框图。

具体实施方式

见图1，本实施例的单缆传输综合数据业务的视频监控系统包括：用于将视频监控的控制命令进行BCH编码的BCH编码模块，与BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号并其加载到视频信号中的场消隐信号的逆程期间的加载单元，与加载单元通过单缆传输的信道相连的用于从视频信号中提取出加载的串行控制信号并将其转换为并行控制信号的提取单元，以及与提取单元相连的用于将所述并行控制信号进行BCH解码并输出所述控制命令的BCH解码模块。

所述加载单元包括：与信源相连的数据加载模块，与所述BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号的第一单片机，与信源相连的用于分离出场消隐信号的第一同步分离器、与第一同步分离器相连的用于选出场消隐信号中的有效行的第一选行模块；第一选行模块与第一单片机相连，第一单片机与用于将所述控制命令加载至所述场消隐信号的逆程期间的数据加载模块相连，数据加载模块的综合数据输出端与所述信道相连。

所述提取单元包括：与所述信道相连的用于分离出场消隐信号的第二同步分离器和用于提取图像信号的数据提取模块，与所述第二同步分离器相连的用于选出场消隐信号中的有效行的第二选行模块，与该第二选行模块相连的用于将串行控制信号并将其转换为并行控制信号的第二单片机；该第二单片机的BCH解码信号输出端与所述BCH解码模块相连；数据提取模块的输出端经所述第二单片机与信宿相连。

要实现在同一根电缆中同时传送视频图像和控制信号，关键的问题在于如何避免控制信号对视频图像信号的干扰。其核心思想是在视频图像信号的场消隐期间传送控制信号，具体的设计指标为：1）、视频图像信号的场消隐期间共有25行，为了避免控制信号对场同步的干扰，同时考虑到传送的是16位控制信号，这里选用14行资源，即第8～21行（奇数场），以便完整的传输控制信号的高位和低位。2）、为了使行同步在场消隐期间不出现失步，同时避免对色同步脉冲的干扰，这里控制信号只能占用两个行同步脉冲之间64μS中的50μS左右。3）、本系统中每行传送一个字节的控制信号，即占用48μS，则每一位（bit）对应6μS，约相当于用166kb/s的高波特率传送控制信号。但每一场的大多数时间是在传送图像信号，控制信号仅占用到25/625                                               

1/25的时间。每一场实际上仅传送了14个字节，则每秒50场共传送700个字节。故实际上只相当于7008

5600 bit/s的波特率。

在生成加载单元中，控制信号通常加载在奇数场的第8至第21行或偶数场的第321至334行。由摄像机输出的全电视信号送入输入级后，一路送至同步分离电路，分离出行、场同步信号，并通过场同步脉冲实现对行计数器的控制，保证数据信号精确的加载在所需的行内；另一路视频信号则送至箝位电路，以保证控制信号与视频信号在同一电平上的正确叠加。

加载单元的工作流程为：1）、并行控制信号的生成：在视频监控系统中其终端控制通常包括：镜头控制、电动云台控制、摄像机电源控制、照明电源控制、刮雨器控制、防尘罩控制等一系列控制，而为了实现这些操作，需对各种控制功能进行相应的二进制编码，并按功能-键值-编码-BCH系统码的顺序流程予以实现，即通过键盘扫描程序将控制功能与键值相对应，并根据相应的查表程序得到对终端进行控制的系统编码。由于51系列的输入输出（I/O）线并不多，因此大多数的应用系统都需要扩展I/O接口。在本系统中由于P0口的8位二进制输入输出远不能满足键盘编码的输入，因此需选用可编程的RAM/IO扩展器8155扩展P0口。2）、串行控制信号的取得：若要以视频电缆为信道进行信号的传输，控制信号必须以串行的形式出现。因此必须将生成的并行控制信号进行并串转换形成串行控制信号，才能实现信号在选定位置上的加载和有线信道中的传输。3）、控制信号的加载：将已加载在准确位置上的控制信号与正程中的视频信号相叠加，形成最终的信号。由于时间上的精确控制，控制信号恰好加载在所需的行内，从而为后续的信号输出做好准备。

提取与解码的过程信号实际上是生成与加载过程的逆过程，其目的是为了在接收端将加载的控制信号检测出来，送至信号处理单元进行相应的处理。具体的工作流程为：1）、串行控制信号的提取：在终端视频信号共分两路，一路直接送至监视器或其它可示设备显示；另一路则送至信号提取电路。提取电路中同步分离和箝位的作用与加载电路中的相同，信号提取则通过电压比较法将加载的控制码提取出来，送至信号处理单元解码处理后实现对终端的控制操作。2）、控制信号的串并转换：在加载过程中，将控制信号进行并串转换是为了达到在视频电缆中进行串行传输的目的；而在接收端（即提取与解码模块）则恰恰相反，提取出的加载串行控制信号只是为后续的信号处理提供了一个良好的信源，若要最终实现对终端的控制操作，必须首先进行串并转换，得到相应的并行控制信号。3）、并行控制码的解码输出：由于在加载端程序指令较少，作为加载端外部中断输入波形的反相脉冲，其相邻两个下降沿的时间间隔约为128μs，相对于一条指令约几μs的执行时间来说，这个响应时间是宽余的。而在解码端，考虑到BCH解码的主程序和子程序的运行，随着程序指令成倍增多，若还以上述的下降沿时间间隔执行，会出现当前面的指令还未执行完，后续的指令已送到的情形，不利于解码的正常运行，为此有必要延长两个相邻下降沿的时间间隔。

由于控制信号在以同轴电缆为信道进行基带传输时易受到各种因素的干扰，会导致其在传输过程中产生误码，从而影响信号的提取质量。为了有效提高实时数据通信的可靠性，本系统以Peterson算法和Chien氏搜索算法为基础，将无线通信中常用的BCH编解码技术用于底层单片机级的信号传输中，在优化控制信号的传输线路和解决时延问题的同时，降低了信道传输过程中的误码率，实现了控制信号在场消隐期间的稳定传输。其中差错定位多项式系数的计算采用Peterson直接算法，差错定位及纠错的实现采用Chien氏搜索算法。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统，其特征在于包括：用于将视频监控的控制命令进行BCH编码的BCH编码模块，与BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号并其加载到视频信号中的场消隐信号的逆程期间的加载单元，与加载单元通过单缆传输的信道相连的用于从视频信号中提取出加载的串行控制信号并将其转换为并行控制信号的提取单元，以及与提取单元相连的用于将所述并行控制信号进行BCH解码并输出所述控制命令的BCH解码模块。

2.根据权利要求1所述的一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统，其特征在于：所述加载单元包括：与信源相连的数据加载模块，与所述BCH编码模块相连的用于将已完成BCH编码的所述控制命令转换为串行控制信号的第一单片机，与信源相连的用于分离出场消隐信号的第一同步分离器、与第一同步分离器相连的用于选出场消隐信号中的有效行的第一选行模块；第一选行模块与第一单片机相连，第一单片机与用于将所述控制命令加载至所述场消隐信号的逆程期间的数据加载模块相连，数据加载模块的综合数据输出端与所述信道相连。

3.根据权利要求1所述的一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统，其特征在于：所述提取单元包括：与所述信道相连的用于分离出场消隐信号的第二同步分离器和用于提取图像信号的数据提取模块，与所述第二同步分离器相连的用于选出场消隐信号中的有效行的第二选行模块，与该第二选行模块相连的用于将串行控制信号并将其转换为并行控制信号的第二单片机；该第二单片机的BCH解码信号输出端与所述BCH解码模块相连；数据提取模块的输出端经所述第二单片机与信宿相连。

4.根据权利要求1所述的一种单缆传输综合数据业务的视频监控系统，其特征在于：所述信道为同轴电缆。