CN203279080U - 一种背负式高清无线视频终端 - Google Patents

Abstract

一种背负式高清无线视频终端，包括用于视频图像编码压缩、录像文件存储、GPS数据采集和网路数据通讯的单路视频服务器；与所述单路视频服务器的串口连接的GPS模块；与所述单路视频服务器的网口相连的具备无线语音通信功能的无线接入模块；以及分别与单路视频服务器、无线接入模块连接的显示器；所述显示器和所述单路视频服务器分别与车辆的供电系统连接。本实用新型的高集成性也大大减少了应急通信的设备数量，启动迅速，占用空间减小，更有利于应急通讯指挥的顺利进行。

Description

一种背负式高清无线视频终端

技术领域

本实用新型涉及应急通信指挥领域，特别是涉及一种背负式高清无线视频终端。

背景技术

随着应急范围不断的扩大，在应急通信指挥领域，对前端设备产生了越来越多的要求，由此引出了如国家频带划分、带宽利用率、窄带传输、宽带传输、GPS定位等诸多的问题，。

为了使应急通讯指挥顺利进行，我国工信部已经确定应急通信指挥使用了336-344MHz频段，解决了市场使用频段的混乱的问题。目前急需要解决的问题是无线覆盖范围、使用者的安全性、可移动性、在带宽有限的情况下实现视频和音频传输并保证图像质量、在带宽有限的情况下实现多路电话语音传输并保证质量、使用维护方便。

目前应急通信指挥领域的前端设备有COFDM设备、350兆数字集群设备、3G设备，上述这些设备分别具有各自的优点和缺点，例如，COFDM设备是单工设备，只能发射和接收图像和伴音，缺少对讲语音和电话语音功能；350兆数字集群设备是半双工设备，具有对讲语音功能，但图像传输能力非常的弱，不支持移动图像传输，也没有电话功能；3G设备是全双工设备，但在应急通讯领域又面临热点问题，同时它的视频传输带宽受到限制，传输不了D1或者1080p/720p视频。

无线视频通信应急指挥系统是一种采用340MHz无线频率为传输通道，以SCDMA为技术核心，基于IP架构的，为用户提供数据、视频、语音等多种应用方式的无线宽带系统。该系统使用了准4G技术，并采用智能天线技术，传输带宽高，覆盖范围广，并且基站使用宏蜂窝原理，有较高的绕射能力、支持非视距传输，但是，目前尚没有一种可以集合发射与接收图像和伴音，语音对讲和电话功能，图像传输能力强，支持移动图像传输，同时可以传输D1或者1080p/720p视频的功能，不会发生热点问题的背负式无线高清视频终端。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于应急通信指挥领域的，能够流畅地传输D1、1080p/720p格式的视频图像并支持电话语音、现场伴音、对讲语音的背负式无线高清视频终端。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的所提供的技术方案是：

一种背负式高清无线视频终端，包括：

用于视频图像编码压缩、录像文件存储、GPS数据采集和网路数据通讯的单路视频服务器；

与所述单路视频服务器的串口连接的GPS模块；

与所述单路视频服务器的网口相连的具备无线语音通信功能的无线接入模块；

分别与单路视频服务器、无线接入模块连接的显示器；

提供电能的电池模块。

进一步地，所述显示器为LED状态显示板。

进一步地，所述单路视频服务器包括SOC处理器，分别与所述SOC处理器相连的高清视频编码芯片，网络接口芯片，串口，存储器接口，分别与SOC处理器、高清视频编码芯片和网络接口芯片相连的电源模块，与所述网络接口芯片接连的网口，与所述高清视频编码芯片连接视频接口。

进一步地，所述无线接入模块为GTE398模块。

进一步地，所述无线接入模块上设置有电源接口，电话接口，网络接口和射频天线接口。

进一步地，所述单路视频服务器的软件平台采用嵌入式arm-linux系统。

进一步地，所述单路视频服务器的软件平台包括负责与中心服务器进行通讯，将各个模块的状态汇报给服务器，并接收从服务器发送过来的命令，将所述命令分发给各个软件模块去执行的主进程模块。

进一步地，所述各个软件模块包括用于提供实时音视频数据的网络媒体服务模块；

用于将获取的实时视频数据进行编码压缩，并将压缩后的实时视频数据放入共享内存中的视频编码模块；

用于创建本地录像文件，实时存储视频数据到存储设备的录像模块；

用于提供FTP登录服务的FTP服务模块；

用于提供远程登录服务的SSH服务模块；

用于设备与用户之间的交互界面的用户参数设置模块。

进一步地，所述各个软件模块还包括用于记录各个软件模块关键的运行信息的日志记录模块。

进一步地，所述单路视频服务器的软件平台还包括用于对各个软件模块进行监控，当监控到某一软件模块为异常状态时，对该软件模块进行重新启动的进程监控模块。

上述技术方案所提供的背负式高清无线视频终端，把视频传输；语音传输；GPS定位等多种功能集于一身，而且视频可以实时传输D1或1080p/720p画质的图像，支持1080p/720p高清数字信号输入与D1模拟信号输入兼容，并支持本地、异地存储；语音支持SIP协议；GPS支持轨迹跟踪；可高速移动，移动速度>180km/h。与其它应急技术相比具有组网灵活、具有高机动特性、多种功能于一身、保证通讯安全、图像效果清晰、覆盖距离远等有益效果。

且本实用新型的高集成性也大大减少了应急通信的设备数量，启动迅速，占用空间减小，转移方便，可移动作业，更有利于应急通讯指挥的顺利进行。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构框图；

图2，图3，图4，图5是本实用新型的又一实施例示意图；

图6是本实用新型的单路视频服务器的软件模块架构示意图；

图7是本实用新型的一实施例示意图；

图8，图9为本实用新型的又一实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本实用新型的详细说明中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1为本实用新型一实施例的结构框图，如图1所示，一种背负式高清无线视频终端，包括：用于视频图像编码压缩、录像文件存储、GPS数据采集和网路数据通讯的单路视频服务器；与所述单路视频服务器的串口连接的GPS模块；与所述单路视频服务器的网口相连的具备无线语音通信功能的无线接入模块；以及分别与单路视频服务器、无线接入模块连接的显示器；所述显示器和所述单路视频服务器分别与电池模块连接，通过电池模块给各个需要电能的模块提供电能。所述无线接入模块上设置有电源接口，电话接口，网络接口和射频天线接口。

上述的背负式高清无线视频终端设置有供背负的背负面以及背负机构，方便背负使用。

如图6所示，一种背负式高清无线视频终端中的单路视频服务器的软件平台采用嵌入式arm-linux操作系统，其网络通讯功能十分强大并且性能稳定可靠。驱动程序和应用程序都采用标准C语言编写，易于软件的移植。应用程序采用模块化设计方法，每个软件模块完成一个独立任务，各个软件模块间数据交互采用了共享内存和unix域socket实现，有利于软件的维护。下面详细介绍各个软件模块的具体功能：

主进程模块（ipmain）：主进程负责与中心服务器进行通讯，将各个模块的状态汇报给服务器，并接收从服务器发送过来的命令，将这些命令分发给各个软件模块去执行。设备一上电，ipmain主动连接中心服务器，连接上服务器后，主动将本机的重要信息发送给服务器，如设备的guid（全局唯一标示符）、安装地点、硬件信息和网络参数等。这个过程称为“设备注册”。注册过程中，设备和服务器之间会采用数字证书的认证方式，确保设备与服务器之间通讯的安全。注册上以后，ipmain每隔一段时间，发送心跳数据包给服务器，服务器认为设备仍然在线，同时再次进行数字证书的认证。另外，每次ipmain与服务器之间的数据交互都要经过口令的认证，每一条命令中都带有一个口令。如果服务器发送的命令中的口令不符，则ipmain将此命令丢弃不予处理。

网络媒体服务模块（rtimage）：这是一个为用户提供实时音视频数据的程序。rtimage启动后在一个固定的网络端口进行监听，服务器通过连接设备的这个网络端口获取实时的音视频数据，服务器与rtimage建立连接后要经过数字证书认证和口令认证。rtimage从共享内存中获取音视频数据，将它们包后发送给已建立连接的服务器。

视频编码模块（videoenc）：这是一个视频编码服务程序，用于将获取的视频数据进行编码压缩，压缩后的实时视频数据放入共享内存中。Videoenc启动后对硬件编码器按照设定好的编码格式和方法进行初始化。然后，创建共享内存，作为媒体数据存放的空间。videoenc从Hi3520A的视频采集口中循环获取视频数据，将数据放入编码器中进行编码压缩，压缩后的实时视频数据放入共享内存中。

录像模块（diskman）：负责创建本地录像文件，实时存储视频数据到存储设备。录像采用分段方式进行录制，录像文件的长度可以根据实际需要进行调整。diskman负责从共享内存中获取实时视频数据，将它们转换成视频文件，存放在存储设备中，当存储设备没有足够空间时，删除最老的录像文件，实现循环存储。另外，diskman还负责建立和管理录像文件的索引文件。磁盘中所有的录像文件在索引中都有记录，如果一个录像文件被删除了，其在索引文件中的信息也会被删除。用户可以通过查询该索引文件来检索设备上的录像文件。

FTP服务：提供FTP登录服务。用户可以通过FTP方式登录视频服务器，通过密码认证后，可以下载设备日志和录像文件。

SSH服务模块，用于提供远程登录服务，并确保信令的安全；技术人员能通过SSH方式远程登录设备，对设备进行维护和故障诊断；

日志记录模块：linux系统自带的服务程序，经过修改后专门负责记录各个软件模块关键的运行信息。

用户参数设置模块：设备与用户之间的交互界面。后台服务通过一个嵌入式boa服务程序和CGI程序来实现，前端页面通过html页面和javascript脚本编写，采用ajax技术，便于编写和维护，保持了各种浏览器的兼容性。用户可以使用浏览器来登陆设备的配置页面，对设备的参数进行配置和修改，如ip地址、编码方式、图像参数等等。设备中有一个配置文件，里面保存了所有的设备运行相关的各种参数。用户每一次用浏览器修改完设备参数后，CGI程序就会将修改后的参数存入配置文件中，并且会重新启动设备，设备将按照更改后的参数运行。

进程监控模块（watch_proc）：对系统中的关键软件模块进行监控，如ipmain、rtimage和videoenc等，确保这些软件模块正常运行，如果发现某个模块出现异常状态，就会重新启动该软件模块。此外，设备启动后watch_proc是最先启动的应用程序，它负责对系统进行初始化，加载硬件驱动模块，然后按照固定的先后顺序启动各个应用程序。watch_proc独立运行不受任何其他模块的影响，在后台对各个软件模块进行监控。

Watch_proc、FTP服务、SSH服务、参数设置模块这4个程序都独立运行，与其他应用程序没有数据交互。日志记录模块接收所有软件模块发来的日志信息，记录到日志文件中，该模块功能也相对独立，与其他软件模块没有互动的操作。

Ipmain作为主进程模块，除了负责对外的网络命令通讯以外，还负责内部与其他软件模块之间进行数据交互。ipmain从中心平台服务器接收命令数据包，然后将命令分发给相关的软件模块。每个软件模块都完成一个独立的任务，并能够实时接收ipmain发送过来的指令，调整其工作状态。任何一个软件模块出现故障，不会影响其它的软件模块的正常运转。

如图2至图5所示，单路视频服务器功能主要包括：视频图像编码压缩、录像文件存储、GPS数据采集和网络数据通讯。另外，网络视频服务器的电路板上还带有DC/DC电源转换模块，负责将电池输出的12V电源转换为3.3V和5V的电源分别给GPS模块和无线接入模块供电。

单路视频服务器的硬件部分主要由以下几个集成电路芯片组成：网络接口芯片（优选为RTL8211）、视频器AD芯片（优选采用NVP1118和GV7601）、SOC（system on chip）处理器（优选为Hi3520A）。整个系统拥有256MB内存，16MB的SPI-norflash存储器和8G的MIC-nandflash。Hi3520A内部集成了一个ARM Cortex-A9处理器和VENC编码器。Hi3520A处理器自带H.264CODEC，能够实现单路D1分辨率或单路1080p/720p的实时H.264、Motion JPEG高清视频编码。ARM Cortex-A9处理器负责网络数据通讯，串口通讯和外围电路控制等。另外，Hi3520A自身还带有SD卡控制器，这使得视频服务器可以连接SD卡存储器，用来存储录像文件。视频服务器带有10M/100M的网络接口，它可以通过有线/无线两种方式接入网络。此外，网络视频服务器能够实时接收GPS模块通过串口输出的导航定位数据，将这些定位数据通过无线接入模块发送到报警中心服务平台。

从外接标清摄像头发送过来的模拟视频数据先通过NVP1118进行模拟信号的AD转换，变成数字视频信号输入给Hi3520A。Hi3520A的VENC处理器将这些数据进行压缩编码，输出ES流数据到共享内存中，应用程序接收这些数据后转换成影音文件，存放在硬盘中，同时也将这些数据转换成可供网络传输的数据包发送到中心平台，从而实现了本地录像存储和实时视频传输的功能。

另外，外接高清摄像机发送过来的HD-SDI高清数字信号数据通过GV7601进行数字信号转换为BT.1120信号输入给Hi3520A。Hi3520A的VENC处理器将这些数据进行压缩编码，输出ES流数据到共享内存中，应用程序接收这些数据后转换成影音文件，存放在硬盘中，同时也将这些数据转换成可供网络传输的数据包发送到中心平台，从而实现了本地录像存储和实时视频传输的功能。

另外，在图1中可见，该视频终端的外部配有短接插头。这个插头将视频服务器的网口与无线接入模块的网口接通后，视频服务器就可以通过无线接入模块连接到无线网络。在系统测试过程中也可以将这个插头去掉，换上专用的转接电缆。这时，系统测试人员可以通过专用电缆分别与无线模块和视频服务器的以太网口相连接，方便对这两个核心模块进行单独测试。在图5中，Hi3520A通过I2C总线对NVP1118（GV7601）进行控制，数字视频数据是通过NVP1118（GV7601）的VDO口的8条(16条)并行数据线发送到Hi3520A。

本实用新型所提供的背负式无线高清视频终端，其中的无线接入模块用于将所述单路高清视频服务器接入无线网络，并具备无线语音通信功能。无线接入模块可以采用信威公司的GTE398模块，它能够有效的实现一路有线以太网口与340M无线网络的互通互联，并且具备无线语音通信功能。该模块外部带有一个电源接口，一个RJ11电话接口、一个RJ45网络接口和一个射频天线接口。如图7所示，GTE398的逻辑功能单元包括：射频收发信处理、模拟基带接口处理、数字基带数字信号处理与控制和电源管理等。包括CPU主处理器，电源模块，射频接口和数据缓冲模块，以太网接口模块。其中，CPU主处理器采用TI的单核处理器OMAP1621，其具有一个ARM926核和一个C55DSP核，同时包含JTAG、EMIFS、MPUIO、GPIO、MCBSP等接口。其中ARM核主要完成信令的处理、系统的控制等功能，DSP核主要完成基带信号的编码/解码、扩频/解扩、调制/解调、数据业务与信令的分解/合成等功能。电源模块主要完成向整板供电的功能，可以根据板上器件的供电要求提供多路合适的电源，3.3V/3V/1.5V。外部电源供电+5V输入，该+5V电源经1.5A的LDO产生4.4V电压的电源。射频接口和数据缓冲模块完成射频模拟信号的数模、模数转换，射频控制信号的产生，数据的缓冲和传输，包括AD9861、LC4256等芯片及电路。AD9861完成数字和模拟信号的相互转换；CPLD芯片LC4256主要完成数据的缓冲和对AD9861的控制功能，通过EMIFF接口与OMAP连接；射频控制接口使用OMAP的MCSI2接口，配置成四线SPI接口方式。以太网接口模块是GTE3与上位机传输数据的接口，提供符合IEEE802.3标准的双工以太网接口。采用的芯片LAN91C93是一款非PCI接口的全双工以太网接口芯片，支持IEEE802.3标准，片内有6K bytes的缓冲RAM，支持网口上的状态/检测指示灯的驱动。目前市场上大多数以太网接口芯片都采用PCI接口进行控制，不适用于OMAP1621，因此选用可通过16位数据线和控制线直接进行访问的LAN91C93。在本产品的应用中，单口视频服务器通过有线的RJ45网口与GTE398相连，GTE398将单口视频服务器接入专用的340M无线网络。该模块不仅有网络数据通讯的功能，还具有无线语音通讯的功能，用户可以将电话机与GTE398相连，拨打电话。语音通讯的功能包括对讲、群呼和组呼。此外，GTE398还具有业务分离的功能，即网络数据传输与语音通讯业务严格分开。当用户拨打电话的时候，不占用网络通讯的带宽。

本实用新型的GPS模块可以采用HOLUX公司的GR87模块，该模块带有两个串口，能够输出秒脉冲信号，二维定位精度约为10米。它的工作模式十分简单，上电后主动从串口1输出NMEA0138协议的GPS导航数据。该模块内部带有3V的锂电池，能够存储星历信息长达500小时。GR-87体积非常小巧，尺寸为25.4mm*25.4mm*7mm，而且重量只有8克。此外，它还非常省电，工作电流仅50mA。视频服务器与GPS模块直接通过单排6pin的电缆相连接。

作为本实用新型的一种实施例，本实用新型还可以设置电池模块，来进行紧急供电。如图8所示，电池模块可以是可充电电池组，可充电电池组由6个电芯组成，电芯优选的采用sanyo公司UR18650F锂电电池。每个电芯充满电后的电压为4.2V，正常电压为3.7V。电池组总的容量是12V24Ah。另外，如图9所示，该电池组内置了过充保护和过流保护电路，保护芯片采用专用芯片S8253B，避免电池在使用过程中受到不必要的损伤。电芯连接方式为：六个电芯，两两并联分为3组，再串联在一起组成一个大的电池组。

本实用新型的显示器优选采用LED状态显示板，作为本实用新型的一种实施例，LED状态显示板的上面带有3排，每排三个共9个LED灯。三个电池电量指示灯用来显示设备电池的电量。三个设备状态指示灯用来显示视频服务器的工作状态。三个无线信号强度指示灯用来显示无线接入模块的通讯信号强度。

本实用新型所提供的背负式无线高清视频终端，是一种便携式的支持高清编码的无线音视频终端，能够利用340M无线网络实时传输D1分辨率25帧每秒或1080P/720p分辨率25帧每秒的高清图像和双向语音数据，并且具有GPS定位功能。优点总结如下：

●采用专用的无线通讯模块，真正非视距传输，支持移动；

●无线专网支持业务分级，可传输语音、图像和实时数据；

●支持语音对讲、群呼、组呼；

●采用专用音视频编码芯片，视编码类型支持Motion JPEG、和H.264，图象分辨率支持CIF（352×288）、D1（720×576），1080p(1920x1080)最高编码帧率为每秒25帧；

●采用可充电的大容量电池供电，满负荷工作时间大于4小时；

●体积小携带方便；

●最大上行6.15Mbps的传输速率；

●发射功率32±2dBm EIRP。

相比于市场上其他同类产品，其的最大优点在于高效的视频处理器，高清的视频编码编码，高无线通讯带宽。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种背负式高清无线视频终端，其特征在于，包括

用于视频图像编码压缩、录像文件存储、GPS数据采集和网路数据通讯的单路视频服务器；

与所述单路视频服务器的串口连接的GPS模块；

与所述单路视频服务器的网口相连的具备无线语音通信功能的无线接入模块；

分别与单路视频服务器、无线接入模块连接的显示器；

以及提供电能的电池模块。

2.根据权利要求1所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述显示器为LED状态显示板。

3.根据权利要求1所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述单路视频服务器包括SOC处理器，

分别与所述SOC处理器相连的高清视频编码芯片，网络接口芯片，串口，存储器接口，

分别与SOC处理器、高清视频编码芯片和网络接口芯片相连的电源模块，

与所述网络接口芯片接连的网口，

与所述高清视频编码芯片连接视频接口。

4.根据权利要求3所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述无线接入模块为GTE398模块。

5.根据权利要求3所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述无线接入模块上设置有电源接口，电话接口，网络接口和射频天线接口。

6.根据权利要求1所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述单路视频服务器的软件平台采用嵌入式arm-linux系统。

7.根据权利要求1所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述单路视频服务器的软件平台包括负责与中心服务器进行通讯，将各个模块的状态汇报给服务器，并接收从服务器发送过来的命令，将所述命令分发给各个软件模块去执行的主进程模块。

8.根据权利要求7所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述各个软件模块包括用于提供实时音视频数据的网络媒体服务模块；

用于将获取的实时视频数据进行编码压缩，并将压缩后的实时视频数据放入共享内存中的视频编码模块；

用于创建本地录像文件，实时存储视频数据到存储设备的录像模块；

用于提供FTP登录服务的FTP服务模块；

用于提供远程登录服务的SSH服务模块；

用于设备与用户之间的交互界面的用户参数设置模块。

9.根据权利要求8所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述各个软件模块还包括用于记录各个软件模块关键的运行信息的日志记录模块。

10.根据权利要求7或8或9所述的背负式高清无线视频终端，其特征在于，所述单路视频服务器的软件平台还包括用于对各个软件模块进行监控，当监控到某一软件模块为异常状态时，对该软件模块进行重新启动的进程监控模块。

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