悬挂式高清无线视频终端的制作方法

专利名称:悬挂式高清无线视频终端的制作方法
【专利摘要】一种悬挂式高清无线视频终端包括高清视频服务器、无线系统、电池系统、视频接入端和电控制板，其中高清视频服务器提供具有固态硬盘存储的网络视频录像机(NVR板)；无线系统包括无线路由器和无线接入模块(CPE板)；电池系统包括锂电池模块和充电适配器；无线路由器分别与无线接入模块(CPE板)、高清视频服务器(NVR板)和视频接入端(高清摄像机1080P)相连接；电控制板分别与无线路由器、无线接入模块(CPE板)和锂电池模块相连接。本实用新型提供的悬挂式高清无线视频终端，能够利用340MHz无线网络实时传输D1分辨率25帧每秒的标清图像，存储720p分辨率25帧每秒的高清图像和语音数据。
【专利说明】悬挂式高清无线视频终端

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及应急通信指挥领域，特别是涉及一种悬挂式高清无线视频终端。

【背景技术】
[0002]目前，在应急通信指挥领域前端设备，由于应急范围不断的扩大，由此产生了诸多的问题，例如:国家频带划分、带宽利用率、窄带传输、宽带传输。
[0003]由于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传输并保证图像质量、使用维护方便。
[0004]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，上述这些设备都有各自的有点和缺点，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 Dl或者720p视频。
[0005]McVics无线视频通信应急指挥系统是一种采用340MHzHz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，因此，需要一种使用于该系统的悬挂式无线视频终端。这种悬挂式终端可以方便的悬挂于电线杆等户外场所，扩大McVics无线网络的覆盖范围，为临时应对突发事件提供了有力的保障。而且，本设备还配置内部高容量锂电池，可以在无外接电源的情况下持续工作6个小时。
实用新型内容
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于McVics无线视频通信应急指挥领域的，且能够流畅地传输Dl格式视频图像，本地存储720p格式视频图像的悬挂式高清无线视频终端。
[0007]为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下:
[0008]一种悬挂式高清无线视频终端，包括高清视频服务器、无线系统、电池系统、视频接入端和电控制板，其中:
[0009]高清视频服务器提供具有固态硬盘存储的网络视频录像机(NVR板)；无线系统包括无线路由器和无线接入模块(CPE板)；电池系统包括锂电池模块和充电适配器，用于给高清视频服务器供电；
[0010]无线路由器分别与无线接入模块(CPE板)、高清视频服务器(NVR板)和视频接入端(高清摄像机1080P)相连接；电控制板分别与无线路由器、无线接入模块(CPE板)和锂电池模块相连接。
[0011]进一步地，高清视频服务器包括SOC处理器，以及连接在SOC处理器上的高清视频编码芯片、网络接口驱动芯片、串口、存储器接口(SD卡接口)、电源模块，网络接口驱动芯片接连网口，高清视频编码芯片连接视频接口 ；高清视频服务器通过网口与无线路由器相连。
[0012]进一步地，无线接入模块(CPE板)是CPE323模块。
[0013]进一步地，高清视频服务器的软件平台采用嵌入式arm-linux系统。
[0014]进一步地，高清视频服务器还包括嵌入式软件模块，嵌入式软件模块包括以下模块:
[0015]主进程模块，用于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；
[0016]网络媒体服务模块，用于提供实时音视频数据；
[0017]视频编码模块，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；
[0018]录像模块，用于创建本地录像文件，实时存储视频数据到存储设备；
[0019]FTP服务模块，用于提供FTP登录服务，用户能通过FTP方式登录视频服务器，通过密码认证后下载设备日志和录像文件；
[0020]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；
[0021]日志记录模块，用于记录各个软件模块关键的运行信息；
[0022]用户参数设置模块，用于设备与用户之间的交互界面；
[0023]进程监控模块，用于对软件模块进行监控，如果发现某个模块出现异常状态，就重新启动该软件模块。
[0024]进一步地，无线接入模块(CPE板)用于将高清视频服务器接入无线网络，并具备无线语音通信功能。
[0025]进一步地，无线接入模块(CPE板)还包括电源接口、网络接口、射频天线接口。
[0026]本实用新型提供的悬挂式高清无线视频终端的优点是把视频传输；语音传输；本地存储等多种功能集于一身，而且视频可以实时传输Dl画质的图像，支持720p高清数字信号输入，并支持本地存储；可户外固定安装，防水等级IP65。与其它应急技术相比具有组网灵活、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。

【附图说明】

[0027]图1是本实用新型提供的悬挂式高清无线视频终端系统框架图；
[0028]图2是本实用新型中高清视频服务器的系统框架图；
[0029]图3是本实用新型中高清视频服务器的网络部分电路示意图；
[0030]图4是本实用新型中高清视频服务器的高清编码芯片的电路图；
[0031]图5是本实用新型中高清视频服务器的软件架构示意图；
[0032]图6是本实用新型中CPE板逻辑功能框图；
[0033]图7是本实用新型中电池组连接原理图；
[0034]图8是电池组保护电路原理图。

【具体实施方式】
[0035]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0036]如图1所示，本实用新型提出的一种悬挂式高清无线视频终端，包括高清视频服务器、无线系统、电池系统、视频接入端和电控制板，其中:
[0037]高清视频服务器提供具有固态硬盘存储的网络视频录像机(NVR板)；无线系统包括无线路由器和无线接入模块(CPE板)；电池系统包括锂电池模块和充电适配器，用于给高清视频服务器供电；
[0038]无线路由器分别与无线接入模块(CPE板)、高清视频服务器(NVR板)和视频接入端(高清摄像机1080P)相连接；电控制板分别与高清视频服务器、无线接入模块(CPE板)和锂电池模块相连接。
[0039]在上述技术方案中，如图2所示，高清视频服务器包括SOC处理器(例如Η?3520Α)，以及连接在SOC处理器上的视频编码芯片(例如NVP1118)、网络接口驱动芯片(例如RTL8211)、串口、存储器接口(SD卡接口 )、电源模块，网络接口驱动芯片接连网口，视频编码芯片连接视频接口 ；高清视频服务器通过网口与无线路由器相连。
[0040]高清视频服务器是本实用新型的核心部件，其功能主要包括:视频图像编码压缩、录像文件存储。如图2、3、4、5所示，视频服务器硬件部分主要由以下几个集成电路芯片组成:网络接口驱动芯片RTL8211、视频器AD芯片NVP1118、S0C(system on chip)处理器Hi3520A。整个系统拥有 256MB 内存，16MB 的 SPI_norf Iash存储器和 8G 的MLC-nandflash。Hi3520A内部集成了一个ARM Cortex_A9处理器和VENC处理器。Hi3520A处理器自带H.264C0DEC，能够实现Dl分辨率或720p的实时H.264、Mot1n JPEG高清视频编码。ARMCortex-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，Η?3520Α自身还带有存储控制器，这使得视频服务器可以连接固态硬盘，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。
[0041]本实用新型提供的一种悬挂式高清无线视频终端工作时，从外接标清摄像头发送过来的模拟视频数据经由无线路由器到高清视频服务器，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。Η?3520Α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。
[0042]另外，外接高清摄像机发送过来的高清数字信号数据通过NVP1118进行数字信号转换为BT.1120信号输入给Hi3520A。Η?3520Α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。
[0043]另外，在图5中，Hi3520A通过I2C总线对NVP1118进行控制，数字视频数据是通过NVPl118的VDO 口的8条(16条)并行数据线发送到Hi3520A。
[0044]高清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。下面将参考图6详细介绍各个软件模块的具体功能:
[0045]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、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。
[0046]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。
[0047]视频编码模块videoenc:这是一个视频编码服务程序。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。
[0048]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。
[0049]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。
[0050]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；
[0051]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。
[0052]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javascrpit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。
[0053]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。
[0054]ffatch_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。
[0055]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。
[0056]所述无线接入模块(CPE板)用于将所述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(CPE板)可以采用信威公司的GTE323模块，它能够有效的实现一路有线以太网口与340MHz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RJll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，GTE323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。CPU主处理器采用TI的双核处理器0MAP1621，其具有一个 ARM926 核和一个 C5OTSP 核，同时包含 JTAG、EMIFS、MPU1、GP1、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0MAP1621，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，视频服务器通过有线的RJ45网口与GTE323相连，GTE323将视频服务器接入专用的340MHz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GTE323相连，拨打电话。语音通讯的功能包括对讲、群呼和组呼。此外，GTE323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。
[0057]锂电池模块可以是可充电电池组，如图8所示，可充电电池组由6个电芯组成，电芯采用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12V 24Ah。另外，如图8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。
[0058]电源转换板采用两片MP1484电源芯片，将12V分别转为9V和5V分别给无线路由器供电和CPE板供电；MP1484是一款输入范围在4.75V-18V，输出范围0.925V-20V可调电压。本项目采用12V输入，通过调试电路中R23、R24和R25的值，分别产生5V和9V电压。采集各板的状态信号，将信号送到LED显示灯显示。在控制板上做接插件，方便把硬盘指示灯和信号灯引出来到灯板上。输出一个大约40ms的脉冲信号，使CPE正常启动。NCP302和SN74LVC1G00构成的电源检测电路，实现输出为40ms的脉冲信号接在CPE上，控制CPE正常启动。
[0059]本实用新型是一种悬挂式的支持高清编码的无线音视频终端，能够利用340MHz无线网络实时传输Dl分辨率25帧每秒或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:
[0060](I)采用专用的无线通讯模块，真正非视距传输，支持移动；
[0061](2)McVics无线专网支持业务分级，可传输语音、图像和实时数据；
[0062](3)采用专用音视频编码芯片，视编码类型支持H.264，图象分辨率支持Dl (720 X 576)，720p (1280x720)最高编码帧率为每秒25帧；
[0063](4)采用可充电的大容量电池供电，满负荷工作时间大于6小时；
[0064](5)体积小携带方便；
[0065](6)最大上行2Mbps的传输速率；
[0066](7)发射功率 32±2dBm EIRP。
[0067]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，无线通讯。目前来看，市场上没有具备相同性能指标的同类产品。
[0068]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。
【权利要求】
1.一种悬挂式高清无线视频终端，其特征在于，包括高清视频服务器、无线系统、电池系统、视频接入端和电控制板，其中: 所述高清视频服务器提供具有固态硬盘存储的网络视频录像机；所述无线系统包括无线路由器和无线接入模块；所述电池系统包括锂电池模块和充电适配器，用于给所述高清视频服务器供电； 所述无线路由器分别与所述无线接入模块、所述高清视频服务器和所述视频接入端相连接；所述电控制板分别与所述无线路由器、所述无线接入模块和所述锂电池模块相连接。2.根据权利要求1所述的悬挂式高清无线视频终端，其特征在于，所述高清视频服务器包括SOC处理器，以及连接在所述SOC处理器上的高清视频编码芯片、网络接口驱动芯片、串口、存储器接口、电源模块，所述网络接口驱动芯片连接网口，所述高清视频编码芯片连接视频接口 ；所述高清视频服务器通过所述网口与所述无线路由器相连。3.根据权利要求1所述的悬挂式高清无线视频终端，其特征在于，所述无线接入模块是CPE323模块。4.根据权利要求1所述的悬挂式高清无线视频终端，其特征在于，所述无线接入模块用于将所述高清视频服务器接入无线网络，并具备无线语音通信功能。5.根据权利要求4所述的悬挂式高清无线视频终端，其特征在于，所述无线接入模块还包括电源接口、网络接口、射频天线接口。
【文档编号】H04N5-76GK204272291SQ201420599564
【发明者】秦可知, 梁辰 [申请人]北京国通创安报警网络技术有限公司