一种基于太赫兹通信的监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于监控领域，提供一种基于太赫兹通信的监控系统，所述监控系统包括摄像机、接入交换机、汇聚交换机及核心交换机；多个所述摄像机通过五类网线对应连接一个所述接入交换机，多个所述接入交换机通过五类网线对应连接一个所述汇聚交换机，多个所述汇聚交换机通过太赫兹波与一个所述核心交换机无线通信。本发明通过采用太赫兹波来实现监控系统的核心交换机与多个汇聚交换机之间的数据传输，可有效提高通信效率、改善通信质量，使监控系统的高层交换机端口能够连接更多的视频管理设备、扩展更多的监控业务并且可有效减少布线数量。
【专利说明】
一种基于太赫兹通信的监控系统
技术领域
[0001]本发明属于监控领域，尤其涉及一种基于太赫兹通信的监控系统。
【背景技术】
[0002]安防监控系统是利用视频技术探测和监视设防区域，以实时显示、记录设防区域的图像的电子系统或网络。在大型的安防监控系统中，通常采用成百上千路网络摄像机，根据用户的监控管理要求对摄像机进行分级管理以实现对商务楼宇、大型社区、工厂等区域的监控。
[0003]然而，现有的安防监控系统通常采用五类网线来传输摄像机拍摄的监控数据，导致当摄像机数量较多或者选用高分辨率的摄像机进行监控时，由于数据量过大而使得数据的传输效率降低并且布线复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于太赫兹通信的监控系统，旨在解决现有的安防监控系统通常采用五类网线来传输摄像机拍摄的监控数据，导致当摄像机数量较多或者选用高分辨率的摄像机进行监控时，由于数据量过大而使得数据的传输效率降低并且布线复杂的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种基于太赫兹通信的监控系统，所述监控系统包括摄像机、接入交换机、汇聚交换机及核心交换机；
[0006]多个所述摄像机通过五类网线对应连接一个所述接入交换机，多个所述接入交换机通过五类网线对应连接一个所述汇聚交换机，多个所述汇聚交换机通过太赫兹波与一个所述核心交换机无线通信；
[0007]所述接入交换机获取与其连接的摄像机拍摄的监控数据，并进行编码和调制处理为第一中频信号输出给与其连接的汇聚交换机;所述汇聚交换机输入与其连接的接入交换机输出的第一中频信号，并进行混频处理为第一太赫兹射频信号发射给与其无线通信的核心交换机;所述核心交换机接收与其无线通信的汇聚交换机发射的第一太赫兹射频信号，并进行混频、解调和解码处理得到所述监控数据。
[0008]优选的，所述接入交换机包括编码调制模块；
[0009]所述编码调制模块获取与所述接入交换机连接的摄像机拍摄的监控数据，并进行编码和调制处理为第一中频信号输出给与所述接入交换机连接的汇聚交换机。
[0010]优选的，所述编码调制模块包括信源编码单元和与所述信源编码单元连接的调制单元；
[0011]所述信源编码单元将与所述接入交换机连接的摄像机拍摄的监控数据进行编码处理后输出给所述调制单元，所述调制单元将编码处理之后的监控数据进行调制处理得到所述第一中频信号。
[0012]优选的，所述汇聚交换机包括太赫兹发射机；
[0013]其中，所述太赫兹发射机包括依次连接的第一本振信号滤波器、第一次谐波混频器和第一射频信号滤波器；
[0014]所述第一本振信号滤波器接入第一本振信号，并进行滤波处理后输出给所述第一次谐波混频器;所述第一次谐波混频器将滤波后的第一本振信号和所述汇聚交换机输入的第一中频信号进行混频处理为第一太赫兹射频信号，并输出给所述第一射频信号滤波器；所述第一射频信号滤波器对所述第一次谐波混频器输出的第一太赫兹射频信号进行滤波后发射给与所述汇聚交换机无线通信的核心交换机。
[0015]优选的，所述第一本振信号滤波器和所述第一射频信号滤波器均为带通滤波器。
[0016]优选的，所述太赫兹发射机还包括依次连接的第一倍频器、第一放大器、第一本振信号隔离器以及依次连接的第一低噪放大器和第一射频信号隔离器，所述第一本振信号隔离器的输出端接所述第一本振信号滤波器的输入端，所述第一低噪放大器的输入端接所述第一射频信号滤波器的输出端；
[0017]所述第一本振信号依次经所述第一倍频器、所述第一放大器和所述第一本振信号隔离器的倍频、放大和隔离处理后输出至所述第一本振信号滤波器，所述第一射频信号滤波器滤波后输出的第一太赫兹射频信号依次经所述第一低噪放大器和所述第一射频信号隔离器的放大和隔离处理后发射给与所述汇聚交换机无线通信的核心交换机。
[0018]优选的，所述核心交换机包括太赫兹接收机以及与所述太赫兹接收机连接的解调解码模块；
[0019]其中，所述太赫兹接收机包括第二本振信号滤波器和与所述第二本振信号滤波器连接的第二次谐波混频器；
[0020]所述第二本振信号滤波器接入第二本振信号，并进行滤波处理后输出给所述第二次谐波混频器;所述第二次谐波混频器将滤波后的第二本振信号和与所述核心交换机无线通信的汇聚交换机发射的第一太赫兹射频信号进行混频处理为第二中频信号，所述解调解码模块将所述第二中频信号进行解调和解码处理得到监控数据。
[0021 ]优选的，所述解调解码模块包括第二解调单元和与所述第二解调单元连接的第二解码单元；
[0022]所述第二解调单元将所述太赫兹接收机输出的第二中频信号进行解调处理后输出给所述第二解码单元，所述第二解码单元将解调处理之后的第二中频信号进行解码处理得到所述监控数据。
[0023]优选的，所述第二本振信号滤波器为带通滤波器。
[0024]优选的，所述太赫兹接收机还包括依次连接的第二倍频器、第二放大器、第二本振信号隔离器以及依次连接的第二低噪放大器和第二射频信号隔离器，所述第二本振信号隔离器的输出端接所述第二本振信号滤波器的输入端，所述第二低噪放大器的输入端接所述第二次谐波混频器；
[0025]所述第二本振信号依次经所述第二倍频器、所述第二放大器和所述第二本振信号隔离器的倍频、放大和隔离处理后输出至所述第二本振信号滤波器，与所述核心交换机无线通信的汇聚交换机发射的第一太赫兹射频信号依次经所述第二低噪放大器和所述第二射频信号隔离器的放大和隔离处理后、输出至所述第二次谐波混频器。
[0026]本发明与现有技术相比，其有益效果在于:
[0027]通过采用太赫兹波来实现监控系统的核心交换机与多个汇聚交换机之间的数据传输，可有效提高通信效率、改善通信质量，使监控系统的高层交换机端口能够连接更多的视频管理设备、扩展更多的监控业务并且可有效减少布线数量。
【附图说明】
[0028]图1是本发明实施例一提供的基于太赫兹通信的监控系统的结构框图；
[0029]图2是本发明实施例一提供的基于太赫兹通信的监控系统的应用示意图；
[0030]图3是本发明实施例二提供的基于太赫兹通信的监控系统的结构框图；
[0031 ]图4是本发明实施例二提供的太赫兹发射机的结构框图；
[0032]图5是本发明实施例二提供的太赫兹接收机的结构框图；
[0033]图6是本发明实施例三提供的太赫兹发射机的结构框图；
[0034]图7是本发明实施例三提供的太赫兹接收机的结构框图；
[0035]图8是本发明实施例四提供的接入交换机的结构框图；
[0036]图9是本发明实施例四提供的核心交换机的结构框图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0038]实施例一:
[0039]如图1所示，本实施提供的基于太赫兹通信的监控系统，包括摄像机10、接入交换机20、汇聚交换机30及核心交换机40。
[0040]多个所述摄像机10通过五类网线对应连接一个接入交换机20，多个接入交换机20通过五类网线对应连接一个汇聚交换机30，多个汇聚交换机30通过太赫兹波与一个核心交换机40无线通信。
[0041 ]在具体应用中，摄像机10、接入交换机20、汇聚交换机30及核心交换机40的数量可以根据实际的监控区域的大小和其他监控要求具体设定，在一些情况下，摄像机10、接入交换机20、汇聚交换机30的数量均可以是一个或二个并不局限于多个，核心交换机40的数量也可以是二个或多个。
[0042]接入交换机20获取与其连接的摄像机10拍摄的监控数据，并进行编码和调制处理为第一中频信号输出给与其连接的汇聚交换机30;汇聚交换机30输入与其连接的接入交换机20输出的第一中频信号，并进行混频处理为第一太赫兹射频信号发射给与其无线通信的核心交换机40;核心交换机40接收与其无线通信的汇聚交换机20发射的第一太赫兹射频信号，并进行混频、解调和解码处理得到所述监控数据。
[0043]在具体应用中，核心交换机40获取用户输入的控制信号，并通过无线信号发射设备发射给与其无线通信的汇聚交换机30;汇聚交换机30接收与其无线通信的核心交换机40发射控制信号，输出给与其连接的接入交换机20;接入交换机20输入与其连接的汇聚交换机30输出的控制信号并输出给与其连接的摄像机10。
[0044]本发明中默认采用无线通信方式通信的核心交换机和汇聚交换机等设备包括用于接收和发射无线信号的天线，本实施中不作具体描述。在本实施例中，采用0.14THZ环焦极化天线，其增益为51dB，天线抛物面直径为320mm，接口为WR6矩形波导。
[0045]本实施例通过采用太赫兹波来实现监控系统的核心交换机与多个汇聚交换机之间的数据传输，可有效提高通信效率、改善通信质量，使监控系统的交换机端口能够连接更多的摄像机、扩展更多的监控业务并且可有效减少布线数量。
[0046]如图2所示，是本实施例提供的基于太赫兹通信的监控系统在具体应用中的应用示意图。
[0047]本实施例中，设定所述监控系统应用于包括多座建筑物的监控区域，每座建筑物包括多个楼层，本实施中为了示意方便仅示出三座建筑物，并具体示出其中一座建筑的三个楼层中的摄像机、接入交换机和汇聚交换机的设置情况。
[0048]如图2所示，第一座建筑物的一层、二层和N层均设置有多个摄像机(本实施例中为了示意方便仅在每次示出六个摄像机)，每层楼的摄像机均通过五类网线与设置在该层楼的接入交换机连接，一层、二层和N层的接入交换机则通过五类网线与设置在第一座建筑物一层的汇聚交换机连接，第二座和第N座建筑物中的摄像机、接入交换机和汇聚交换机的设置情况与第一座类似；
[0049]多座建筑物的汇聚交换机均通过太赫兹通信方式将整座建筑的所有摄像机拍摄的监控数据发射给位于监控中心的核心交换机，以使监控中心的工作人员可以通过核心交换机对多座建筑物进行监控；
[0050]在具体应用中当监控中心的工作人员想要对多座建筑物中的摄像机进行控制时，可通过核心交换机发射无线控制信号给多座建筑物中的汇聚交换机，再由汇聚交换机通过五类网线传输给各楼层的接入交换机，最终通过接入交换机传输给相应的摄像机，以实现对摄像机的控制。
[0051 ] 实施例二:
[0052]如图3所示，在本实施例中，接入交换机20包括编码调制模块21，汇聚交换机30包括太赫兹发射机31，核心交换机40包括太赫兹接收机41和与太赫兹接收机41连接的解调解码模块42。
[0053]如图4所示，在本实施例中，太赫兹发射机31包括依次连接的第一本振信号滤波器311、第一次谐波混频器312和第一射频信号滤波器313。
[0054]如图5所示，在本实施例中，太赫兹接收机41包括第二本振信号滤波器411和与第二本振信号滤波器411连接的第二次谐波混频器412。
[0055]在一实施例中，所述第一本振信号滤波器、所述第一射频信号滤波器和所述第二本振信号滤波器均为带通滤波器。
[0056]在本实施例中，汇聚交换机30将摄像机10拍摄的监控数据发射给核心交换机40的原理如下:
[0057]编码调制模块21获取与接入交换机21连接的摄像机10拍摄的监控数据，并进行编码和调制处理为第一中频信号输出给与接入交换机20连接的汇聚交换机30;
[0058]所述第一本振信号滤波器接入第一本振信号，并进行滤波处理后输出给所述第一次谐波混频器;所述第一次谐波混频器将滤波后的第一本振信号和所述汇聚交换机30输入的第一中频信号进行混频处理为第一太赫兹射频信号，并输出给所述第一射频信号滤波器;所述第一射频信号滤波器对所述第一次谐波混频器输出的第一太赫兹射频信号进行滤波后发射给与汇聚交换机30无线通信的核心交换机40;
[0059]所述第二本振信号滤波器接入第二本振信号，并进行滤波处理后输出给所述第二次谐波混频器;所述第二次谐波混频器将滤波后的第二本振信号和与核心交换机40无线通信的汇聚交换机30发射的第一太赫兹射频信号进行混频处理为第二中频信号，所述解调解码模块将所述第二中频信号进行解调和解码处理得到监控数据。
[0060]本实施例中第一、第二只是为了对不同设备中原理和结构相同的部件进行区分，并不具备实质含义。
[0061]在具体应用中，汇聚交换机也可以包括太赫兹接收机，用于接收其他太赫兹发射机发送的太赫兹信号，其工作原理与上述太赫兹接收机相同；核心交换机也可以包括太赫兹发射机，用于向其他太赫兹接收机外发射太赫兹信号，其工作原理与上述太赫兹发射机相同。
[0062]本实施例中的次谐波混频器为基于肖特基二极管的0.14THZ二次谐波混频器，其上变频损耗为7dB，下变频损耗为13dB，带宽为1GHz ;太赫兹发射机和太赫兹接收机输入的本振信号的频率为32.4GHz，功率为-5dBm;输入的中频信号的频率为6GHz，功率为_5dBm;输出的中频信号的中心频率分别为135.6GHz和123.6GHz (带宽均为3.6GHz)的上下边带。
[0063]实施例三:
[0064]如图6所示，在本实施例中，太赫兹发射机31还包括依次连接的第一倍频器314、第一放大器315、第一本振信号隔离器316以及依次连接的第一低噪放大器317和第一射频信号隔离器318，第一本振信号隔离器316的输出端接所述第一本振信号滤波器311的输入端，所述第一低噪放大器317的输入端接所述第一射频信号滤波器313的输出端。
[0065]所述第一本振信号依次经所述第一倍频器314、所述第一放大器315和所述第一本振信号隔离器316的倍频、放大和隔离处理后输出至所述第一本振信号滤波器311，所述第一射频信号滤波器313滤波后输出的第一太赫兹射频信号依次经所述第一低噪放大器317和所述第一射频信号隔离器318的放大和隔离处理后发射给与汇聚交换机30无线通信的核心交换机40。
[0066]如图7所示，在本实施例中，所述太赫兹接收机41还包括依次连接的第二倍频器413、第二放大器414、第二本振信号隔离器415以及依次连接的第二低噪放大器416和第二射频信号隔离器417，所述第二本振信号隔离器415的输出端接所述第二本振信号滤波器411的输入端，所述第二低噪放大器416的输入端接所述第二次谐波混频器412的输入端。
[0067]所述第二本振信号依次经所述第二倍频器413、所述第二放大器414和所述第二本振信号隔离器415的倍频、放大和隔离处理后输出至所述第二本振信号滤波器411，与所述核心交换机40无线通信的汇聚交换机30发射的第一太赫兹射频信号依次经所述第二低噪放大器417和所述第二射频信号隔离器416的放大和隔离处理后、输出至所述第二次谐波混频器412。
[0068]本实施例中，通过对信号进行倍频、放大和隔离处理，可有效提高信号质量、降低损耗。
[0069]实施例四:
[0070]如图8所示，在本实施例提供的基于太赫兹通信的监控系统中，编码调制模块21包括信源编码单元211和与所述信源编码单元211连接的调制单元212。
[0071]如图9所示，在本实施例提供的基于太赫兹通信的监控系统中，解调解码模块42包括解调单元421和与所述解调单元421连接的解码单元422。
[0072]信源编码单元211将与所述接入交换机20连接的摄像机10拍摄的监控数据进行编码处理后输出给所述调制单元212，所述调制单元212将编码处理之后的监控数据进行调制处理得到所述第一中频信号。
[0073]解调单元421将所述太赫兹接收机41输出的第二中频信号进行解调处理后输出给所述解码单元422，所述解码单元422将解调处理之后的第二中频信号进行解码处理得到所述监控数据。
[0074]在具体应用中，信源编码单元211对摄像机10拍摄的监控数据进行RS(204，188)信源编码，单帧编码长度为2Mbit调制单元212将编码后的监控数据调制为16QAM基带信号;解调单元421对16QAM基带信号进行解调，解码单元422对解调后的信号进行RS(204，188)编码译码，得到监控数据。
[0075]本实施例中，通过对信号进行RS(204，188)编码和译码以及16QAM改接调制和解调，可有效降低系统的误码率，提高通信质量。
[0076]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括摄像机、接入交换机、汇聚交换机及核心交换机； 多个所述摄像机通过五类网线对应连接一个所述接入交换机，多个所述接入交换机通过五类网线对应连接一个所述汇聚交换机，多个所述汇聚交换机通过太赫兹波与一个所述核心交换机无线通信； 所述接入交换机获取与其连接的摄像机拍摄的监控数据，并进行编码和调制处理为第一中频信号输出给与其连接的汇聚交换机;所述汇聚交换机输入与其连接的接入交换机输出的第一中频信号，并进行混频处理为第一太赫兹射频信号发射给与其无线通信的核心交换机;所述核心交换机接收与其无线通信的汇聚交换机发射的第一太赫兹射频信号，并进行混频、解调和解码处理得到所述监控数据。2.如权利要求1所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述接入交换机包括编码调制模块； 所述编码调制模块获取与所述接入交换机连接的摄像机拍摄的监控数据，并进行编码和调制处理为第一中频信号输出给与所述接入交换机连接的汇聚交换机。3.如权利要求2所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述编码调制模块包括信源编码单元和与所述信源编码单元连接的调制单元； 所述信源编码单元将与所述接入交换机连接的摄像机拍摄的监控数据进行编码处理后输出给所述调制单元，所述调制单元将编码处理之后的监控数据进行调制处理得到所述第一中频信号。4.如权利要求1所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述汇聚交换机包括太赫兹发射机； 其中，所述太赫兹发射机包括依次连接的第一本振信号滤波器、第一次谐波混频器和第一射频信号滤波器； 所述第一本振信号滤波器接入第一本振信号，并进行滤波处理后输出给所述第一次谐波混频器;所述第一次谐波混频器将滤波后的第一本振信号和所述汇聚交换机输入的第一中频信号进行混频处理为第一太赫兹射频信号，并输出给所述第一射频信号滤波器;所述第一射频信号滤波器对所述第一次谐波混频器输出的第一太赫兹射频信号进行滤波后发射给与所述汇聚交换机无线通信的核心交换机。5.如权利要求4所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述第一本振信号滤波器和所述第一射频信号滤波器均为带通滤波器。6.如权利要求4所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述太赫兹发射机还包括依次连接的第一倍频器、第一放大器、第一本振信号隔离器以及依次连接的第一低噪放大器和第一射频信号隔离器，所述第一本振信号隔离器的输出端接所述第一本振信号滤波器的输入端，所述第一低噪放大器的输入端接所述第一射频信号滤波器的输出端； 所述第一本振信号依次经所述第一倍频器、所述第一放大器和所述第一本振信号隔离器的倍频、放大和隔离处理后输出至所述第一本振信号滤波器，所述第一射频信号滤波器滤波后输出的第一太赫兹射频信号依次经所述第一低噪放大器和所述第一射频信号隔离器的放大和隔离处理后发射给与所述汇聚交换机无线通信的核心交换机。7.如权利要求1所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述核心交换机包括太赫兹接收机以及与所述太赫兹接收机连接的解调解码模块； 其中，所述太赫兹接收机包括第二本振信号滤波器和与所述第二本振信号滤波器连接的第二次谐波混频器； 所述第二本振信号滤波器接入第二本振信号，并进行滤波处理后输出给所述第二次谐波混频器;所述第二次谐波混频器将滤波后的第二本振信号和与所述核心交换机无线通信的汇聚交换机发射的第一太赫兹射频信号进行混频处理为第二中频信号，所述解调解码模块将所述第二中频信号进行解调和解码处理得到监控数据。8.如权利要求7所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述解调解码模块包括第二解调单元和与所述第二解调单元连接的第二解码单元； 所述第二解调单元将所述太赫兹接收机输出的第二中频信号进行解调处理后输出给所述第二解码单元，所述第二解码单元将解调处理之后的第二中频信号进行解码处理得到所述监控数据。9.如权利要求7所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述第二本振信号滤波器为带通滤波器。10.如权利要求7所述的基于太赫兹通信的监控系统，其特征在于，所述太赫兹接收机还包括依次连接的第二倍频器、第二放大器、第二本振信号隔离器以及依次连接的第二低噪放大器和第二射频信号隔离器，所述第二本振信号隔离器的输出端接所述第二本振信号滤波器的输入端，所述第二低噪放大器的输入端接所述第二次谐波混频器； 所述第二本振信号依次经所述第二倍频器、所述第二放大器和所述第二本振信号隔离器的倍频、放大和隔离处理后输出至所述第二本振信号滤波器，与所述核心交换机无线通信的汇聚交换机发射的第一太赫兹射频信号依次经所述第二低噪放大器和所述第二射频信号隔离器的放大和隔离处理后、输出至所述第二次谐波混频器。
【文档编号】H04N7/18GK106027994SQ201610548244
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】陈文健, 杨彬, 丁庆
【申请人】深圳市太赫兹科技创新研究院, 华讯方舟科技有限公司