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浅谈车载监控系统解决方案的发展

  传统固定点车载视频监控仅将车辆的视频进行录像保存,在2G环境(GPRS/EDGE/CDMA)下,部分厂家尝试进行图片、视频的即时网传。图片网传对网络的占用率较低,一般10秒左右可将照片网传回中心;视频网传则对网络要求较高,2G网络环境只能传输低帧率的视频图像。

  随着3G网络的不断普及,在3G网络环境下,网络带宽成倍增加,可以满足高帧率、较高图像质量的视频数据传输需求。原有单纯以录像为主的车载视频监控解决方案渐渐向系统化、网络化、平台化方向发展。由于车辆的移动性,用户对车辆远程视频浏览、车辆GPS卫星定位、以及车载终端与平台数据交互的需求尤为迫切。下面就车载视频监控系统级解决方案的技术发展方向浅作论述。

  1)终端IP地址不固定,有防火墙限制;运营商在分配给无线终端的IP地址可能随时更换,且进行了防火墙限制,封闭了部分端口;

  2)网络带宽波动较大,无线网络所在地用户数量多少、地域差异及网络优化程度等问题影响未来质量,网络带宽实时变化,甚至可能瞬间降低到零,这就要求车载视频终端能适应这种网络带宽变化的模式;

  3)车载终端实时运动,基站切换频繁,运动也造成了视频无线网传的不可确定性。为了提升车载视频无线网传的效果,需要根据上述特点对视频的编码算法、网络传输协议进行改进。

  大型视频监控系统的核心需求就是可以实现多级管理,车载视频监控系统应具备以下功能:

  1)权限分配管理,出于安全性因素的考虑,有必要将用户分类,使其享有不同的权限,分配不同的任务;

  2)视频流媒体转发技术,无线网传至中心的视频应分发到不同的用户,满足多个用户同时浏览一路视频的要求;

  3)系统扩展性能,系统应考虑未来用户数量增多后扩容的要求,在不改变系统拓扑结构的基础上,仅增加转发服务器数量即可进行系统扩容。

  智能交通系统(简称ITS)是将多种先进电子技术有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

  车载视频监控系统作为智能交通系统有机的组成可以实现以下功能:1)车辆GPS定位信息管理,车载视频监控终端可将GPS卫星定位信息实时传输至管理中心;2)车辆信息实时上传,车载视频终端将车辆行驶中的车辆状况(例如发动机转速等信息)实时网传至管理中心;3)数据交互功能,3G无线网络除了能满足车载视频网传外,还可以实现声音、文字、图片等信息的交互;4)其他功能,智能交通管理对实时车辆的客流数统计有强烈的需求,管理中心通过实时视频浏览,可以对车辆内的人数有大致的了解。

  广告娱乐播放可为车主获取一定的收益,在国内车辆广告业竞争激烈的今天,个性化的车载广告服务就成为车载广告发展的大方向。广告商的主要需求有:1)即时更新车载广告数据,3G网络可以满足广告商即时更新车载广告的需求;2)广告数据反馈,广告商需要对每日的广告投放数量进行统计分析,这就要求车载终端能累计广告播放投放量并与中心交互;3)数据交互功能,在投放广告的同时,系统应具备下达通告、天气预报、道路信息等数据交互功能。

  (一)车载终端(即车载载DVR),除了传统录像功能外,还应具备:GPS卫星定位、3G无线网传、多媒体广告娱乐视频广播等功能。

  (二)无线网传子系统,系统可借助于运营商的3G网络系统进行数据的实时无线网传。

  (三)中心管理平台对系统进行统一管理,分配用户和终端的权限、管理视频数据的流媒体转发、数据信息的交互功能。

  实时浏览车载终端上传的视频图像,并可对视频图像的分辨率、码流、帧率、图像质量等参数进行调整管理。

  车载视频监控系统中应急报警是一大要点,在车载终端发出报警信号后,客户端软件应即时弹出车内外视频图像,并进行声音报警提示。此外系统还应具备设备故障报警、超速报警、阻塞报警、越界报警等报警功能。

  车载终端与中心管理平台可进行声音、视频、图片、文字等信息交换,满足用户对广告娱乐数据交互的需求。

  监控中心对车辆进行定位调度管理,在监控中心大屏幕上显示车辆地理位置信息,并根据车辆所在地的道路状况进行合理的调度管理。

  系统可对历史数据进行追溯和分析,如历史视频录像检索回放、GPS定位轨迹回放、报警数据检索分析等。

  为了突破在运营商对无线网络的限制,系统应支持防火墙穿透功能,防火墙穿透技术与VPN技术类似,车载终端采用主动连接模式进行网络连接,即在车载终端与中心服务器间建立一条常连接的通路,平时传输心跳包和GPS定位等信息;需要传送视频时,客户端通过转发服务器向车载终端提取视频流。

  (2)、视频流传输能适应无线网络带宽的变化,及时调整视频发送帧率和码流;

  (3)、为保障视频信息安全,可采用运营商专网进行数据网传,如中国电信的VPDN网络,中国移动和中国联通的APN网络。

  由于无线网络上行带宽的限制,为了满足监控中心或其他远程客户同时对车载终端进行视频访问,监控中心应配置流媒体转发服务器。对车载终端的视频访问全部通过流媒体转发服务器来进行转发,使得车载终端的视频服务只占一个通道。流媒体转发技术可缓解网络带宽紧张,提高响应访问的效率,以最少的时间代价换取更高的带宽利用率。

  监控中心和车载终端存在大量数据交互,其中GPS定位信息等需要占用大量的数据库存储空间,在车辆超过一定数量的时候,一台服务器不能满足系统管理的要求,系统应支持多服务器平衡负载。系统负载均衡是指多台服务器以对称方式并行处理,每台服务器都具备等价的地位,都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助;多服务器负载均衡技术也为系统无缝扩容提供完善的解决方案。

  视频网传主要利用3G网络上行链路,下面对3种不同3G网络制式上行速率进行对比说明。

  电子技术飞速发展的今天,我们可以预见在不久的将来,车载视频监控系统将作为智能交通重要的组成,为车辆调度管理、驾驶安全、提高车辆利用率等方面提供有力保障。



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