浅谈视频监控车载化技术方案

　　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。原有单车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。

　　一、车载视频监控系统现状及需求分析

　　所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。

　　1.无线网络适应性的需求

　　车载无线联网视频监控系统与传统固定点视频监控有着明显差异：

　　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。

　　2.数据多级管理的要求

　　在管理系统中我们采用比较有代表性的三级管理构架，至于更多级的管理，基本原理是完全相同的。在每管理中，都采用C／S结构。其中，客户端直接面向用户，向用户提供友好的图形界面，方便用户的使用。服务器端完成对客户端请求的响应，还要完成级联的任务，同时，服务器端还要直接和应用相连，这里指的应用是我们所要管理的具体对象，在电信管理中就是电信设备，比如交换机、基站等。服务器需要和数据采集系统直接相连，从应用中获取数据。下面我们就主要阐述一下管理系统中的主要部分C／S结构和多级级联的设计思想。

　　大型视频监控系统的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。

　　3.智能交通管理需求

　　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。

　　基于3G万罗的交通信息车载导航发布技术等高新技术成果的同时，继续扩展交通信号控制系统、交通综合检测系统、交通诱导系统快速路交通信号控制系统的管线范围，全面覆盖城市主要路网，逐步消除城乡科技设施差别，显着提高对路网流量的均衡调配能力和路网抗风险能力；另一方面在进一步整合挖掘海量交通管理信息资源的基础上，开发建设智能交通应急指挥、交通数据综合分析与预报、科学交通组织优化与仿真等深层次信息化应用工具，满足重大突发意外交通事件高效处置的需求，完善道路交通精细化管理以及预测预报，实现基于仿真模型的交通组织优化渠化设计和量化评估分析，开创道路交通管理工作“分析、指导”的新格局。

　　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。

　　4.广告娱乐视频下发需求

　　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。

　　二、系统级解决方案分析

　　1.车载视频监控系统组成结构

　　车载视频监控系统由三部分组成：车载终端、无线网传子系统、中心管理平台。

　　（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。

　　2.车载视频监控系统功能简介

　　（一）视频实时浏览

　　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。

　　（二）报警处理

　　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。

　　（三）数据的交互管理

　　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。

　　（四）车辆调度管理

　　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。

　　（五）、数据检索和分析

　　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。

　　3.车载视频监控系统关键技术特点

　　（一）无线视频防火墙穿透技术

　　穿透技术，多指NAT穿透技术，NAT,即Networ Address Translation，可译为网络地址转换或网络地址翻译。

　　当前的Internet面临两大问题，即可用IP地址的短缺和路由表的不断增大，这使得众多用户的接入出现困难。

　　使用NAT技术可以使一个机构内的所有用户通过有限的数个（或1个）合法IP地址访问Internet，从而节省了Internet上的合法IP地址；另一方面，通过地址转换，可以隐藏内网上主机的真实IP地址，从而提高网络的安全性。

　　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，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。

　　（二）视频流低带宽无线网传技术

　　视频无线低带宽无线传输技术包括以下几点：

　　（1）、采用压缩效率高的编码算法，目前主要采用H.264压缩算法；

　　（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。

　　（三）流媒体转发技术

　　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，以少的时间代价换取更高的带宽利用率。

　　（四）多服务器负载均衡技术

　　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。

　　（五）3G视频无线网传制式的选择

　　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。