淺談車載視頻監控系統解決方案發展

　傳統固定點車載視頻監控僅將車輛的視頻進行錄像保存，在2G環境（GPRS/EDGE/CDMA）下，部分廠家嘗試進行圖片、視頻的即時網傳。圖片網傳對網絡的占用率較低，一般10秒左右可將照片網傳回中心；視頻網傳則對網絡要求較高，2G網絡環境只能傳輸低幀率的視頻圖像。

　　隨著3G網絡的不斷普及，在3G網絡環境下，網絡帶寬成倍增加，可以滿足高幀率、較高圖像質量的視頻數據傳輸需求。原有單純以錄像為主的車載視頻監控解決方案漸漸向系統化、網絡化、平臺化方向發展。由于車輛的移動性，用戶對車輛遠程視頻瀏覽、車輛GPS衛星定位、以及車載終端與平臺數據交互的需求尤為迫切。下面就車載視頻監控系統級解決方案的技術發展方向淺作論述。

　　一、車載視頻監控系統級解決方案的現狀及需求分析

　　1．無線網絡適應性的需求

　　車載無線聯網視頻監控系統與傳統固定點視頻監控有著明顯差異：
1）終端IP地址不固定，有防火墻限制；運營商在分配給無線終端的IP地址可能隨時更換，且進行了防火墻限制，封閉了部分端口；

　　2）網絡帶寬波動較大，無線網絡所在地用戶數量多少、地域差異及網絡優化程度等問題影響未來質量，網絡帶寬實時變化，甚至可能瞬間降低到零，這就要求車載視頻終端能適應這種網絡帶寬變化的模式；

　　3）車載終端實時運動，基站切換頻繁，運動也造成了視頻無線網傳的不可確定性。為了提升車載視頻無線網傳的效果，需要根據上述特點對視頻的編碼算法、網絡傳輸協議進行改進。

　　2．數據多級管理的要求

　　大型視頻監控系統的核心需求就是可以實現多級管理，車載視頻監控系統應具備以下功能：

　　1）權限分配管理，出于安全性因素的考慮，有必要將用戶分類，使其享有不同的權限，分配不同的任務；

　　2）視頻流媒體轉發技術，無線網傳至中心的視頻應分發到不同的用戶，滿足多個用戶同時瀏覽一路視頻的要求；

　　3）系統擴展性能，系統應考慮未來用戶數量增多后擴容的要求，在不改變系統拓撲結構的基礎上，僅增加轉發服務器數量即可進行系統擴容。

　　3．智能交通管理需求

　　智能交通系統(簡稱ITS)是將多種先進電子技術有效地集成運用于整個交通運輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統。

　　車載視頻監控系統作為智能交通系統有機的組成可以實現以下功能：1）車輛GPS定位信息管理，車載視頻監控終端可將GPS衛星定位信息實時傳輸至管理中心；2）車輛信息實時上傳，車載視頻終端將車輛行駛中的車輛狀況（例如發動機轉速等信息）實時網傳至管理中心；3）數據交互功能，3G無線網絡除了能滿足車載視頻網傳外，還可以實現聲音、文字、圖片等信息的交互；4）其他功能，智能交通管理對實時車輛的客流數統計有強烈的需求，管理中心通過實時視頻瀏覽，可以對車輛內的人數有大致的了解。

　　4．廣告娛樂視頻下發需求

　　廣告娛樂播放可為車主獲取一定的收益，在國內車輛廣告業競爭激烈的今天，個性化的車載廣告服務就成為車載廣告發展的大方向。廣告商的主要需求有：1）即時更新車載廣告數據，3G網絡可以滿足廣告商即時更新車載廣告的需求；2）廣告數據反饋，廣告商需要對每日的廣告投放數量進行統計分析，這就要求車載終端能累計廣告播放投放量并與中心交互；3）數據交互功能，在投放廣告的同時，系統應具備下達通告、天氣預報、道路信息等數據交互功能。

　　二、系統級解決方案分析

　　1．車載視頻監控系統組成結構

　　車載視頻監控系統由三部分組成：車載終端、無線網傳子系統、中心管理平臺。

　?。ㄒ唬┸囕d終端（即車載載DVR），除了傳統錄像功能外，還應具備：GPS衛星定位、3G無線網傳、多媒體廣告娛樂視頻廣播等功能。

　?。ǘo線網傳子系統，系統可借助于運營商的3G網絡系統進行數據的實時無線網傳。

　　（三）中心管理平臺對系統進行統一管理，分配用戶和終端的權限、管理視頻數據的流媒體轉發、數據信息的交互功能。

　　2．車載視頻監控系統功能簡介

　　（一）視頻實時瀏覽

　　實時瀏覽車載終端上傳的視頻圖像，并可對視頻圖像的分辨率、碼流、幀率、圖像質量等參數進行調整管理。

　?。ǘ﹫缶幚?br>車載視頻監控系統中應急報警是一大要點，在車載終端發出報警信號后，客戶端軟件應即時彈出車內外視頻圖像，并進行聲音報警提示。此外系統還應具備設備故障報警、超速報警、阻塞報警、越界報警等報警功能。

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　　車載終端與中心管理平臺可進行聲音、視頻、圖片、文字等信息交換，滿足用戶對廣告娛樂數據交互的需求。

　?。ㄋ模┸囕v調度管理

　　監控中心對車輛進行定位調度管理，在監控中心大屏幕上顯示車輛地理位置信息，并根據車輛所在地的道路狀況進行合理的調度管理。

　（五）、數據檢索和分析

　　系統可對歷史數據進行追溯和分析，如歷史視頻錄像檢索回放、GPS定位軌跡回放、報警數據檢索分析等。

　　3．車載視頻監控系統關鍵技術特點

　?。ㄒ唬o線視頻防火墻穿透技術

　　為了突破在運營商對無線網絡的限制，系統應支持防火墻穿透功能，防火墻穿透技術與VPN技術類似，車載終端采用主動連接模式進行網絡連接，即在車載終端與中心服務器間建立一條常連接的通路，平時傳輸心跳包和GPS定位等信息；需要傳送視頻時，客戶端通過轉發服務器向車載終端提取視頻流。

　?。ǘ┮曨l流低帶寬無線網傳技術

　　視頻無線低帶寬無線傳輸技術包括以下幾點：

　?。?）、采用壓縮效率高的編碼算法，目前主要采用H.264壓縮算法；

　　（2）、視頻流傳輸能適應無線網絡帶寬的變化，及時調整視頻發送幀率和碼流；

　?。?）、為保障視頻信息安全，可采用運營商專網進行數據網傳，如中國電信的VPDN網絡，中國移動和中國聯通的APN網絡。

　?。ㄈ┝髅襟w轉發技術

流媒體轉發技術示意圖

　　由于無線網絡上行帶寬的限制，為了滿足監控中心或其他遠程客戶同時對車載終端進行視頻訪問，監控中心應配置流媒體轉發服務器。對車載終端的視頻訪問全部通過流媒體轉發服務器來進行轉發，使得車載終端的視頻服務只占一個通道。流媒體轉發技術可緩解網絡帶寬緊張，提高響應訪問的效率，以最少的時間代價換取更高的帶寬利用率。

　　（四）多服務器負載均衡技術

　　監控中心和車載終端存在大量數據交互，其中GPS定位信息等需要占用大量的數據庫存儲空間，在車輛超過一定數量的時候，一臺服務器不能滿足系統管理的要求，系統應支持多服務器平衡負載。系統負載均衡是指多臺服務器以對稱方式并行處理，每臺服務器都具備等價的地位，都可以單獨對外提供服務而無須其他服務器的輔助；多服務器負載均衡技術也為系統無縫擴容提供完善的解決方案。

　?。ㄎ澹?G視頻無線網傳制式的選擇

　　視頻網傳主要利用3G網絡上行鏈路，下面對3種不同3G網絡制式上行速率進行對比說明。

　　此外選用無線網絡制式時還應充分考慮當地網絡覆蓋情況。

　　電子技術飛速發展的今天，我們可以預見在不久的將來，車載視頻監控系統將作為智能交通重要的組成，為車輛調度管理、駕駛安全、提高車輛利用率等方面提供有力保障。