一種非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統的製作方法

2024-02-18 21:49:15

本發明涉及數字視頻通信傳輸技術領域，具體為一種非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統。

背景技術：

在這種國際化大環境的需求下，世界各國都開始起動安防監控項目的建設，高速公路、銀行、商場、學校、小區、醫院等等都成為了視頻監控建設的對象，但是這些視頻監控區域都是各自為陣，沒有統一起來，這使得對安全事件的處理問題只能採取事後調取視頻監控錄像的方式進行處理，而對於那些跨城市、跨地區的安全事件的處理更加只能望塵莫及。

安防監控技術從第一代模擬監控系統、第二代模擬數字混合監控系統發展到了第三代全面數位化監控系統，並且即將走入第四代視頻網絡安防監控時代。目前大力開展的「平安城市」系統工程將是一個整合了眾多產品，涉及到各個職能部門的一套大型的系統。業內專家認為，現在中國安防界並不缺乏安防器材，缺的是整體的解決方案。整體網絡解決方案中包括接入部分、傳輸部分和交換部分，其中交換部分設計是方案設計的核心，其基本作用就是為網絡中的終端之間構建連接，類似於交通網中的樞紐站和立交橋，起著關鍵性的作用。

目前，我國主要有電信主幹網形成的全球電子眼，它傳輸的是壓縮視頻信號公安系統主幹網及三、四級交換網絡，它主要傳輸的是非壓縮視頻信號。總的來說，國內在視頻監控系統研究方面起步較晚，技術基礎相對薄弱，相關技術還不夠成熟，研究水平與國外相比還存在一定差距，產品性能穩定性、可靠性等方面還有待進一步提高。對於嵌入式遠程監控系統的研究，國內剛剛進入到快速成長期，雖然目前市場上也有不少支持網絡監控的技術，但能夠以較低的成本和較低的功耗走入千家萬戶還需要很長的時間，用戶對嵌入式產品的網絡化的要求還處於初級階段，用戶需求不夠迫切，消費理念也不成熟。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統，系統主要成分是接入部分和交換部分，系統接入網絡最複雜時可組成樹形網絡，以接收設備為主節點的環形網絡最終被看作是兩條鏈路，系統種交換網絡拓撲結構為鏈形和環形兩種，處於鏈形結構中單純的級聯是為了延長傳輸距離，同時方便以後系統的擴展，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統，包括視頻調度控制中心和ARM控制平臺，所述視頻調度控制中心和ARM控制平臺的通信鏈路之間連接有網管工作站，所述視頻調度控制中心包括視頻交換控制模塊，所述視頻交換控制模塊的輸入端連接有視頻管理單元，視頻交換控制模塊的輸出端連接有路由查找模塊；所述ARM控制平臺包括視頻進程控制，視頻進程控制內置有交互式資料庫，所述視頻進程控制的輸入端連接有UDP通信單元，視頻進程控制還連接有MIB數據服務單元；所述網管工作站包括網絡伺服器，所述網絡伺服器上安裝有RJ45網絡接口和串口通訊模塊，所述RJ45網絡接口與視頻調度控制中心進行數據交換，串口通訊模塊與ARM控制平臺進行數據交換。

作為本發明一種優選的技術方案，所述視頻交換控制模塊包括主控晶片，所述主控晶片採用32位ARM9內核晶片AT91SAM9260系列晶片，且主控晶片的數據端連接有DDR3存儲器，所述DDR3存儲器的輸出端還連接有雲存儲接口模塊。

作為本發明一種優選的技術方案，所述視頻管理單元包括信息預處理模塊和時鐘產生電路，所述信息預處理模塊的輸出端連接有多路驅動放大器，所述多路驅動放大器的輸出端連接有復用電路，所述復用電路連接到時鐘產生電路的輸入輸出端。

作為本發明一種優選的技術方案，所述路由查找模塊包括數據採集卡、協議轉換器和A/D轉換電路，所述數據採集卡的輸入端通過光交換驅動接口與協議轉換器和A/D轉換電路的數據埠相連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述UDP通信單元包括數據編解碼器和乙太網接口，所述乙太網接口的輸出端連接有無線信號收發器，所述無線信號收發器上還安裝有E/O轉換器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述MIB數據服務單元包括人機互動設備、液晶觸控螢幕和控制鍵盤，所述人機互動設備的輸出端連接有語音控制系統，控制鍵盤的輸出端連接有微型攝像頭。

作為本發明一種優選的技術方案，所述RJ45網絡接口包括串並轉換器，所述串並轉換器的輸出端連接有信號解調器；所述串口通訊模塊包括文件讀寫器，所述文件讀寫器的輸出端連接有信號調製器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述主控晶片還連接有接入層網管模塊和路由及數據傳輸模塊，所述接入層網管模塊的輸出端連接有節點信息通訊串口，所述路由及數據傳輸模塊採用基於DS80C320的路由器交換網板控制器，且路由及數據傳輸模塊和節點信息通訊串口的輸出端均連接到主控晶片的數據輸入端。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統，先把視頻信號經編碼、復接、電光變換之後，再經光纖傳輸到目的地，然後經光電轉換、分接、解碼等處理，還原成原始的視頻信號，在系統設計中，非壓縮數字視頻信號採用8位量化，採樣頻率為15M，即視頻信號的淨負載佔120M，當提供適當的輔助信號，再兼顧乙太網信號，可確定單路視頻，即基本傳輸單位CV，佔用帶寬125M，這個帶寬中有用於同步和傳輸輔助信號，這5M帶寬可組成2個2.5M的時隙，每個時隙又可分成4個基本輔助信號通道，同步信號往往佔用一個基本輔助信號通道，信號傳輸方式有並行和串行兩種，採用並行方式主要用於點到點利用SERDES實現的傳輸，在並行傳輸方式中，非壓縮數字視頻信號在並行信號線上每次可傳輸一個字，可將多路信號複合進行傳輸，串行方式用於需要獨立通道的交叉連接電路中，所以在交換節點的背板上都應該採用串行傳輸方式，採用矩陣形幀結構，使得信息方便提取，減少緩存。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖中：1-視頻調度控制中心；2-ARM控制平臺；3-網管工作站；4-視頻交換控制模塊；5-視頻管理單元；6-路由查找模塊；7-視頻進程控制；8-UDP通信單元；9-MIB數據服務單元；10-網絡伺服器；11-RJ45網絡接口；12-串口通訊模塊；13-主控晶片；14-DDR3存儲器；15-雲存儲接口模塊；16-信息預處理模塊；17-時鐘產生電路；18-多路驅動放大器；19-復用電路；20-數據採集卡；21-協議轉換器；22-A/D轉換電路；23-光交換驅動接口；24-交互式資料庫；25-數據編解碼器；26-乙太網接口；27-無線信號收發器；28-E/O轉換器；29-液晶觸控螢幕；30-人機互動設備；31-控制鍵盤；32-語音控制系統；33-微型攝像頭；34-串並轉換器；35-信號解調器；36-文件讀寫器；37-信號調製器；38-接入層網管模塊；39-路由及數據傳輸模塊；40-節點信息通訊串口。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例：

請參閱圖1，本發明提供一種技術方案：一種非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統，包括視頻調度控制中心1和ARM控制平臺2，所述視頻調度控制中心1和ARM控制平臺2的通信鏈路之間連接有網管工作站3，所述視頻調度控制中心1包括視頻交換控制模塊4，所述視頻交換控制模塊4的輸入端連接有視頻管理單元5，所述視頻管理單元5包括信息預處理模塊16和時鐘產生電路17，所述信息預處理模塊16的輸出端連接有多路驅動放大器18，所述多路驅動放大器18的輸出端連接有復用電路19，所述復用電路19連接到時鐘產生電路17的輸入輸出端，視頻交換控制模塊4的輸出端連接有路由查找模塊6，所述路由查找模塊6包括數據採集卡20、協議轉換器21和A/D轉換電路22，所述數據採集卡20的輸入端通過光交換驅動接口23與協議轉換器21和A/D轉換電路22的數據埠相連接，所述視頻交換控制模塊4包括主控晶片13，所述主控晶片13採用32位ARM9內核晶片AT91SAM9260系列晶片，且主控晶片13的數據端連接有DDR3存儲器14，所述DDR3存儲器14的輸出端還連接有雲存儲接口模塊15，所述主控晶片13還連接有接入層網管模塊38和路由及數據傳輸模塊39，所述接入層網管模塊38的輸出端連接有節點信息通訊串口40，所述路由及數據傳輸模塊39採用基於DS80C320的路由器交換網板控制器，且路由及數據傳輸模塊39和節點信息通訊串口40的輸出端均連接到主控晶片13的數據輸入端；所述ARM控制平臺2包括視頻進程控制7，視頻進程控制7內置有交互式資料庫24，所述視頻進程控制7的輸入端連接有UDP通信單元8，所述UDP通信單元8包括數據編解碼器25和乙太網接口26，所述乙太網接口26的輸出端連接有無線信號收發器27，所述無線信號收發器27上還安裝有E/O轉換器28，視頻進程控制7還連接有MIB數據服務單元9，所述MIB數據服務單元9包括人機互動設備30、液晶觸控螢幕29和控制鍵盤31，所述人機互動設備30的輸出端連接有語音控制系統32，控制鍵盤31的輸出端連接有微型攝像頭33；所述網管工作站3包括網絡伺服器10，所述網絡伺服器10上安裝有RJ45網絡接口11和串口通訊模塊12，所述RJ45網絡接口11與視頻調度控制中心1進行數據交換，串口通訊模塊12與ARM控制平臺2進行數據交換，所述RJ45網絡接口11包括串並轉換器34，所述串並轉換器34的輸出端連接有信號解調器35；所述串口通訊模塊12包括文件讀寫器36，所述文件讀寫器36的輸出端連接有信號調製器37。

(1)所述網絡伺服器10存在於傳輸層和交換層之間，主要目的是處理來往於傳輸層的數據流，從數據流中提出乙太網信息或將乙太網信息插入數據流中。但為了要獲得數據流中的乙太網信息，必須對數據流進行分析，從而將高速數據流分解成了基帶數位訊號，而這正是交換層所要做的第一件事。由此可以看出，適配層的功能已部分滲透到了交換層。為了能較好地處理這種功能的交叉，需要將交換層再細分成子層。適配層得到的乙太網信號與匯聚層得到的進行同樣的處理，交換層接收來自匯聚層和適配層的具有規範格式的數據流，從中提取出基帶數位訊號，包括非壓縮數字視頻、音頻和信令信號，也可能包括乙太網信號。在信令和相關指令的控制下，形成兩種輸出：一是將從這些信號中選擇部分或全部進行重組，形成新的規範格式的數據流，交適配層送往其他交換節點；二是從這些信號中選擇部分或全部交由接入層直接形成本地輸出；

(2)所述視頻調度控制中心1提供對系統自身的管理控制和對外圍設備的控制。對外圍設備的控制由控制設備執行，其它功能則屬於網絡管理功能，由網管計算機執行。所述UDP通信單元8對外圍設備進行控制需要採用相關的控制協議，但不同的外圍設備可能需要不同的控制協議，這就要求控制層能識別外圍設備並能提供相應的控制協議。在識別了外圍設備後，有兩種方法選擇不同的協議：一是直接由控制設備執行相應的協議而不管理所控制的外圍設備的位置；二是系統在交換部分採用自己的控制協議，只有到達所控制的外圍設備所在的交換節點時才轉換成相應的協議；

(3)所述視頻交換控制模塊4以可編程邏輯為核心，接收來自本地和遠程的各種信號，並完成以下功能根據網管插件下達的指令，完成非壓縮數字視頻信號的交換，即按要求從所有的輸入信號中選擇出所需信號送往指定的輸出埠接收來自所有遠端的控制信號，篩選出控制本地接入前端的信號送往網管盤，將其他信號送往相應的遠端接口等。交換盤還包含本地視頻接口和遠端視頻接口，本地視頻接口為8V的LVDS總線，先通過串並轉換後形成16位的並行數據，每2位表示1路視頻信號，當有64路視頻接入時，將需要128根I/O線，佔用較多的引腳資源，必要時，可選用2TO1的復用邏輯將信號合併成1V佔用1位數據線。遠端視頻通過光纖接入，為雙向接口，接入信號轉換成電信號後除了輸出部分，其餘與本地接入信號相同。網管插件分別通過背板總線連接網管盤和直接連接核心邏輯；

(4)所述視頻交換控制模塊4採用分布式視頻交換控制方式，各交換節點的視頻交換控制核心共同協作完成視頻交換信令處理、視頻業務和關聯業務路由查找、視頻業務和關聯業務傳輸控制等工作，所述控制鍵盤內的軟體用於接收用戶的擊鍵，轉換為視頻控制信令後傳送給交換節點處理。

本發明的工作原理：該非壓縮數字視頻監控裝置的通信傳輸系統，先把視頻信號經編碼、復接、電光變換之後，再經光纖傳輸到目的地，然後經光電轉換、分接、解碼等處理，還原成原始的視頻信號，在系統設計中，非壓縮數字視頻信號採用8位量化，採樣頻率為15M，即視頻信號的淨負載佔120M，當提供適當的輔助信號，再兼顧乙太網信號，可確定單路視頻，即基本傳輸單位CV，佔用帶寬125M，這個帶寬中有用於同步和傳輸輔助信號，這5M帶寬可組成2個2.5M的時隙，每個時隙又可分成4個基本輔助信號通道，同步信號往往佔用一個基本輔助信號通道，信號傳輸方式有並行和串行兩種，採用並行方式主要用於點到點利用SERDES實現的傳輸，在並行傳輸方式中，非壓縮數字視頻信號在並行信號線上每次可傳輸一個字，可將多路信號複合進行傳輸，串行方式用於需要獨立通道的交叉連接電路中，所以在交換節點的背板上都應該採用串行傳輸方式，採用矩陣形幀結構，使得信息方便提取，減少緩存。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。