一種穿戴式td-lte終端裝置製造方法
2023-05-30 11:02:16 1
一種穿戴式td-lte終端裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種穿戴式TD-LTE終端裝置，屬於無線通信【技術領域】。該終端裝置包括：頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊；頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊之間通過穿戴式互連模塊的USB、Bluetooth接口實現連接；所述穿戴式TD-LTE終端裝置能夠通過TD-LTE傳輸模塊接入TD-LTE網絡或TD-LTE應急通信系統，從而實現終端之間、以及終端與遠端指揮中心寬帶多媒體信息交互。本裝置克服了普通TD-LTE終端需要手持，影響自然災害、大型事故救援等現場處置人員使用工具的缺點，同時解決了複雜環境中TD-LTE終端方便使用和安全防護難題。
【專利說明】—種穿戴式TD-LTE終端裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於無線通信【技術領域】，涉及一種穿戴式TD-LTE終端裝置。
【背景技術】
[0002]在自然災害、大型事故救援，公共安全突發事件等處置過程中，需要保持事發現場與遠方的指揮中心實時通信，特別是將現場視頻等信息的實時傳送，以便於有效的指揮調度，也便於高效的現場救援和處置，事後分析、取證等工作。由於現場處置人員通常處於艱苦、複雜多變的環境，需要使用救援工具或安全防護等裝備進行移動作業，無法使用普通的手持式通信設備，也難以保障與指揮中心以及隊友間的全天候實時多媒體通信聯繫。
[0003]隨著技術的成熟，中國移動等電信營運企業加快了 TD-LTE的部署，將逐步建成覆蓋全國的寬帶移動通信網絡。TD-LTE網絡可提供下行100Mbps、上行50Mbps的傳輸速率，是現有3G技術的數十倍，可有效支撐高清度視頻、圖像、文本信息的實時通信；TD-LTE網絡的廣域全覆蓋能力可保障現場人員團隊之間、以及現場人員與異地指揮中心的實時寬帶通?目。
[0004]針對現有移動通信終端無法滿足自然災害、大型事故救援，公共安全突發事件等現場處置人員方便攜帶及使用的要求；現有WIF1、3G技術難以實現高清視頻等多媒體信息遠距離無線傳輸的技術難題，本發明提供一種穿戴式TD-LTE終端裝置，解決了惡劣及複雜環境中信息採集、寬帶無線傳輸和交互問題。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明的目的在於提供一種穿戴式TD-LTE終端裝置，該裝置基於TIDM3730處理器的ARM+DSP雙核結構，採用頭盔式攝像頭以及腕式顯示控制模塊，進行視頻圖像的採集、存儲、壓縮編碼，並通過TD-LTE傳輸模塊實現高速率低延遲傳輸。該視頻採集裝置以穿戴形式連接，操作便捷，應用於井下或地下礦山作業、應援救災等場景。
[0006]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]—種穿戴式TD-LTE終端裝置，包括:頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊；頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊之間通過穿戴式互連模塊的USB、Bluet00th接口實現連接；所述穿戴式TD-LTE終端裝置能夠通過TD-LTE傳輸模塊接入TD-LTE網絡或TD-LTE應急通信系統，從而實現終端之間、以及終端與遠端指揮中心寬帶多媒體信息交互。
[0008]進一步，所述頭盔視頻採集模塊包括:具有安全防護能力的頭盔、高清視頻攝像機和耳麥，頭盔視頻採集模塊用於實現現場高清視頻拍攝和音頻信號變換，並通過USB接口與腕式顯示控制模塊實現數字信息交互。
[0009]進一步，所述腕式顯示控制模塊由低功耗嵌入式處理器、IXD顯示屏、存儲器和接口電路組成，佩戴於人體手腕，用於實現視頻編解碼、文本信息錄入與顯示、視頻的本地播放、系統控制和信息交互接口管理；該腕式顯示控制模塊通過USB接口與頭盔視頻採集模塊及TD-LTE傳輸模塊實現數字信息交互。
[0010]進一步，所述TD-LTE傳輸模塊由TD-LTE基帶信號處理器、模擬射頻電路和用戶身份識別卡組成，可佩戴於人體腰部，用於TD-LTE協議和信號處理以及接入TD-LTE網絡基站；該TD-LTE傳輸模塊通過USB接口與腕式顯示控制模塊實現數字信息交互。
[0011]進一步，所述穿戴式互連模塊內置多種導線，並可牢固掛附多種微型裝備的警用或戶外背心，用於上述模塊接口連接和電池供電。
[0012]本發明的有益效果在於:
[0013]1、克服了普通TD-LTE終端需要手持，影響自然災害、大型事故救援，公共安全突發事件等現場處置人員使用工具的缺點，同時解決了複雜環境中TD-LTE終端方便使用和安全防護難題。
[0014]2、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置可接入商用TD-LTE網絡，實現了全國範圍的遠程通信，解決了遠端指揮中心及時獲得突發事件現場態勢信息，實現有效指揮調度的難題。
[0015]3、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置可接入TD-LTE應急通信系統等專用網絡，解決了突發事件現場快速恢復通信的難題。
[0016]4、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置的傳輸速率較現有2G、3G技術大幅提高，可傳送更高質量的實時視頻等多媒體信息。
[0017]5、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置適用於搶險救災、反恐維穩、礦山及野外工作等場所。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明:
[0019]圖1為本發明的實用場景工作示意圖；
[0020]圖2為本發明的結構原理框圖；
[0021]圖3為本發明的穿戴式裝備圖；
[0022]圖4為本發明的腕式顯示控制模塊原理框圖；
[0023]圖5為本發明的TD-LTE傳輸模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
[0025]圖1示出了本發明的實用場景工作示意圖:監控中心利用通信網絡，與穿戴式終端進行互連。通過穿戴式圖像採集裝置，即可便捷、高速率地將現場場景實時傳送至監控中心，實現遠程指揮監控的目的。
[0026]圖2示出了本發明的結構原理框圖，具體包括:頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、可攜式TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊。
[0027]圖3示出了穿戴式裝備圖，頭盔視頻採集模塊I通過戶外背心2內置互連模塊連接至腕式顯示控制模塊3，可攜式TD-LTE傳輸模塊通過網絡接口直接插入到腕式顯示控制模塊3。
[0028]本發明的工作方式是:終端穿戴者開始作業，通過頭盔上方高清攝像頭採集現場視頻數據，經穿戴式互連模塊，將視頻數據傳送到腕式顯示控制模塊，將原始視頻數據壓縮編碼處理後，利用TD-LTE傳輸模塊與監控中心建立連接，進行數據傳送與交互。
[0029]所述的頭盔視頻採集模塊中，採用基於Linux系統的視頻設備驅動接口 V4L2程序框架，控制攝像頭開始或終止採集視頻圖像。嵌入式終端初始化後，V4L2程序框架以流水線的形式開啟工作模式，工作流程主要包括:
[0030](I)檢查並以讀寫、非阻塞模式開啟攝像頭設備；
[0031](2)初始化視頻設備，獲取並分析V4L2設備屬性，調用相應函數設置攝像頭設備參數、幀格式:採集視頻格式設置為YUYV，圖像高度為320像素，圖像寬度為480像素；
[0032](3)開啟內存映射，申請一個空的視頻緩存區隊列，將申請的緩存轉換成物理地址；調用映射函數將申請完的內核空間映射到用戶空間，並將緩衝入隊列；申請相同個數的RGB圖像緩衝區，用於IXD顯示屏的實時顯示；
[0033](4)通過控制語句開始數據信息的採集；
[0034](5)循環獲取採集數據。
[0035]本發明所涉及的穿戴式互連模塊包括內置導線與接口兩部分。
[0036]穿戴式互連模塊所涉及的接口包括:頭盔視頻採集模塊與腕式顯示控制模塊的連接接口、TD-LTE傳輸模塊與腕式顯示控制模塊的連接接口。頭盔視頻採集模塊通過HDMI接口與腕式顯示控制模塊連接，HDMI接口傳輸未經壓縮的高清視頻數據。TD-LTE傳輸模塊與腕式顯示控制模塊之間採用的是DM9000低功耗自適應網絡接口連接互通，該接口高度集成了快速乙太網控制器與通用處理器，內置10/100M Ethernet模塊，兼容IEEE 802.3標準協議。
[0037]圖4示出了本發明所述的腕式顯示控制模塊原理框圖，該模塊是整個終端裝置的核心部分。結構上主要包括IXD顯示器接口、存儲模塊、USB HOST與擴展I/O外部接口、低功耗嵌入式處理系統以及綜合管理器。其中，低功耗嵌入式處理系統採用集成了主頻為IGHz的ARM Cortex-A8內核和主頻為800MHz的TMS320C64x+DSP Core的雙核架構處理器，DSP具有對數據信號的高速處理能力，同時ARM對外設具有強大的管理能力。
[0038]腕式顯示控制模塊在獲取頭盔視頻採集模塊採集到的視頻數據後，進行兩類處理:一方面由MPU處理器讀取緩存器指令，控制數位訊號處理器DSP對原始數據進行處理；另一方面ARM處理器將原始數據格式轉換為RGB格式。一幀RGB圖像數據存放的是320*240各個像素點的RGB值，利用QT軟體進行重繪，將RGB圖像數據投放到LCD顯示屏進行實時顯不O
[0039]數位訊號處理器DSP的處理工作包括:將YUYV格式的原始視頻圖像數據轉換為UYVY格式，然後以DMA方式將數據搬移到DDR，進行H.264編碼。H264編碼技術的分層處理架構實現了將視頻編碼與傳輸信道隔離開來。編碼線程創建後，根據信道質量等級進行編碼器參數配置，進入主線程，獲取幀緩衝數據，進行數據壓縮編碼處理；編碼同時根據監控中心反饋的TD-LTE無線信道的質量等級，實時地對H.264可變參數的動態配置,通過管道傳輸到數據存儲模塊進行處理。
[0040]上述所涉及的視頻編碼線程中，將每一幀數據分包，放入到UDP發送隊列，隊列時間間隔為5ms ;每隔5ms執行一次UDP發送操作，保證數據寫入與讀取操作的速率同步。UDP協議是面向無連接的，其優勢在於延時低，滿足視頻實時傳輸對延時的要求。但該協議可靠性較低，需通過TCP心跳操作，以保持監控臺和終端的通信連接。與UDP相反，TCP協議是面向連接的，其心跳線程每隔5s檢測一次連接狀態，一旦檢測到連接斷開，則會進行重新連接，從而保證連接的可靠性。
[0041]DSP編碼後的數據分兩部分處理:一方面將數據信息存儲於SDRAM，進行本地存儲；另一方面將編碼後的數據進行拆分打包、添加幀頭、存入循環隊列中，以便視頻圖像數據的無線傳輸。無線傳輸模塊讀取循環隊列中數據，通過TD-LTE無線網絡模塊接入到TD-LTE網絡中，並利用Μ)Ρ傳輸協議發送至監控中心。
[0042]圖5示出了本發明所述的TD-LTE傳輸模塊，主要包括:TD-LTE基帶處理器、TD-LTE網絡輸出模塊以及網絡接口接入裝置等。該模塊通過USB2.0接口連接到腕式顯示控制模塊的USBH0ST接口。其中，所述的網絡接口採用的是DM9000低功耗自適應網絡接口，高度集成了快速乙太網控制器與通用處理器。
[0043]TD-LTE傳輸模塊插入到終端設備時是以usb-storage模式被識別，為使其開啟正常工作模式，即以modern模式被識別，需要進行串口模式轉換工作:
[0044]I)系統內核中修改與USB設備串口轉換相關的驅動源碼文件，即在相應位置添加此傳輸模塊的VID和PID ；
[0045]2)重新編譯內核，使得內核支持該傳輸模塊的串口轉換；
[0046]3)修改配置文件,完成傳輸模塊的模式轉換。
[0047]至此，便可進行PPP撥號，使TD-LTE傳輸模塊可以接入到LTE網絡去實現無線通信。
[0048]本發明解決了 3G網絡對於處理高數據速率、數據分組傳送、降低延遲、廣域覆蓋以及向下兼容等要求存在一定劣勢的問題，並解決了在某些特定場合下視頻採集裝置攜帶不便、不易作業等限制條件，實現了目前某些特定場合可視化要求；提供了一種將TD-LTE通訊網絡技術與穿戴式互連技術相結合的視頻採集裝置解決方案，使用了先進的H264視頻編碼算法，H264編碼壓縮算法的優秀特性可以在同種畫質下擁有更高的壓縮率，降低系統的帶寬壓力，且該方案具有畫面質量好等特點；本發明採用穿戴式裝置，將高清攝像頭、信息處理模塊以及網絡傳輸模塊有效的連接互通，達到方便攜帶者作業的效果。
[0049]最後說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的範圍。
【權利要求】
1.一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特徵在於:包括:頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊；頭盔視頻採集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊之間通過穿戴式互連模塊的USB、Bluetooth接口實現連接；所述穿戴式TD-LTE終端裝置能夠通過TD-LTE傳輸模塊接入TD-LTE網絡或TD-LTE應急通信系統，從而實現終端之間、以及終端與遠端指揮中心寬帶多媒體信息交互。
2.根據權利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特徵在於:所述頭盔視頻採集模塊包括:具有安全防護能力的頭盔、高清視頻攝像機和耳麥，頭盔視頻採集模塊用於實現現場高清視頻拍攝和音頻信號變換，並通過USB接口與腕式顯示控制模塊實現數字信息交互。
3.根據權利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特徵在於:所述腕式顯示控制模塊由低功耗嵌入式處理器、LCD顯示屏、存儲器和接口電路組成，佩戴於人體手腕，用於實現視頻編解碼、文本信息錄入與顯示、視頻的本地播放、系統控制和信息交互接口管理；該腕式顯示控制模塊通過USB接口與頭盔視頻採集模塊及TD-LTE傳輸模塊實現數字信息交互。
4.根據權利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特徵在於:所述TD-LTE傳輸模塊由TD-LTE基帶信號處理器、模擬射頻電路和用戶身份識別卡組成，可佩戴於人體腰部，用於TD-LTE協議和信號處理以及接入TD-LTE網絡基站；該TD-LTE傳輸模塊通過USB接口與腕式顯示控制模塊實現數字信息交互。
5.根據權利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特徵在於:所述穿戴式互連模塊內置多種導線，並可牢固掛附多種微型裝備的警用或戶外背心，用於上述模塊接口連接和電池供電。
【文檔編號】H04N7/18GK104270621SQ201410583919
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】餘翔, 張曉寧, 段思睿, 黃小敏, 張麗 申請人:重慶郵電大學