一種無線網絡攝像機及其數據傳輸方法

2023-05-01 10:22:16 2

專利名稱：一種無線網絡攝像機及其數據傳輸方法
技術領域：
本發明涉及視頻監控系統，尤其涉及一種視頻監控系統中的無線網絡攝 像機及其數據傳輸方法。
背景技術：
在視頻監控系統中，網絡攝像機(如IP Camera )與監控中心的連接主 要有兩種第一種是有線連接，如提供乙太網RJ45接口方式向外傳輸視頻， 但這種有線連接方式存在著需要施工布線、網線好壞經常影響視頻傳輸等問題。
第二種是無線連接，如採用802.1a/b/g等區域網無線傳輸協議或者採用 GPRS、 CDMA等行動網路傳輸協議進行網絡視頻傳輸，此時，監控中心需 要配置一個基站，如接入點(AP， Access Point)等，來與支持無線連接的 攝像機配合使用，但由於目前這種攝像機一般僅支持點對點的無線傳輸，如 圖l所示，圖1為現有技術中無線網絡攝像機的結構示意圖。其包括採集 單元、編碼單元、無線傳輸處理單元和天線。
其中，採集單元用於採集各種監控信息。具體實現時，採集單元可包括 音視頻採集子單元以及報警等其它信息的採集子單元，用於分別採集音、視 頻監控信息和開關量報警、GPS位置、甚至一些如溫度、溼度等的監控信息。
編碼單元用於對採集單元採集的各種監控信息進行壓縮編碼，生成壓縮 數據流。
無線傳輸處理單元用於通過所述天線接收來自基站的控制信息，在所述 控制信息指示需要向監控中心傳輸該網絡攝像機的監控信息時，對編碼單元 生成的壓縮數據流進行網絡協議轉換及處理後，得到網絡數據，將所述網絡
5數據通過所述天線發送給基站。基站通過自身的天線向無線網絡攝像機發送 控制信息，並接收來自無線網絡攝像機的網絡數據。
可見，目前的監控系統中，由於無線網絡攝像機直接與基站進行點對點 的無線傳輸，因此無線傳輸範圍僅限於基站對無線攝像機的覆蓋範圍，傳輸 範圍較小，並且這種點對點的組網方式也不適合大範圍的複雜組網應用。

發明內容
有鑑於此，本發明中一方面提供一種無線網絡攝像機，另一方面提供一 種無線網絡攝像機的數據傳輸方法，以便提高攝像機的數據傳輸範圍。
本發明所提供的無線網絡攝像機，包括用於採集監控信息的釆集單元
和用於對所述採集單元採集的監控信息進行壓縮編碼，生成壓縮數據流的編
碼單元，此外，該攝像機還包括
上級互聯定向天線，用於在自身的無線網絡攝像機為第一級無線網絡攝像 機時與基站的天線互聯，否則與上一級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互
聯；
至少 一個下級互聯定向天線，每個下級互聯定向天線分別用於與下一級無
線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯；
無線傳輸處理單元，用於通過下級互聯定向天線接收來自下一級無線網絡 攝像機的網絡數據，將所述網絡數據通過上級互聯定向天線發送出去。
較佳地，所述無線傳輸處理單元進一步在自身的無線網絡攝像機需要向監 控中心傳輸監控信息時，對編碼單元生成的壓縮數據流進行網絡協議轉換及處 理，將得到的網絡數據與當前接收的來自下一級無線網絡攝像機的網絡數據進 行合併，將合併後的網絡數據通過上級互聯定向天線發送出去。
較佳地，所述無線傳輸處理單元進一步在自身的無線網絡攝像機為第一 級無線網絡攝像機時通過上級互聯定向天線接收來自基站的控制信息，或者 在自身的無線網絡攝像機不是第一級無線網絡攝像機時通過上級互聯定向 天線接收上一級無線網絡攝像機轉發的來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機的控制消息，如果不是，則將該控制 消息通過對應的下級互聯定向天線發送給下一級無線網絡攝像機；否則，根 據該控制消息進行相應處理。
本發明所提供的無線網絡攝像機的數據傳輸方法，為每個無線網絡攝像 機設置上級互聯定向天線和至少一個下級互聯定向天線，將多個無線網絡攝 像機進行n級級聯，將第 一級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天線與基站 的天線互聯，下級互聯定向天線與第二級的無線網絡攝像機的上級互聯定向
天線互聯，當n》3時，將第m-1級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天線 與第m-2級的無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯，將第m-l級的無 線網絡攝像機的下級互聯定向天線與第m級的無線網絡攝像機的上級互聯 定向天線互聯，其中，2《m《n;包括
第m-1級的無線網絡攝像機通過自身的下級互聯定向天線接收來自第m級 的無線網絡攝像機的網絡數據，當n>3時，第m-l級的無線網絡攝像機將所 述網絡數據通過自身的上級互聯定向天線發送給第m-2級的無線網絡攝像機， 否則，將所述網絡數據通過自身的上級互聯定向天線發送給基站。
較佳地，該方法進一步包括在所述第m-l級的無線網絡攝像機需要向監 控中心傳輸網絡數據時，第m-1級的無線網絡攝像機將自身的網絡數據與當前 接收的來自第m級的無線網絡攝像機的網絡數據進行合併，將合併後的網絡數 據通過上級互聯定向天線發送出去。
較佳地，所述第m-1級的無線網絡攝像機為第一級的無線網絡攝像機，該 方法進一步包括所述第m-l級的無線網絡攝像機通過上級互聯定向天線接收 來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機的 控制消息，如果不是，則將該控制消息通過對應的下級互聯定向天線發送給第 m級的無線網絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相應處理。
較佳地，所述第m-l級的無線網絡攝像機不是第一級的無線網絡攝像機， 該方法進一步包括所述第m-l級的無線網絡攝像機通過上級互聯定向天線接 收第m-2級的無線網絡攝像機轉發的來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機的控制消息，如果不是，則將該控制消息通
過對應的下級互聯定向天線發送給第m級的無線網絡攝像機；否則，根據該控
制消息進行相應處理。
較佳地，所述將n個無線網絡攝像機進行級聯之前，進一步包括
根據當前視頻監控系統所支持的無線帶寬及每個無線網絡攝像機所需佔用
的帶寬，確定可級聯的無線網絡攝像機的個數的最大取值N; 根據所述最大取值N,確定n的取值。
從上述方案可以看出，本發明中通過為每個無線網絡攝像機設置上級互 聯定向天線和至少一個下級互聯定向天線，使得可將多個無線網絡攝像機通 過級聯的方式進行連接。即將第m-l級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天 線與第m-2級的無線網絡:攝像^/L的下級互聯定向天線互聯，將第m-l級的 無線網絡攝像機的下級互聯定向天線與第m級的無線網絡攝像機的上級互 聯定向天線互聯。以便在數據傳輸時，由第m-l級的無線網絡攝像機通過自 身的下級互聯定向天線接收來自第m級的無線網絡攝像機的網絡數據，將 所述網絡數據通過自身的上級互聯定向天線發送給第m-2級的無線網絡攝 像機，從而利用無線網絡攝像機對其它無線網絡攝像機的數據的轉發提高傳 輸範圍，並且這種級聯的組網方式能夠適用於大範圍的複雜組網應用。


圖1為現有技術中無線網絡攝像機的結構示意圖2為本發明實施例中無線網絡攝像機的結構示意圖3為本發明實施例中無線網絡攝像機通過級聯方式連接的示意圖。
具體實施例方式
本發明中，為了提高無線網絡攝像機的傳輸範圍，考慮通過多級級聯的 方式連接無線網絡攝像機，從而可以使原來的無線網絡覆蓋範圍根據級聯數 而擴展數倍以上。為了使無線網絡攝像機能夠通過多級級聯的方式進行連接，本發明中為每個無線網絡攝像機設置了用於與上一級無線網絡攝像機或 基站進行無線互聯的上級互聯定向天線和用於與下 一 級無線網絡攝像機進 行無線互l關的下級互聯定向天線。
具體實現時，下級互耳關定向天線可以不只一個。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和 附圖，對本發明進一 步詳細說明。
圖2為本發明實施例中無線網絡攝像機的結構示意圖。如圖2所示，該 無線網絡攝像機包括採集單元、編碼單元、上級互聯定向天線、至少一個 下級互聯定向天線和無線傳輸處理單元。
其中，與圖1所示現有技術中的無線網絡攝像機相比，本實施例中的採 集單元和編碼單元的功能及連接關係與現有技術中一樣，即採集單元用於採 集各種監控信息；編碼單元用於對採集單元釆集的各種監控信息進行壓縮編 碼，生成壓縮數據流。
但現有技術中無線網絡攝像機的非定向天線被本實施例中的上級互聯 定向天線和至少一個下級互聯定向天線所代替。其中，上級互聯定向天線用 於在自身的無線網絡攝像機為第 一級無線網絡攝像機時與基站的天線互聯， 否則與上一級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯。每個下級互聯定向 天線用於在自身的無線網絡攝像機不是最後1級無線網絡攝像機時與下一 級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯。
此外，本實施例中的無線傳輸處理單元還用於通過下級互聯定向天線接收 來自下一級無線網絡攝像機的網絡數據，將所述網絡數據通過上級互聯定向天 線發送出去，即發送給與之互聯的基站或上一級無線網絡攝像機。
若此時該無線網絡攝像機也需要向監控中心傳輸監控信息，則無線傳輸處 理單元對編碼單元生成的壓縮數據流進行網絡協議轉換及處理後，可將得到的 網絡數據與當前接收的來自下一級無線網絡攝像機的網絡數據進行合併，將合 並後的網絡數據通過上級互聯定向天線發送出去，即發送給與之互聯的基站或 上一級無線網絡攝像機。
9同樣，對於基站發出的控制消息，本實施例中的無線網絡攝像機也可以 對其進行中轉。具體實現時，當該無線網絡攝像機為級聯連接中的第一級無 線網絡攝像機時，該網絡攝像機中的無線傳輸處理單元可通過上級互聯定向 天線接收來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網 絡攝像機的控制消息，如果不是，則將該控制消息通過對應的下級互聯定向 天線發送給下一級無線網絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相應處理。
當該無線網絡攝像機不是級聯連接中的第 一級無線網絡攝像機時，該網 絡攝像機中的無線傳輸處理單元可通過上級互聯定向天線接收上一級無線 網絡攝像機轉發的來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自 身無線網絡攝像機的控制消息，如果不是，則將該控制消息通過對應的下級 互聯定向天線發送給下一級無線網絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相 應處理。
圖3示出了本發明實施例中無線網絡攝像機通過級聯方式連接的示意 圖。圖3中有n級無線網絡攝像機(即無線網絡攝像機1、無線網絡攝像機
2........無線網絡攝像機n)進行級聯，並且以每個無線網絡攝像機具有
一個上級互聯定向天線和一個下級互聯定向天線的情況為例。如圖3所示， 具體級聯情況為
第一級無線網絡攝像機的級聯(如圖3中的無線網絡攝像機1所示) 第 一級無線網絡攝像機利用上級互聯定向天線與基站進行點對點無線連接， 同時利用下級互聯定向天線對下一級(即第二級)無線網絡攝像機進行點對 點互連連接。本級無線網絡攝像機的視頻監控網絡數據流量可與下級的互聯 無線網絡攝像機的網絡數據流量合併後， 一 同向上級無線網絡進行傳輸。
第二級無線網絡攝像機的級聯(如圖3中的無線網絡攝像機2所示) 第二級無線網絡攝像機利用上級互聯定向天線與第 一級無線網絡攝像機的 下級互聯定向天線進行點對點無線連接，同時利用下級互聯定向天線對下一 級(即第三級)網絡攝像機進行點對點互連連接。本級無線網絡攝像機的視 頻監控網絡數據流量可與下級的互聯無線網絡攝像機的網絡數據流量合併後， 一同向上級無線網絡進行傳輸。 以此類推。
第n-1級無線網絡攝像機的級聯(如圖3中的無線網絡攝像機n-1所示) 第n-l級無線網絡攝像機利用上級互聯定向天線與上一級(即第n-2級)無 線網絡攝像機的下級互聯定向天線進行點對點無線連接，同時利用下級互聯 定向天線對下一級(即第n級)網絡攝像機進行點對點互連連接。本級無線 網絡攝像機的視頻監控網絡數據流量可與下級的互聯無線網絡攝像機的網 絡數據流量合併後， 一同向上級無線網絡進行傳輸。
第n級無線網絡攝像機的級聯(如圖3中的無線網絡攝像機n所示) 第n級無線網絡攝像機利用上級互聯定向天線與上一級(即第n-l級)無線 網絡攝像機的下級互聯定向天線進行點對點無線連接。本無線網絡攝像機的 視頻監控網絡數據通過上級互聯定向天線向上級無線網絡進行傳輸。
可見，當2《m《n，且n》3時，有第m-l級的無線網絡攝像機的上級 互聯定向天線與第m-2級的無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯，第m-1 級的無線網絡攝像機的下級互聯定向天線與第m級的無線網絡攝像機的上級互 聯定向天線互if關。
進行網絡數據傳輸時，有第m-1級的無線網絡攝像機通過自身的下級互 聯定向天線接收來自第m級的無線網絡攝像機的網絡數據，當n>3時，第m-l 級的無線網絡攝像機將所述網絡數據通過自身的上級互聯定向天線發送給第 m-2級的無線網絡攝像機，否則，將所述網絡數據通過自身的上級互聯定向天 線發送給基站。並且，在第m-l級的無線網絡攝像機需要向監控中心傳輸網絡 數據時，第m-1級的無線網絡攝像機可將自身的網絡數據與當前接收的來自第 m級的無線網絡攝像機的網絡數據進行合併，將合併後的網絡數據通過上級互 聯定向天線發送出去。
進一步地，對於控制信息的傳輸，則有第m-l級的無線網絡攝像機為第 一級的無線網絡攝像機，該第m-l級的無線網絡攝像機通過上級互聯定向天線 接收來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機的控制消息，如果不是，則將該控制消息通過對應的下級互聯定向天線發送
給第m級的無線網絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相應處理。第m-l級 的無線網絡攝像機不是第一級的無線網絡攝像機，該第m-l級的無線網絡攝像 機通過上級互聯定向天線接收第m-2級的無線網絡攝像機轉發的來自基站的控 制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機的控制消息，如 果不是，則將該控制消息通過對應的下級互聯定向天線發送給第m級的無線網 絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相應處理。
其中，由於上述傳輸網絡數據時，可採用數據流量合併的方式進行傳輸， 因此無線網絡攝像機的級聯級數受當前視頻監控系統所支持的無線帶寬及每個 無線網絡攝像機所需佔用的帶寬所限制，為此，可首先根據當前視頻監控系統 所支持的無線帶寬(即無線網絡協議的理論或實際無線帶寬)w及每個無線網 絡攝像機所需佔用的帶寬s，確定可級聯的無線網絡攝像機的個數的最大取值 N。例如，N可以由w/s的取值確定，即為w/s的取整後的值。以採用802.1g 協議為例，如果實際的無線網絡帶寬約為IIOM左右，每個無線網絡攝像機所 需要的網絡帶寬約為1.5-2M左右，則實際網絡可容納的攝像機數量為 110/2=55臺左右。實際施工時應考慮組網的可行性和網絡穩定性適當留出冗餘 能力。
然後，根據最大取值N,確定級聯級數n的取值。例如，如果每個參與 級聯的無線網絡攝像機均具有一個下級互聯定向天線，則n的最大取值可以 為N。如果參與級聯的有些無線網絡攝像機具有不只一個下級互聯定向天 線，則n的最大取值小於N。
利用本發明實施例中的技術方案，無線網線可覆蓋的距離範圍可採用如 下的公式進行計算L=d*n。
其中L為無線網絡可覆蓋的範圍，d為單個無線網絡可覆蓋的範圍，n 為級聯的級數。
以802.1a/b/g協議為例，假設每個無線網絡攝像機利用大功率定向天線 覆蓋的網絡範圍為空曠無遮擋物時3公裡， 一個監控網絡採用5級攝像機進行級聯，則可覆蓋的網絡範圍為3*5=15公裡。
以圖2所示組網為例，本發明實施例中所涉及的無線網絡攝像機可實現 在15公裡範圍內、55臺攝像機左右的完全無線組網能力，這將遠超過當前 一個基站對應一個無線攝像機的僅能覆蓋3公裡左右的應用範圍。
可見，本發明中通過提供一種可以用於多個無線網絡攝像機(如IP Camera)多級級聯的無線網絡攝像機，可以使原來的無線網絡覆蓋範圍根據 級聯數而擴展數倍以上，可利用於道路監控、校園監控、園區監控等高密度 或遠距離的視頻監控應用場所，同時不需要網絡布線，極大的提升了視頻監 控的應用範圍。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了 進一步詳細i兌明，所應理解的是，以上所述《又為本發明的較佳實施例而已， 並非用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任 何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種無線網絡攝像機，包括用於採集監控信息的採集單元和用於對所述採集單元採集的監控信息進行壓縮編碼，生成壓縮數據流的編碼單元，其特徵在於，該攝像機還包括上級互聯定向天線，用於在自身的無線網絡攝像機為第一級無線網絡攝像機時與基站的天線互聯，否則與上一級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯；至少一個下級互聯定向天線，每個下級互聯定向天線分別用於與下一級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯；無線傳輸處理單元，用於通過下級互聯定向天線接收來自下一級無線網絡攝像機的網絡數據，將所述網絡數據通過上級互聯定向天線發送出去。
2、 如權利要求1所述的無線網絡攝像機，其特徵在於，所述無線傳輸處理 單元進一步在自身的無線網絡攝像機需要向監控中心傳輸監控信息時，對編碼 單元生成的壓縮數據流進行網絡協議轉換及處理，將得到的網絡數據與當前接 收的來自下一級無線網絡攝像機的網絡數據進行合併，將合併後的網絡數據通 過上級互聯定向天線發送出去。
3、 如權利要求1或2所述的無線網絡攝像機，其特徵在於，所述無線傳輸 處理單元進一步在自身的無線網絡攝像機為第一級無線網絡攝像機時通過上級 互聯定向天線接收來自基站的控制信息，或者在自身的無線網絡攝像機不是第 一級無線網絡攝像機時通過上級互聯定向天線接收上一級無線網絡攝像機轉發 的來自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機 的控制消息，如果不是，則將該控制消息通過對應的下級互聯定向天線發送給 下一級無線網絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相應處理。
4、 一種無線網絡攝像機的數據傳輸方法，其特徵在於，為每個無線網絡攝 像機設置上級互聯定向天線和至少一個下級互聯定向天線，將多個無線網絡攝 像機進行n級級聯，將第一級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天線與基站的天線互聯，下級互聯定向天線與第二級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天線互聯，當n》3時，將第m-l級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天線與第m-2 級的無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯，將第m-l級的無線網絡攝像機 的下級互聯定向天線與第m級的無線網絡攝像機的上級互聯定向天線互聯，其 中，2《m《n; 該方法包4舌第m-1級的無線網絡攝像機通過自身的下級互聯定向天線接收來自第m級 的無線網絡攝像機的網絡數據，當n>3時，第m-1級的無線網絡攝像機將所 述網絡數據通過自身的上級互聯定向天線發送給第m-2級的無線網絡攝像機，
5、 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括在所述第 m-l級的無線網絡攝像機需要向監控中心傳輸網絡數據時，第m-l級的無線網 絡攝像機將自身的網絡數據與當前接收的來自第m級的無線網絡攝像機的網絡 數據進行合併，將合併後的網絡數據通過上級互聯定向天線發送出去。
6、 如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，所述第m-l級的無線網絡 攝像機為第一級的無線網絡攝像機，該方法進一步包括所述第m-l級的無線 網絡攝像機通過上級互聯定向天線接收來自基站的控制信息，判斷所述控制消 息是否是發送給自身無線網絡4聶像機的控制消息，如果不是，則將該控制消息 通過對應的下級互聯定向天線發送給第m級的無線網絡攝像機；否則，根據該 控制消息進行相應處理。
7、 如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，所述第m-l級的無線網絡 攝像機不是第一級的無線網絡攝像機，該方法進一步包括所述第m-l級的無 線網絡攝像機通過上級互聯定向天線接收第m-2級的無線網絡攝像機轉發的來 自基站的控制信息，判斷所述控制消息是否是發送給自身無線網絡攝像機的控 制消息，如果不是，則將該控制消息通過對應的下級互聯定向天線發送給第m 級的無線網絡攝像機；否則，根據該控制消息進行相應處理。
8、 如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，所述將n個無線網絡攝像機進行級聯之前，進一步包括根據當前視頻監控系統所支持的無線帶寬及每個無線網絡攝像機所需佔用 的帶寬，確定可級聯的無線網絡攝像機的個數的最大取值N;根據所述最大取值N，確定n的取值。
全文摘要
本發明公開了一種無線網絡攝像機，包括用於採集監控信息的採集單元和用於對所述採集單元採集的監控信息進行壓縮編碼，生成壓縮數據流的編碼單元，此外，該攝像機還包括上級互聯定向天線，用於在自身的無線網絡攝像機為第一級無線網絡攝像機時與基站的天線互聯，否則與上一級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯；至少一個下級互聯定向天線，分別用於與下一級無線網絡攝像機的下級互聯定向天線互聯；無線傳輸處理單元，用於通過下級互聯定向天線接收來自下一級無線網絡攝像機的網絡數據，將所述網絡數據通過上級互聯定向天線發送出去。此外，本發明還公開了一種無線網絡攝像機的數據傳輸方法。本發明所公開的技術方案能夠提高網絡覆蓋能力。
文檔編號H04N7/26GK101478679SQ200810240728
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月23日 優先權日2008年12月23日
發明者王海增 申請人:北京中星微電子有限公司