高速公路全程巡逻无线移动视频监控技术方案

高速公路全程巡逻无线移动视频监控系统

技术方案

北京蓝波视讯科技有限公司

2009-2-24

目录

1项目背景 (1)

2TELEMEDIA无线视频传输产品概述 (2)

3蓝波视讯公司简介 (4)

4用户需求分析 (5)

4.1客户需求 (5)

4.2方案要求 (5)

4.3性能要求 (6)

5系统方案 (6)

5.1车载巡逻方案 (6)

5.2单兵移动视频监控方案 (8)

6设备性能及技术参数 (8)

6.1T ELE M EDIA车载型发射机 (8)

6.2T ELEMEDIA便携型发射机 (10)

6.3T ELE M EDIA 车载A型接收机 (12)

7设备清单及报价 (14)

8TELEMEDIA系统的应用实例 (15)

8.1天津市公安系统城域“动中通”应急指挥系统 (15)

8.2某市消防局单兵无线移动视频监控系统 (16)

1项目背景

随着国家大力拉动内需的经济政策的制定，交通运输为代表的基础建设成为其中最为重要的内容之一。“要想富，先修路”，可以预见的是，在未来的一段时间内，高速公路在中国将快速延伸，建设规模将呈现出快速发展的态势。目前，我国绝大部分省份高速公路已形成路网，单独路段的异常事件影响的范围越来越广，必然要求相临路段之间能互通协调，信息共享，在高速公路领域逐步引入和深化视频监控系统，将为高速公路的信息化管理的高效率提供基础性的帮助。

目前，高速公路沿线监控系统的建设已基本满足了大多数常规路段监控需求，但是对于出现特殊路况时，由于没有及时准确可靠的信息来源，使得事故救援、紧急抢险、路段监控及信息发布等工作受到了极大影响，大大降低了高速公路畅通率和服务社会的能力。

由于高速公路线性特点、投资规模、供电及传输通道等因素的限制，监控系统布设密度非常有限，存在很多监控盲区。传统的有线网络建设在施工周期、系统维护、成本投入上都不太适宜应用在超远距离的高速公路系统中。如何充分利用现有网络资源，突破地理距离的限制，实现对远程监控路段和地区的实时视频信息传输，实现管理者远程指挥、调度交通异常事件。最大限度地减少突发事件造成的损失，是高速公路信息监控亟待解决的问题。无疑，远程无线视频监控系统是有效的解决途径。

蓝波视讯根据高速公路收费站已经连接了光缆的特性及超远距离沿线移动视频监控的特殊需求，设计了一套先进的无线移动监控传输系统，该系统融合了最先进的无线通讯技术，无线链路聚合技术，视频监控技术，GPS定位等先进的技术,使得系统具有极高的稳定性和可用性，解决了高速公路沿线远距离的视频传输，GPS定位，数据回传等诸多问题。

2TeleMedia无线视频传输产品概述

本系统采用COFDM技术体制，具有绕射能力强、非视距传输距离远、图像清晰流畅的特点，主要解决移动无线实时视频传输，其典型应用包括交警巡逻、高速公路事故处理、公安应急通讯指挥、现场采访直播、消防救灾应急指挥等系统的实时视频传输，系统特征主要体现在非视距(NLOS)移动(Mobile)无线(Wireless)实时视频(Real-time video)传输，其中：

1．非视距(NLOS)：具有强大的非视距传输功能、绕射功能：在城区内车辆之间支持2～10公里移动中传输；在建筑物顶与车辆/人员之间支持5～15公里移动中传输。传统数字微波只能提供点对点的视距通信，无法实现非视距。

2．移动(Mobile)：支持高速移动中传输；支持300公里/小时高速移动中传输。传统模拟电视传输无法实现移动传输。

3．无线(Wireless)：使用无线方式进行传输，这是实现移动的前题，同时具有简单接收、无需铺设电缆的优点。

4．实时视频(Real-time video)：提供广播级的高清晰图像质量，图像分辨率最大达到DVD质量，具有近实时的端到端图像传输。传输数据率高，这是现有GSM、CDMA和将来的3G网络无法提供的速度。

本系统具备以下特点：

●强大的抗干扰能力，卓越的非视通无线传输性能

接收电平－100dBm时仍能保证误码率<10E-6；

●高清晰度图像质量

COFDM技术每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制，合成后的信道速率一般均大于4M bps。因此，可以传输MPEG2中4:2:0、4:2:2等高质量编解码，接收端图像分辨率可达到576×720或480×720，能充分满足后期分析、存储、编辑等要求；

●支持快速移动中稳定、高质量传输。可应用于车辆、船舶、直升机/无人机

等平台

TELEMEDIA设备不需要任何附加装置，就可实现固定——移动，移动——移动

间的使用；

●真正实现128位AES数字加密技术处理，安全性能高

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备采用128位AES数字加密技术、无线宽带多载波加密、加扰技术，实现全数字信号处理，同时使用了超大容量FPGA 设计，提高系统集成度，这些都保证了整个系统的保密性、稳定性及可靠性，使客户空中传输信息充分得到安全保障；

●自主知识产权实现低频宽（8M/3.5M/2.5M/1.25M）传输，提高频率使用效

率和系统灵敏度

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备可以提供8M/3.5M/2.5M/1.25M使用频宽，针对于市场上普遍使用的8M使用频宽的设备，可以成倍和成四倍地节省无线频率资源，提高不可再生的频率资源的使用效率;同时由于使用窄带频率传输图像，使用频宽减小2-6M，同样也降低和规避这2-6M可能存在的频率干扰，从而在现有基础上很大的提高整体系统的灵敏度和抗干扰能力，实现同一区域中，无线频率资源有限的情况下，尽可能多的同类设备互补干扰下同时使用；●频率使用带宽可调

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备采用先进的调制技术，做到了频率使用带宽可调，根据用户使用需求，可分别提供8M/3.5M/2.5M/1.25M的使用带宽。该功能的使用优势体现在根据用户所在地无线环境，结合用户对传输图像及数据的大小，选择最有利的传输带宽，既保证传输图像的高质量，又有效地利用和节省现有的频率资源，保障了多套设备在同时使用时的带宽需求，提高设备和系统的灵敏度；

●频率可调

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备频率可调功能可以在一定的范围内有效的避开同频干扰，加强设备的使用的可靠性；

●功率可调

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备采用了人性化设计，具备多种功率可调的功能；

●多种设备类型，安装操作简便，满足不同传输需求

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备提供单兵背负式、车(船)载式、机(直

升机、无人机)载式和隐蔽式等多种设备类型，单兵和隐蔽式设备体积小、重量轻、外观美观实用、安装操作简便、携带使用灵活方便，采用全密封结构，防水防尘性能好，适合于恶劣环境使用；车载和机载设备功能强大、覆盖范围广，

-103dBm极高的接收灵敏度，满足公安等特种机关灵活、机动、便捷、快速的应用要求；

产品完全自主知识，为用户提供各种特殊需求的定制，保障设备和系统的更方便、平滑的升级换代

TELEMEDIA系列应急无线数字传输设备由北京蓝波视讯科技有限公司自主研发，可满足各类用户不同特殊需求的定制，同时可大大降低用户设备的后期维修、维护成本，缩短维修时间，同时真正地保证客户在以后使用过程中的平滑升级换代和整个系统的可扩展性。

3蓝波视讯公司简介

北京蓝波视讯科技有限公司（Blue Wave Vision TECH Co., LTD.）位于北京中关村高科技园区上地信息产业基地，是一家新崛起的具有强大技术实力的高新技术企业。公司主要从事无线通信设备软硬件的设计、研制、开发、生产和服务，并为用户提供系统集成服务。作为专业无线应急机动通信传输产品的厂家，公司提供高品质军警级的系列无线图像传输设备、应急多媒体卫星通信设备、数字网络传输设备等产品，广泛应用于公安、武警、国防、安全、交通、人防等系统，多次成功保障了北京奥运、反恐防爆、灾害救援等国家重大活动，得到了用户的一致好评。

公司研发队伍由一批射频/基带技术、软件无线电、MPEG2/MPEG4/H.264编解码、数字图像处理、嵌入式设备等领域的资深专家组成，全部为硕士以上学历，在行业内有均有7年以上的研发经验，主要针对无线宽带视频、数据传输的软件、硬件的开发。作为国内COFDM技术的先驱，2006年公司开始独立推出具有世界一流水准的高扩展性正交编码频分复用板卡和整机设备，同时针对专有用户，集成了宽带、窄带正交频分复用技术和高等级数字加密技术。

公司所研制生产的数字无线图象传输设备包括穿戴、双频、单兵、车载、船

载、机载等全系列，设备按严格国家相关法规和行业规范合法研制，其电磁兼容性和各类指标符合相关规定。其中穿戴、双频、单兵设备全屏蔽，符合EMC和辐射标准，并参照军品设计生产；所有设备主要配件采用国内和国际知名品牌，确保性能指标和可靠性，并执行严格的出厂各种检验。

公司紧密跟踪国际国内 IT 行业最新的市场和技术发展趋势，在无线扩频传输设备、数据通信系列产品方面研发了一系列产品，如E1数据传输、双向无线COFDM网桥等，形成了一套自主核心技术体系，为我们的客户提供更加全面的解决方案。

4用户需求分析

4.1 客户需求

某省高速公路网需要对高速公路实施全程巡逻无线移动视频监控。

（1）收费站与收费站之间相距30公里以内，收费站之间和收费站与指挥中心之间有专网或光纤连接。

（2）事故地点不定，气候环境或地理环境比较复杂。

（3）巡逻车配备有专业监控摄像机。

（4）能保证巡逻车在高速移动中传输图像。

（5）在高速公路监控中心可以同时监控多个巡逻车传回的视频图像。

（6）能够传回巡逻车的GPS信息，对巡逻车进行实时定位。

（7）在巡逻车到达不了的复杂环境，工作人员能够利用便携式无线发射设备把视频信息传到指挥车上，指挥车再把视频图像转发到指挥中心。

4.2 方案要求

(1) 采用无线方式构成无线网络的视频监控系统；

(2) 无线视频传输支持高速移动和有阻挡的复杂环境；

(3) 指挥中心可以实时观看所有巡逻车的视频图像；

(4) 摄象设备采用模拟设备。

（5）系统支持视频存储。

4.3 性能要求

(1) 系统领先，网络带宽高，为以后留下余量；

(2) 系统抗干扰能力强，保密性好，安全可靠；

(3) 选用设备的性能优良，技术先进，在复杂环境下设备可靠性高；

(4) 传输实时视频，低延时，视频清晰度达到D1格式(576X720)；

(5) 在阻挡或高速移动中保证画面流畅，无中断或马赛克；

(6) 用户方便操作和使用；

(7) 频率可调，能避开其他被占用频段。

5系统方案

本系统由两部分解决方案组成，一个方案是解决巡逻车全程移动视频监控。另外一个方案是用来解决在事发地点由单兵设备把视频传输到收费站或巡逻车上。

5.1 车载巡逻方案

综合用户的需求和性能要求，可以先考虑在两辆巡逻车以及4个收费点之间完成全程移动巡逻系统。如果方案测试得到认可，可以向更多的高速路网进行推广。

车载巡逻方案的系统组网及应用拓扑图如4.1所示。

在本系统中，每一辆车上的车载设备由1个高清摄像机、一个TeleMedia车载发射机组成。

在每个收费站，有一个车载接收机、一个监控显示屏，每一台接收机在收费站接入高速公路专网。

在指挥中心，视频服务器通过高速公路专网接受所有接收机传来的视频。视频服务器可以把多路视频保存在服务器硬盘上，并且能够显示在监控中心大屏幕上。

在图4.1中，当巡逻车从车载接收机1的接收范围漫游到车载接收机2的接收范围时，只要任何一台接收机能接收到信号，或者两个接收机同时接受到信号，在视频服务器端都可以通过专门的视频播放软件进行流畅的播放。也就是说，本系统利用了软切换的技术来支持大区域漫游。

地

全城覆盖多路无线视频传输技术方案北京蓝波视讯科技有限公司

图4.1 高速公路全程巡逻无线视频监控方案电话：010-********,82893795,82893973 传真：010- 82893973 第7页

5.2 单兵移动视频监控方案

单兵移动视频监控方案比较简单，如图4.2所示，单兵可选Mini发射机、便携发射机、背负发射机或扣板发射机。在收费站或车上使用车载接收机。此方

Mini发射机

便携发射机

背负发射机

扣板发射机

收费站或车

图4.2单兵移动视频监控方案

在次方案中，视频传输比较简单，单兵与收费站或车之间是一点发一点收的模式。如果指挥中心需要监控单兵的视频，可以在收费站或车上进行视频转发，把视频流接入高速公路专网中传输到指挥中心。

6设备性能及技术参数

6.1 TeleMedia车载型发射机

“车载型”是大功率非视距移动图像传输设备。发射机集发射天线、功率放大、数字调制、视音频数字压缩于一体，适合于车载、船载、机载，功率最大可调至20W，可传输一路图像、两路伴音、一路内嵌式GPS数据、一路RS232数据。适用于车～车、船～船、车～固定点、船～固定点、飞机～固定点等远距离高清晰图像传输，也可用作远距离图像中继，配合全向天线，通视条件下传输距离可达100公里以上。

一、产品特点

1、多频段直接变频技术：150～900MHz、1.0G～1.7GHz、2.3G～2.7GHz（可选）；

2、多带宽COFDM调制技术：8/3.5/2.5/1.25MHz（可选）；

3、多模式视频压缩：MPGE4兼容MPEG2；

4、高接收门限电平：灵敏度-111dBm（10-6 BER @1.25MHz信道宽度）；

5、高级加密标准：具有128位AES加密功能，避免非法接收；

6、支持DVD图像质量：无马赛克，保存最后一帧好图；

7、支持非视距（NLOS）传输；

8、支持高速移动传输；

9、手动键控输出功率可调：1W～20W，方便实地改变功率，减少辐射；

10、手动键控8频道选择：方便实地改变频点，避开干扰；

11、附加GPS数据传输通道：可选GPS模块嵌入主板中；

12、附加RS232数据传输通道：150bps～19.2Kbps速率自适应；

13、附加多种供电方式：AC220V机型，DC12V机型，DC24V机型可选；

二、外观及技术参数

三、原理框图

6.2 Telemedia便携型发射机

“便携型”移动图像传输设备包括发射机和接收机两部分。发射机集发射天线、功率放大、数字调制、视音频数字压缩于一体，可单独背负使用。它单向传输一路图像、两路伴音、一路内嵌式GPS数据、一路RS232数据。最大功率可选2W以上，具有传输距离远，方便携带的特点，可用于现场高清晰图像采集和传输,通视条件下传输距离可达30公里以上。

一、产品特点

1、多频段直接变频技术：150～900MHz、1.0G～1.7GHz、2.3G～2.7GHz（可选）；

2、多带宽COFDM调制技术：8/3.5/2.5/1.25MHz（可选）；

3、多模式视频压缩：MPGE4兼容MPEG2；

4、高接收门限电平：灵敏度-111dBm（10-6 BER @1.25MHz信道宽度）；

5、高级加密标准：具有128位AES加密功能，避免非法接收；

6、支持DVD图像质量：无马赛克，保存最后一帧好图；

7、支持非视距（NLOS）传输；

8、支持高速移动传输；

9、手动键控输出功率可调：250mW～5W，方便实地改变功率，减少辐射；

10、手动键控8频道选择：方便实地改变频点，避开干扰；

11、附加GPS数据传输通道：可选GPS模块嵌入主板中；

12、附加RS232数据传输通道：150bps～19.2Kbps速率自适应；

13、附加宽范围供电方式：DC8V～DC18V；

二、外观及技术参数

6.3 TeleMedia 车载A型接收机

“车载A型接收机”是Telemedia系列非视距移动图像传输设备的一种1U机架式接收机。主要用于Telemedia系列非视距移动图像发射信号的正确接收和处理。它采用先进的COFDM全数字调制解调技术，结合IT领域中最新的音视频压缩/解压缩技术、网络技术、GPS 定位技术。实现报警联动的中央监控、远程管理及数据采集。外观简洁、抗震，安装灵活方便，功能强大，系统运行稳定。

一、产品特点

1、多频段下变频技术：150～850MHz；

2、多带宽COFDM解调技术：8/3.5/2.5/1.25MHz（可选）；

3、多模式视频解压缩：MPGE4兼容MPEG2；

4、高接收灵敏度，达-111dBm（10-6 BER @1.25MHz信道宽度）；

5、对外提供多种接口：主通道接口包括AV视频接口、以太网标准接口（10/100BASE-T自适应），辅通道接口提供RS232数据接口、GPS数据接口和双向语音业务接口，其中双向语音可以和指挥中心进行语音联系。

6、强大的网络功能：支持UDP单播和组播功能，利用专门的视频播放器，可以在局域网的任何一台PC上实时观看视频，并且能把视频流无损保存到PC硬盘上。

7、视频加密功能：采用128位AES扰码和先进的加密算法，并把空中加密数据直接推到局域网上，使得其他用户在不知道密钥的情况下无法接收和播放视频。

8、GPS定位功能：发射机如果配备并且打开GPS模块，接收机可以实时接收GPS信息，利用专门的视频播放器，可以实时查看发射机的经纬度、速度等信息。结合GpsGate软件和地图软件，可以实时查看发射机在地图上的位置。

9、交直流兼容供电方式：AC220V兼容/DC12V；

二、外观及技术参数

车载A型接收机前视图车载A型接收机后视

三、原理框图

7设备清单及报价

8TeleMedia系统的应用实例

从2006年北京蓝波视讯科技有限公司对JoMobile移动多媒体系统的研制到现在，TeleMedia移动多媒体系统已广泛应用于军队、公安、安全、武警、消防、部队、人防、水利等部门，真正实现了在高速移动中的图像、语音、数据的实时、同步传输，担负着执勤、处理突发事件、反恐、抢险救灾、战场演习等远程视频图像、语音、数据的实时、动态的收集处理和传递等重要任务。

8.1 天津市公安系统城域“动中通”应急指挥系统

根据市公安系统移动通信需求，在市内6区中，利用固网和无线通信方式，实现在移动中视频图像的实时采集和传输。市区直径范围小于25公里，要求在市内6区的任意区内，车载移动通信平台均可与指挥中心实现双向多媒体流实时交互。

如图所示，在本系统中，执法人员携带单兵背负设备，将采集到的现场情况实时传输到指挥车辆所配备的接收设备。指挥车本身装配的摄像头也可以把现场周边的情况实时传送到市百货大楼的接收机上，接收机通过内部专网可以把视频实时的传送到指挥中心。同样，百

货大楼的发射机可以把指挥中心的的视频实时传送到指挥车上，从而实现指挥车和指挥中心的双向多媒体流实时交互。指挥车在传送视频图像的同时，还可以把所在位置的GPS信息实时传送到指挥中心，在指挥中心结合GPS地图软件可以实时查看指挥车所在的位置，从而实现全方位的监控和指挥。

8.2 某市消防局单兵无线移动视频监控系统

在城市中某地发生火灾，消防官兵和相关领导赶到第一现场进行灭火及营救工作，需要把火灾楼房内的情况实时传输到指挥车和消防指挥中心，以便于相关领导进行实时指挥现场，迅速决策，从而避免一些不必要的人员伤亡和财产损失。由于火灾事发地点和事发时间具有不确定性，地理环境可能非常复杂，比如在地下室或大厦中。

在本系统中，单兵设备主要包括摄像机、微型发射机以及电池，摄像机所拍摄到的模拟视频直接输出到便携发射机，便携发射机把视频音频信号首先经过编码后转成MPEG4格式的TS流，然后再通过信道调制模块发送出去。

在消防车里，主要有四个Mini型接收机，分别以f1、f2、f3、f4的频率进行接收，所接收到的TS流经过网络端口通过网桥发射机以频段f5发射到TS流中继设备，同时，在消防车内可以用笔记本电脑连接上网络端口以后同时监视和存储四路视频。

在指挥中心，有一个网桥接收机，中心站计算机通过集线器和网桥接收机连接，配合专门的视频播放监控软件，即可以在中心站同时监控多路视频，并且可以把视频无损保存在本地硬盘上，在中心站也可以进行卫星转发。