CN104394381A - 北斗短报文视频监控预警终端及预警数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种北斗短报文视频监控预警终端，摄像机组、存储器、北斗基带处理器分别与视频处理芯片对应连接，A/D转换器、D/A转换器分别与北斗基带处理器对应连接，A/D转换器、D/A转换器分别通过射频前置放大器与天线连接。本发明还公开了一种北斗短报文视频监控预警数据传输方法，用于数据发送端即北斗短报文视频监控预警终端和数据接收端之间的数据传输，包括数据包正常发送和接收、查询数据包接收状态和需要时重发补发包。本发明将摄像机组、视频处理芯片和北斗基带处理器集成于一体，全自动完成视频采集、智能分析和预警信息远程传输的功能，实现对边境、特殊监控区域或通信信号无覆盖的区域进行视频监控和预警的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频监控预警终端及预警数据传输方法，尤其涉及一种包含北斗基带处理器的北斗短报文视频监控预警终端及预警数据传输方法。
背景技术
视频监控具有直观、方便、信息内容丰富的特点，成为安全防范领域获取安全信息的重要组成部分，在公安监控、部队侦察、交通监管等领域得到广泛应用。但边防监控、森林火灾预警、野生动物保护区监管、重要特殊场所和通信信号无覆盖区域，由于很多通讯网络未覆盖或信号差，所以大多数还采用传统的依靠人力巡监、建立瞭望塔和航空巡监等方式进行监控。这些传统的监控方式存在人工劳动强度大，灾情和损害的发现准确率低的弊端，易受地形地势、天气、信息传输和管理成本的限制，影响了监控效果。采用传统视频监控设备存在监侧***安装难度大、管理成本高、信号传输困难、预警报警不及时的问题，影响了传统视频监侧设备在上述特殊监侧环境中的应用和普及。
包含北斗基带处理器的中国北斗卫星导航***(BeiDouNavigation SatelliteSystem，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航***，北斗一代卫星导航***具有的定位和通信的功能，可以满足测绘、渔业、交通运输、气象等数据通信的需求。但是，北斗卫星***用户终端设备价格偏高，设备研制开发滞后，而且还没有与智能视频监控***结合，所以无法实现远程视频监控和预警功能，无法解决上述传统视频监侧设备无法在上述通信信号无覆盖的特殊监侧环境中的应用和普及的问题。
另外，由于北斗通信传输协议中，没有可靠传输机制，丢包率比较高。同时，北斗报文通信是一种卫星通信方式，在传输过程中，传输的可靠性和稳定性受到天气等因素影响较大。所以，如果直接按北斗基带处理器的通信方式进行数据传输，则存在数据丢失的风险。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种适于在通信信号无覆盖的监侧环境中应用的北斗短报文视频监控预警终端及数据传输稳定可靠的预警数据传输方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种北斗短报文视频监控预警终端，包括摄像机组、视频处理芯片、存储器、北斗基带处理器、A/D转换器、D/A转换器和射频前置放大器，所述摄像机组的信号端与所述视频处理芯片的视频信号端连接，所述存储器与所述视频处理芯片的存储端连接，所述视频处理芯片的通讯端、所述A/D转换器的信号输出端、所述D/A转换器的信号输入端分别与所述北斗基带处理器对应连接，所述A/D转换器的信号输入端、所述D/A转换器的信号输出端和所述天线分别与所述射频前置放大器对应连接。
上述结构中，北斗基带处理器采用成熟应用的SoC芯片，芯片内嵌32位微处理器、SRAM、10路接收通道、1路发射通道，以及多种通讯接口，总集成度约270万门，功耗200mW，采用LQFP64封装，芯片采用可编程设计，各功能模块均可根据用户需求和使用环境灵活配置；视频处理芯片则具有对视频信息进行采集、分析、判断异常的功能，是一种成熟应用的芯片。
具体地，所述摄像机组包括由多个枪型摄像机组成的枪型摄像机组和由多个球形摄像机组成的球形摄像机组。枪型摄像机的变焦范围则取决于选用的镜头，可以从几倍到几十倍不等，而且镜头的更换比较容易，可以实现远距离监控或广角监控；球型摄像机一般采用无变形高强度铝合金压铸外壳，内置30倍原装光学镜头，可实现355°限位旋转，左右转速最高可达12°/秒，垂直旋转60°，摄像范围极广。
作为优选，所述视频处理芯片为TI DM8127芯片。TI DM8127芯片是美国德州仪器生产的一种TI达芬奇芯片，具有视频信号采集、分析、视频异常判断的功能，在视频出现异常时会输出信号给北斗基带处理器。
为了便于扩展和电源优化，所述北斗短报文视频监控预警终端还包括与所述视频处理芯片对应连接的接口电路和电源管理单元。
一种北斗短报文视频监控预警数据传输方法，用于数据发送端和数据接收端之间的数据传输，所述数据发送端包括用于视频采集的摄像机组、用于视频分析并进行异常判断的视频处理芯片和用于数据处理的北斗基带处理器，所述北斗短报文视频监控预警数据传输方法包括以下步骤：
(1)数据发送端进行数据分包，填写包头信息，形成发送队列；
(2)数据发送端调用通讯模块按序发送数据包；
(3)数据接收端接收数据包；
(4)数据接收端分析包头，确定为数据包并读取发送队列编码；
(5)数据接收端判断发送队列编码是否为零，如果不是，则将接收到的数据***数据接收队列；如果是，则先清空数据接收队列中已经接收的数据，再将接收到的数据***数据接收队列；
(6)数据发送端根据发送计数填写查询包信息；
(7)数据发送端调用通讯模块按序发送查询包；
(8)数据接收端接收查询包；
(9)数据接收端分析包头，确定为查询包并读取已发送序列信息；
(10)数据接收端判断是否完整接收本轮数据包，如果是，则构造完全接收响应包，并发送至数据发送端，同时，重装数据包成为原始数据包，交给上层处理，并清空发送序列；如果不是，则构造未完全接收响应包，并发送至数据发送端，同时，若超过三次发送未完全接收响应包后仍未接收到补发包，则本轮数据传输失败，准备下一轮数据传输；
(11)数据发送端接收响应包；
(12)数据发送端分析包头，若确定为完全接收响应包，则本轮数据传输结束，准备下一轮数据传输；若确定为未完全接收响应包，则读取补包序列；
(13)数据发送端从发送队列中读取应补发包；
(14)数据发送端补发数据包；
(15)数据接收端接收补发包；
(16)数据接收端分析包头，确定为补发包并读取发送队列编码；
(17)数据接收端判断发送队列编码是否为零，如果不是，则将接收到的数据***数据接收队列；如果是，则先清空数据接收队列中已经接收的数据，再将接收到的数据***数据接收队列；
(18)数据发送端补发完成后，发送查询包；
(19)数据接收端重复步骤(8)-(10)；
(20)数据发送端重复步骤(11)-(14)；
(21)数据发送端超过三次发送查询包后仍未接收到补发包，则本轮数据传输失败，准备下一轮数据传输。
作为优选，所述数据包和补发包包括预警短信报文和异常区域视频图像，所述异常区域视频图像经过以下方法处理：首先将视频处理芯片判断为异常的视频图像用金字塔图像数据组织结构来表示，然后将金字塔中的每层数据都存储为单独的小文件，再利用JPG2000压缩技术对生成的各层小文件进行压缩。
本发明的有益效果在于：
本发明所述北斗短报文视频监控预警终端将摄像机组、视频处理芯片和北斗基带处理器集成于一体，利用摄像机组的广变焦、全方位摄像功能、优选TIDM8127芯片的视频处理芯片的视频信息分析及异常判断功能和北斗基带处理器的短报文信息发送功能，全自动完成视频采集、智能分析和预警信息远程传输的功能，实现对边境、特殊监控区域或通信信号无覆盖的区域进行视频监控和预警的目的。
更具体地，本发明所述北斗短报文视频监控预警终端具有以下优点：
1、实现了多目标智能跟踪：枪机和球机配合使用，可实现活动目标跟踪，对多个活动目标通过切换方式实现多目标分别跟踪，快速跟踪放大活动目标并进行细节识别，为图像信息检索和有效利用提供了保证；
2、实现图像分析预警功能：***核心芯片TI DM8127中嵌入的智能算法可实现对监控图像分析处理，对活动目标特征、行为进行分析，对预警信息可通过北斗终端以短报文形式进行远程发送；
3、提高了***的稳定性、可靠性和可用性：***通过对处理器、多摄像机和北斗终端电路的集成，免去了过多的中间环节，提高了***的稳定性、可靠性和可用性；
4、安装部署方便快捷：集成后整个北斗短报文视频智能预警终端成为一个具有远程视频监控预警传感器，只需要对该传感器硬件进行固定，通过太阳能电池供电，可在室外任何地方安装使用，不需要考虑通信信覆盖问题。
本发明所述北斗短报文视频监控预警数据传输方法借鉴TCP/IP传输协议中的拥塞控制和质量控制策略，设计了适应北斗通信的数据传输流程，使其在各种气候状态下均能稳定、可靠地传输数据，显著降低了数据传输过程中丢包率，从而使北斗通信技术在视频监控中得到真正合理、有效的利用。
附图说明
图1是本发明所述北斗短报文视频监控预警终端的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明所述北斗短报文视频监控预警终端包括枪型摄像机组、球形摄像机组、TI DM8127芯片、接口电路、电源管理单元、存储器、北斗基带处理器、A/D转换器、D/A转换器和射频前置放大器，枪型摄像机组和球形摄像机组的信号端与TI DM8127芯片的视频信号端连接，存储器、接口电路、电源管理单元分别与TI DM8127芯片的存储端、接口端和电源端连接，TIDM8127芯片的通讯端、A/D转换器的信号输出端、D/A转换器的信号输入端分别与北斗基带处理器对应连接，A/D转换器的信号输入端、D/A转换器的信号输出端和天线分别与射频前置放大器对应连接。
本发明所述北斗短报文视频监控预警终端的工作原理如下：
枪型摄像机获取监控范围内的整体高清图像供TI DM8127芯片处理；TIDM8127芯片对枪型摄像机图像中的活动目标或具有一定特征的目标进行分析，获得其座标值，根据该座标值指示球型摄像机转动，使球型摄像机对准活动目标并进行放大，放大后的目标高清图像供TI DM8127芯片进一步分析处理，并对目标信息在存储器中进行存储，将满足预警条件的信息传输给北斗基带处理器，北斗基带处理器将预警信息处理后由高速D/A转换器转换为模拟信号，经射频前置放大器放大后由天线发射；另外，通过卫星信息接收天线接收的北斗定位信息经射频前置放大器放大后，将信号下变频为中频信号；A/D转换器采样中频信号，把模拟信号量化编码为数字信号，北斗基带处理器完成卫星信号的二维捕获、载波相位和码相位的跟踪，并且测算出伪距，最后通过TI DM8127芯片进行导航解算消除模型误差，求解伪距方程，解析出卫星接收机天线的地理位置。这样就实现了视频监控预警信息和定位信息的远程传输。
为了提高数据传输质量，在进行远程数据传输前，先要对数据包和补发包的数据进行如下处理：数据包和补发包包括预警短信报文和异常区域视频图像，异常区域视频图像经过以下方法处理：首先将视频处理芯片判断为异常的视频图像用金字塔图像数据组织结构来表示，然后将金字塔中的每层数据都存储为单独的小文件，再利用JPG2000压缩技术对生成的各层小文件进行压缩。压缩后的文件就可以进行远程传输了。
本发明所述北斗短报文视频监控预警数据传输方法，用于远程传输上述压缩后的数据并与数据接收端进行数据互传，上述北斗短报文视频监控预警终端作为数据发送端，所述北斗短报文视频监控预警数据传输方法包括以下步骤：
(1)数据发送端进行数据分包，填写包头信息，形成发送队列；
(2)数据发送端调用通讯模块按序发送数据包；
(3)数据接收端接收数据包；
(4)数据接收端分析包头，确定为数据包并读取发送队列编码；
(5)数据接收端判断发送队列编码是否为零，如果不是，则将接收到的数据***数据接收队列；如果是，则先清空数据接收队列中已经接收的数据，再将接收到的数据***数据接收队列；
(6)数据发送端根据发送计数填写查询包信息；
(7)数据发送端调用通讯模块按序发送查询包；
(8)数据接收端接收查询包；
(9)数据接收端分析包头，确定为查询包并读取已发送序列信息；
(10)数据接收端判断是否完整接收本轮数据包，如果是，则构造完全接收响应包，并发送至数据发送端，同时，重装数据包成为原始数据包，交给上层处理，并清空发送序列；如果不是，则构造未完全接收响应包，并发送至数据发送端，同时，若超过三次发送未完全接收响应包后仍未接收到补发包，则本轮数据传输失败，准备下一轮数据传输；
(11)数据发送端接收响应包；
(12)数据发送端分析包头，若确定为完全接收响应包，则本轮数据传输结束，准备下一轮数据传输；若确定为未完全接收响应包，则读取补包序列；
(13)数据发送端从发送队列中读取应补发包；
(14)数据发送端补发数据包；
(15)数据接收端接收补发包；
(16)数据接收端分析包头，确定为补发包并读取发送队列编码；
(17)数据接收端判断发送队列编码是否为零，如果不是，则将接收到的数据***数据接收队列；如果是，则先清空数据接收队列中已经接收的数据，再将接收到的数据***数据接收队列；
(18)数据发送端补发完成后，发送查询包；
(19)数据接收端重复步骤(8)-(10)；
(20)数据发送端重复步骤(11)-(14)；
(21)数据发送端超过三次发送查询包后仍未接收到补发包，则本轮数据传输失败，准备下一轮数据传输。
上述方法将数据包正常发送、利用查询包确认是否完整发送、需要时重新发送补发包这几个流程集成于一体，尽可能地降低了数据传输的丢包率。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (6)
1.一种北斗短报文视频监控预警终端，其特征在于：包括摄像机组、视频处理芯片、存储器、北斗基带处理器、A/D转换器、D/A转换器和射频前置放大器，所述摄像机组的信号端与所述视频处理芯片的视频信号端连接，所述存储器与所述视频处理芯片的存储端连接，所述视频处理芯片的通讯端、所述A/D转换器的信号输出端、所述D/A转换器的信号输入端分别与所述北斗基带处理器对应连接，所述A/D转换器的信号输入端、所述D/A转换器的信号输出端和所述天线分别与所述射频前置放大器对应连接。
2.根据权利要求1所述的北斗短报文视频监控预警终端，其特征在于：所述摄像机组包括枪型摄像机组和球形摄像机组。
3.根据权利要求1所述的北斗短报文视频监控预警终端，其特征在于：所述视频处理芯片为TI DM8127芯片。
4.根据权利要求1、2或3所述的北斗短报文视频监控预警终端，其特征在于：所述北斗短报文视频监控预警终端还包括与所述视频处理芯片对应连接的接口电路和电源管理单元。
5.一种北斗短报文视频监控预警数据传输方法，用于数据发送端和数据接收端之间的数据传输，所述数据发送端包括用于视频采集的摄像机组、用于视频分析并进行异常判断的视频处理芯片和用于数据处理的北斗基带处理器，其特征在于：所述北斗短报文视频监控预警数据传输方法包括以下步骤：
(1)数据发送端进行数据分包，填写包头信息，形成发送队列；
(2)数据发送端调用通讯模块按序发送数据包；
(3)数据接收端接收数据包；
(4)数据接收端分析包头，确定为数据包并读取发送队列编码；
(5)数据接收端判断发送队列编码是否为零，如果不是，则将接收到的数据***数据接收队列；如果是，则先清空数据接收队列中已经接收的数据，再将接收到的数据***数据接收队列；
(6)数据发送端根据发送计数填写查询包信息；
(7)数据发送端调用通讯模块按序发送查询包；
(8)数据接收端接收查询包；
(9)数据接收端分析包头，确定为查询包并读取已发送序列信息；
(10)数据接收端判断是否完整接收本轮数据包，如果是，则构造完全接收响应包，并发送至数据发送端，同时，重装数据包成为原始数据包，交给上层处理，并清空发送序列；如果不是，则构造未完全接收响应包，并发送至数据发送端，同时，若超过三次发送未完全接收响应包后仍未接收到补发包，则本轮数据传输失败，准备下一轮数据传输；
(11)数据发送端接收响应包；
(12)数据发送端分析包头，若确定为完全接收响应包，则本轮数据传输结束，准备下一轮数据传输；若确定为未完全接收响应包，则读取补包序列；
(13)数据发送端从发送队列中读取应补发包；
(14)数据发送端补发数据包；
(15)数据接收端接收补发包；
(16)数据接收端分析包头，确定为补发包并读取发送队列编码；
(17)数据接收端判断发送队列编码是否为零，如果不是，则将接收到的数据***数据接收队列；如果是，则先清空数据接收队列中已经接收的数据，再将接收到的数据***数据接收队列；
(18)数据发送端补发完成后，发送查询包；
(19)数据接收端重复步骤(8)-(10)；
(20)数据发送端重复步骤(11)-(14)；
(21)数据发送端超过三次发送查询包后仍未接收到补发包，则本轮数据传输失败，准备下一轮数据传输。
6.根据权利要求1、2或3所述的北斗短报文视频监控预警数据传输方法，其特征在于：所述数据包和补发包包括预警短信报文和异常区域视频图像，所述异常区域视频图像经过以下方法处理：首先将视频处理芯片判断为异常的视频图像用金字塔图像数据组织结构来表示，然后将金字塔中的每层数据都存储为单独的小文件，再利用JPG2000压缩技术对生成的各层小文件进行压缩。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150304 |