CN112532935A - 一种基于soc确定视频源位置的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SOC确定视频源位置的装置，其中，包括：多路摄像头与操作终端之间通过网线点对点连接；所述操作终端包括：10M/100M自适应以太网IP核模块、RTSP视频接收模块、硬核解压缩模块以及视频缩放切换模块；所述RTSP视频接收模块，实现网络建立链接，数据传输控制和视频码流传输；所述硬核解压缩模块是在FPGA内部集成的硬核，对高清数据解压缩；视频缩放切换模块由FPGA实现，实现视频数据的放大和缩小；操作终端包括视频显示模块以及视频缩放切换模块，完成视频数据接收、解压以及显示；视频显示模块根据以太网线序确定挂点位置；视频缩放切换模块通过接收红外触摸屏的操作命令，进行视频进行缩放切换。

Description

一种基于SOC确定视频源位置的装置
技术领域
本发明涉航空测试领域，应用于航空应用于无人机的基于SOC确定视频源位置的装置。
背景技术
手持操作终端应用于无人机配置和维护，主要完成无人机参数配置，状态获取，舱门控制，特定物品挂载过程视频监控和记录，航电设备版本升级等功能。无人机内置6个摄像头，对外采用10M/100M自适应以太网接口，考虑到其他航电通信，设备至少需要5个以太网接口。通用嵌入式处理器的网口一般只有1-2个，因此，要么选择增加以太网交换芯片，扩展出多路以太网接口。该方案虽然能解决网口数量的问题，但摄像头的位置信息需要通过IP或MAC进行配置，一旦损坏维护，需要地勤人员重新维护设备MAC表，额外增加了不少工作量。而采用门阵软核实现点对点以太网不存在上述问题，能很好解决摄像头定位，视频解压缩等问题。
中国发明CN201320713466.7(申请日：2013年11月12日)本实用新型提供一种多网口连接件,该多网口连接件包括连接第一设备的第一RJ45连接器、连接第二设备的第二RJ45连接器以及连接第三设备的第三RJ45连接器；该第一RJ45连接器的1、2、3、6引脚通过双绞线连接至第二RJ45连接器的1、2、3、6引脚,该第一RJ45连接器的4、5、7、6引脚通过双绞线连接至第三RJ45连接器的1、2、3、6引脚。本实用新型还提供一种使用该多网口连接件的NVR设备。本实用新型的多网口连接件实现了一个NVR能够携带多个网络摄像机且无需交换机的接入,有效的减少了成本。该实用新型只是用物理连接的方式实现多网口连接，无法识别视频源的位置信息。
中国发明CN201110331593.6(申请日：2011年10月27日)本发明公开了一种操作简单方便的实现网络监控视频即插即用的方法,网络录像机NVR采用多网口的即插即用模块,该模块的主控芯片通过Switch芯片与多个网口连接,每个网口与连接网络摄像机IPC的视频通道一一对应；当有IPC***网口时,NVR得到该IPC的MAC地址,通过RARP协议为该IPC分配新的IP地址,分配地址后NVR自动登录到IPC；当有IPC从网口拔出时,NVR检测到该IPC被移出,并把其MAC地址从网口配置表中去除。该发明通过Switch芯片与多个网口连接，通过RARP协议识别新增网络设备，但对于局域网的多个设备，如果没有网络参数配置和记录环节，无法识别网络设备的位置。
发明内容
本发明涉及一种基于SOC确定视频源位置的装置，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种基于SOC确定视频源位置的装置，其中，包括：多路摄像头与操作终端之间通过网线点对点连接；所述操作终端包括：10M/100M自适应以太网IP核模块、RTSP视频接收模块、硬核解压缩模块以及视频缩放切换模块；所述RTSP视频接收模块，实现网络建立链接，数据传输控制和视频码流传输；所述硬核解压缩模块是在FPGA内部集成的硬核，对高清数据解压缩；视频缩放切换模块由FPGA实现，实现视频数据的放大和缩小；操作终端包括视频显示模块以及视频缩放切换模块，完成视频数据接收、解压以及显示；视频显示模块根据以太网线序确定挂点位置；视频缩放切换模块通过接收红外触摸屏的操作命令，进行视频进行缩放切换。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，多路摄像头为6路IP摄像头。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，10M/100M自适应以太网功能由门阵软核实现。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，所述RTSP视频接收模块是软件方式实现标准协议.
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，操作终端为手持操作终端。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，视频流的控制和传输采用以太网协议实现，是TCP/IP协议或UDP/IP协议。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，IP摄像头采用H.264格式压缩视频流。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，IP摄像头配置为服务端，操作终端配置为客户端，实现网络建链、视频拉流、解压缩以及视频显示缩放。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，摄像头的IP地址采用出厂默认的IP地址和MAC地址。
根据本发明的基于SOC确定视频源位置的装置的一实施例，其中，每个摄像头与手持操作终端的网口物理上一一对应。
本发明采用硬件门阵方式实现以太网接收视频码流，通过视频解码硬核对多路视频并行解压缩，具备网络传输网络延时小，能自动识别摄像头的位置。本装置采用SOC实现，具备更高的集成度和可靠性。
附图说明
图1为本发明的***功能模块框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，一种基于SOC实现的确定视频源位置的装置，由6路IP摄像头和手持操作终端组成。6路摄像头是基于IP的网络摄像头，分别位于无人机不同位置，提供实时监控视频码流。摄像头与手持操作终端之间通过网线点对点连接。手持操作终端采用FPGA IP核实现6路以太网接口，6路网口相互独立，不存在数据耦合关系。本发明的6路网络数据不需经过路由交换处理，不同路网络之间是并行且相互独立，一路网络发生故障不影响其他网络，更不会产生网络风暴，摄像头经过网络接入手持操作终端，摄像头的位置信息与手持操作终端的网口序号是一一对应，手持操作终端通过RTSP(Real Time Streaming Protocol)协议与摄像头建链、通信。实时流媒体协议RTSP，解决如何有效地在IP网络上传输流媒体数据的应用层协议。RTSP提供一种可扩展的框架，使能够提供可控制的，按需传输实时数据，比如音频和视频文件。RTSP对流媒体提供了诸如暂停，快进等控制，而它本身并不传输数据。传输数据可以通过传输层的TCP，UDP协议。
本发明将IP摄像头配置为服务端，手持操作终端配置为客户端，实现网络建链、视频拉流、解压缩、视频显示缩放等功能。其中网络同步和命令传输通过TCP/IP协议实现，保证输出可靠传输。视频数据传输通过UDP/IP实现，减少网络延时。
手持操作终端启动RTSP建立链接过程，建链过程如下：(C表示RTSP客户端,S表示RTSP服务端)
第一步：查询服务器端可用方法
1.1 C->S:OPTION request //询问S有哪些方法可用
1.2 S->C:OPTION response //S回应信息的public头字段中包括提供的所有可用方法
第二步：得到媒体描述信息
2.1 C->S:DESCRIBE request//要求得到S提供的媒体描述信息
2.2 S->C:DESCRIBE response//S回应媒体描述信息
第三步：建立RTSP会话
3.1 C->S:SETUP request //通过Transport头字段列出可接受的传输选项，请求S建立会话
3.2 S->C:SETUP response//S建立会话，通过Transport头字段返回选择的具体转输选项，并返回建立的Session ID；
第四步：请求开始传送数据
4.1 C->S:PLAY request //C请求S开始发送数据
4.2 S->C:PLAY response//S回应该请求的信息
第五步：数据传送播放中
>C:发送流媒体数据 //通过RTP协议传送数据
摄像头数据传输流程遵从标准以太网五层协议，下面以其中的一路举例说明，其它5路处理流程类似。视频码流经拉流后，以太网数据到达手持操作终端以太网的物理层(PHY)芯片，物理层PHY芯片和SOC之间通过RGMII接口通信。由于本发明涉及7个网口，通用处理器网口数量很难满足需求。因此，本发明采用FPGA软核实现6路以太网，第7路采用SOC自带的硬核接口。
本发明MAC功能采用FPGA软核主要实现。MAC功能主要功能是成帧、解帧，这部分采用FPGA成熟的三速以太网软核实现，具体来讲包括发送功能模块和接收功能模块2方面。发送方向对用户侧发送来的MAC帧帧头添加前导码，帧尾添加校验和，对长度过短帧会在帧尾填充0直至最小帧长。接收方向过滤掉不符合规范的数据帧并移除填充域，只有目的MAC地址与自身相符且帧尾校验和正确的数据帧才为有效数据帧，去除前导码和校验域后即发送给用户侧。
以太网传输的网络层和传输层以及应用层都由软件实现，本发明方案采用Linux操作***实现，采用标准以太网协议栈，SOC内嵌的硬核ARM芯片负责接收压缩的视频码流，并将其存储到高速FIFO里进行缓存，并发消息通知FPGA侧的视频解码硬核从FIFO中提取视频数据，启动视频解压缩过程。本方案所选硬核解码器支持8路高清视频码流并行解码。解码后输出的视频码流是RGB格式的，为了提升运算效率，减轻CPU负担，本方案采用FPGA软核实现RGB转化为YUV数据。最终这种格式的数据由CPU经HDMI接口输出到液晶屏显示。
除了完成视频解压缩、显示功能外，PS侧CPU还完成对视频数据的存储功能，本地数据卸载功能(通过USB接口)，接收来自红外触摸屏的命令，完成视频的切换、缩放等功能。该装置通过第7路网口与其他航电设备通信，完成机载设备的配置、状态获取、舱门控制，航电设备健康管理、版本升级等、数据卸载等功能。
本发明提供了一种基于SOC(System-On-a-Chip)确定视频源位置的装置，涉及航空测控领域，应用于无人机视频显示控制***。由6路IP摄像头，手持操作终端组成。所述6路摄像头与手持操作终端之间通过网线点对点连接；所述手持操作终端实现如下模块组成：6路10M/100M自适应以太网IP核模块，RTSP视频接收模块，硬核解压缩模块，视频缩放切换模块。所述6路10M/100M自适应以太网功能由门阵软核实现；所述RTSP视频接收模块是软件方式实现标准协议，实现客户端和服务端网络建立链接，数据传输控制和视频码流传输；所述硬核解压缩模块是在FPGA内部集成的硬核，实现对6路720P的高清数据解压缩；视频缩放切换模块由FPGA实现，实现视频数据的放大和缩小；能自动识别6个挂点摄像头位置信息，不需要对摄像头进行繁琐的网络参数配置，能大幅减少安装调试、售后维护的工作量。此外，该装置采用硬核解码的方式，利用门阵实现解压后数据处理，能有效减少视频显示延时。
一种基于SOC确定视频源位置的装置，所述6路IP摄像头采用H.264格式压缩视频流，但不限于上述格式视频流；所述操作终端完成视频数据接收、解压、显示等功能，但不限于手形式的设备；所述6路视频流的控制和传输采用以太网协议实现,根据应用场景，可以是TCP/IP协议，也可以是UDP/IP协议；所述视频显示模块能自动识别视频数据来自哪个挂点，该功能是根据以太网线序确定挂点位置；所述视频缩放切换模块通过接收红外触摸屏的操作命令，实现视频进行缩放切换等功能,该种类型的触摸屏支持低温带手套操作。
本发明是6路摄像头的IP地址可以采用出厂默认的IP地址和MAC地址即可。由于每个摄像头与手持操作终端的网口物理上一一对应，所以方便根据网口号确定摄像头的位置，从而不需要地勤人员重新设置IP和位置的对应关系，大大减轻了维护工作量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，包括：多路摄像头与操作终端之间通过网线点对点连接；所述操作终端包括：10M/100M自适应以太网IP核模块、RTSP视频接收模块、硬核解压缩模块以及视频缩放切换模块；
所述RTSP视频接收模块，实现网络建立链接，数据传输控制和视频码流传输；所述硬核解压缩模块是在FPGA内部集成的硬核，对高清数据解压缩；视频缩放切换模块由FPGA实现，实现视频数据的放大和缩小；
操作终端包括视频显示模块以及视频缩放切换模块，完成视频数据接收、解压以及显示；视频显示模块根据以太网线序确定挂点位置；视频缩放切换模块通过接收红外触摸屏的操作命令，进行视频进行缩放切换。
2.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，多路摄像头为6路IP摄像头。
3.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，10M/100M自适应以太网功能由门阵软核实现。
4.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，所述RTSP视频接收模块是软件方式实现标准协议。
5.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，操作终端为手持操作终端。
6.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，视频流的控制和传输采用以太网协议实现，是TCP/IP协议或UDP/IP协议。
7.如权利要求2所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，IP摄像头采用H.264格式压缩视频流。
8.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，IP摄像头配置为服务端，操作终端配置为客户端，实现网络建链、视频拉流、解压缩以及视频显示缩放。
9.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，摄像头的IP地址采用出厂默认的IP地址和MAC地址。
10.如权利要求1所述的基于SOC确定视频源位置的装置，其特征在于，每个摄像头与手持操作终端的网口物理上一一对应。
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李晓庆等: "基于FPGA的无人机多路视频监控***设计", 《电子设计工程》 *
李晓庆等: "基于FPGA的无人机多路视频监控***设计", 《电子设计工程》, no. 24, 18 December 2012 (2012-12-18) *
王兵等: "图像压缩***设计", 《宇航计测技术》 *
王兵等: "图像压缩***设计", 《宇航计测技术》, no. 06, 15 December 2019 (2019-12-15) *
赖彪: "遥测地面站视频解码***的设计", 《电子设计工程》 *
赖彪: "遥测地面站视频解码***的设计", 《电子设计工程》, no. 20, 20 October 2016 (2016-10-20) *

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