SUNPONY數(shù)字化無線高清淅移動(dòng)視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用方案

前言

1.

    公共安全重大突發(fā)性事件一般包括：戰(zhàn)爭、地震、臺(tái)風(fēng)、洪澇、特大交通安全事故、飛機(jī)失事、火車出軌、客輪遇險(xiǎn)、特大建筑質(zhì)量安全事故、民用爆炸物品和危險(xiǎn)化學(xué)品特大事故、生物恐怖事件、山體崩塌滑坡、井下透水/瓦斯/坍塌、鍋爐/壓力容器/壓力管道和特種設(shè)備特大事故、特大急性中毒、重大疾病與突發(fā)性疫情、重大環(huán)境污染、聚眾械斗/騷亂/暴亂/叛亂、邪教活動(dòng)、核泄露事故、網(wǎng)絡(luò)黑客事件、其他特大安全事故等。

    這類重大突發(fā)性事件的共同特點(diǎn)一是突然性，二是沒有預(yù)見性或難以預(yù)見。因此我們必須在平時(shí)制定相應(yīng)的應(yīng)對預(yù)案，以加強(qiáng)對此類事件的監(jiān)控；除避免事件發(fā)生外，一個(gè)重要目的是：對突發(fā)事件順利實(shí)施應(yīng)急救援和監(jiān)控。

    信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用是應(yīng)急救援預(yù)案設(shè)置工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是保證突發(fā)事件應(yīng)急指揮和處理所必須的硬件。只有在一個(gè)有效、高速、安全的現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)上才能實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，從而達(dá)到應(yīng)急指揮和監(jiān)控的目的。

    將圖像監(jiān)控系統(tǒng)安裝在可以高速移動(dòng)和機(jī)動(dòng)的車輛或飛機(jī)上，這就將應(yīng)急指揮的監(jiān)控范圍和應(yīng)急程度大大提高，由無線數(shù)字圖像傳輸電臺(tái)組成的車載圖像傳輸系統(tǒng)，主要目的是用于應(yīng)急指揮中心對移動(dòng)車輛同應(yīng)急指揮中心的數(shù)據(jù)、語音和圖像實(shí)時(shí)傳輸。使指揮機(jī)關(guān)和領(lǐng)導(dǎo)能在指揮中心或在辦公室中甚至首長車內(nèi)看到實(shí)時(shí)傳輸?shù)默F(xiàn)場圖像，如親臨現(xiàn)場，及時(shí)了解重大突發(fā)事件現(xiàn)場實(shí)況，作出準(zhǔn)確的分析判斷，達(dá)到實(shí)時(shí)指揮，提高決策系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確性，增強(qiáng)快速反應(yīng)能力、指揮能力和突發(fā)事件的處置能力。因此保證信息的可靠、安全和實(shí)時(shí)快速傳輸是該系統(tǒng)的核心要求。無線數(shù)字圖像通信系統(tǒng)研究和應(yīng)用，對于提高應(yīng)急指揮快速反應(yīng)能力，打擊恐怖活動(dòng)，打擊各種犯罪，維護(hù)社會(huì)安定，保障人民生活安全，有效處理各種突發(fā)事件，具有重要的社會(huì)意義。

    針對目前第三代移動(dòng)通信技術(shù)的突飛猛進(jìn)的快速發(fā)展，我公司跟蹤國際和國內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)成果，成功研制了利用COFDM調(diào)制技術(shù)和MPEG2圖像編解碼技術(shù)的新一代高清晰度無線圖像傳輸系統(tǒng)SPY-400S及移動(dòng)式SPY- 400M型，性能先進(jìn)，結(jié)合我公司在無線射頻領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和豐富經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品綜合性能和技術(shù)參數(shù)均大大高于國內(nèi)同類產(chǎn)品，達(dá)到世界先進(jìn)水平。新產(chǎn)品的研制成功，大大豐富了公司的產(chǎn)品類型，使用戶根據(jù)需要定制不同用途和功能的設(shè)備，為用戶提供了高性價(jià)比的產(chǎn)品，成為中國最專業(yè)和全面的無線圖像傳輸系統(tǒng)制造商。

數(shù)字視頻總體設(shè)計(jì)原理和技術(shù)指標(biāo)

2. 總體要求

    SPY-400M及移動(dòng)式SPY- 400M型無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)采用固定地點(diǎn)攝像（機(jī)動(dòng)）和運(yùn)動(dòng)跟蹤攝像（移動(dòng)）相結(jié)合的方式，在城市環(huán)境、郊區(qū)環(huán)境和山地環(huán)境等不同位置、不同角度對重要場景和主要部位進(jìn)行高質(zhì)量圖像拍攝，并將所拍攝的圖像、聲音信號通過無線電或微波的傳輸方式傳輸?shù)礁鹘邮盏攸c(diǎn)，再通過其他路由傳輸?shù)街笓]中心，進(jìn)行視頻信號的分發(fā)和處理。

3. 系統(tǒng)功能

3.1. 無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)前端：

■SPY-400M及移動(dòng)式SPY-400S型圖像傳輸前端設(shè)備分為背負(fù)型、大功率車載兩種類型。

■SPY-400M及移動(dòng)式SPY-400S型無線圖像傳輸前端采用COFDM調(diào)制技術(shù)和MPEG-2圖像壓縮技術(shù)，以確保傳輸?shù)母咝阅芎蛨D像的高質(zhì)量。

■所有前端都具有非視距、運(yùn)動(dòng)中傳輸?shù)墓δ埽?BR>
■圖像傳輸前端設(shè)備使用通用視頻接口，即可以接普通模擬攝像機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)，也可以連接攝像頭和專用夜視、紅外和熱像儀等軍用圖像采集設(shè)備，還可以連接專業(yè)攝像機(jī)；

■背負(fù)型設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)背架。

■車載型設(shè)備采用全封閉式機(jī)箱，不能使用內(nèi)置風(fēng)扇散熱方式，機(jī)殼具有防暴，防塵，防水，防震功能；

■設(shè)備的視頻和音頻接口，電源接口一律使用軍用航空插頭，并且采用不同芯數(shù)以區(qū)分各功能接口，以防止誤插損害設(shè)備；

■設(shè)備傳輸距離在通視條件下要求不低于10-75公里，非通視條件下不低于3-50公里，載體運(yùn)動(dòng)速度不低于每小時(shí)80公里；通過大功率放大器，可將傳輸距離增大

3.2. 無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)接收機(jī)功能

■采用全向天線等接收；

■能夠同時(shí)輸出圖像、聲音信號；

■接收機(jī)可備有一路VIDEO接口，可以支持一路視頻輸出；

3.3. 無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)組成

系統(tǒng)采用全數(shù)字傳輸方式，由圖像傳輸前端設(shè)備（背負(fù)、車載）、接收設(shè)備組成；
3.3.1 圖像傳輸前端設(shè)備；

■背負(fù)型前端組成包括：背負(fù)天線，全向高增益車載天線、圖像前端發(fā)射模塊（發(fā)射機(jī)）、電池組、背負(fù)背架；

■大功率車載圖像傳輸前端組成包括：車載天線、功率放大器模塊、電源電池組、車載安裝機(jī)架等；

3.3.2 接收設(shè)備

接收設(shè)備包括：全向天線、饋線、避雷器、接收機(jī)、電源、接地裝置等；

技術(shù)方案

    一般而言，SPY-400M及移動(dòng)式SPY-400S型系列最適合裝在各種機(jī)動(dòng)車（船）輛上，這是因?yàn)檐囕d無線高清晰視頻實(shí)時(shí)傳輸從系統(tǒng)的天饋、供電甚至對人體輻射的影響等在由金屬制造的機(jī)動(dòng)車上得以完美的組合，天線可以安裝在車頂，發(fā)射機(jī)可以使用機(jī)動(dòng)車的自備蓄電池，而安裝在車頂?shù)奶炀�因?yàn)檐図數(shù)钠帘问沟霉ぷ魅藛T在汽車內(nèi)吸收不到輻射，因此很安全。

    我們通常使用一套點(diǎn)對點(diǎn)的設(shè)備，即將一臺(tái)發(fā)射機(jī)安裝在機(jī)動(dòng)車上，接收機(jī)安裝在指揮中心。

    如果我們使用多套設(shè)備，即很多輛通信指揮車上都裝上SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型發(fā)射機(jī)，同時(shí)接收機(jī)都放在指揮中心，這就組成了點(diǎn)對多點(diǎn)的組網(wǎng)系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上來說是比較簡單的。

    如果我們在多輛甚至幾十輛機(jī)動(dòng)車上安SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型發(fā)射機(jī)， 而接收機(jī)則放置在不同的區(qū)域，這些區(qū)域接收的圖像最后通過通信網(wǎng)絡(luò)集中并接收和控制顯示。這是在一些大城市或軍隊(duì)等的應(yīng)用。

下面，我們將一一對上述三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

數(shù)字視頻點(diǎn)對點(diǎn)通信方式

    通常，我們最普遍的使用就是采用點(diǎn)對點(diǎn)方式應(yīng)用，這種應(yīng)用方式結(jié)構(gòu)簡單，只需將SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型的發(fā)射機(jī)安裝在機(jī)動(dòng)車上或由工作人員背負(fù)，我們就可以進(jìn)行傳輸了，但是一定要注意以下幾點(diǎn)：

█點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)膱D像和語音都是單向的。

█接收天線通常要安裝在高處，越高越好。

█發(fā)射機(jī)的電纜越短越好。

    安裝在機(jī)動(dòng)車上的發(fā)射機(jī)可以使用手持?jǐn)z像機(jī)或固定安裝的高清晰度帶自動(dòng)光圈的攝像頭，如果要控制攝像頭，最好配上云臺(tái)和控制器等外圍設(shè)備，攝像頭可以在車上控制，也可以在指揮中心通過無線指令發(fā)射接收系統(tǒng)控制。

     同時(shí)，系統(tǒng)支持廣播級視頻傳輸，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)發(fā)射端發(fā)射，多個(gè)接收端接收，達(dá)到一發(fā)多收的監(jiān)控效果。

     有些用戶需要在點(diǎn)對點(diǎn)圖像傳輸應(yīng)用系統(tǒng)中增加遠(yuǎn)程圖像傳輸功能，即可以在用戶的局域網(wǎng)內(nèi)或IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行視頻傳輸，這種應(yīng)用比較簡單，主要根據(jù)用戶IP網(wǎng)絡(luò)的帶寬來決定使用哪種設(shè)備，如果用戶擁有的帶寬小于2M，我們建議使用MPEG4視頻編解碼器，如果帶寬高于2M,我們建議用戶使用MPEG2視頻編解碼器。

另外，我們還要考慮到在某些城市的應(yīng)用中，為了增大無線圖像傳輸?shù)母采w范圍，我們有必要在城市最高的建筑物上安裝接收機(jī)，同時(shí)通過安裝中繼系統(tǒng)達(dá)到全城漫游覆蓋。

中繼系統(tǒng)指的是延長傳輸距離，中轉(zhuǎn)傳輸信號的一整套設(shè)備，中繼系統(tǒng)分為下列幾種方式：

█ 微波中繼方式：使用固定微波傳輸；

█光纖中繼方式：使用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸；

█網(wǎng)絡(luò)中繼方式：使用IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，如：數(shù)據(jù)專線，ADSL,局域網(wǎng)等；

█ 移動(dòng)中繼方式：使用另外一套SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型系統(tǒng)中轉(zhuǎn)；

數(shù)字視頻點(diǎn)對多點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)

    點(diǎn)對多點(diǎn)的組網(wǎng)方式，一般在某些城市或單位系統(tǒng)在整個(gè)城市或地區(qū)的應(yīng)用，比如大城市的應(yīng)急指揮系統(tǒng)，分布在多個(gè)部門如公安刑偵系統(tǒng)，消防系統(tǒng)，交警系統(tǒng)，城管系統(tǒng)，水利系統(tǒng)等，如何將這些應(yīng)用部門綜合起來，組成一個(gè)資源共享的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，這就需要我們將不同部門的接收到的圖像進(jìn)行處理并通過不同的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸?shù)揭粋�(gè)集中的指揮中心，如市應(yīng)急指揮中心等，我們需要對各個(gè)獨(dú)立的無線視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)按不同的環(huán)境和條件進(jìn)行整合，這就需要建立一個(gè)完整的通信指揮調(diào)度系統(tǒng)。

     如果使用多套SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，我們必須在工程應(yīng)用以前規(guī)劃好用戶的應(yīng)用方式和方法，作出統(tǒng)一和有序的規(guī)劃。這些工作包括：

█統(tǒng)一的頻率規(guī)劃，我們可以根據(jù)用戶所在地的無線頻率資源實(shí)際情況合理使用頻率，統(tǒng)一規(guī)劃頻率資源；保證用戶的系統(tǒng)能夠在當(dāng)?shù)卣�常運(yùn)行并具有升級或擴(kuò)展功能。

█合理的選擇接收地點(diǎn)，這點(diǎn)必須考慮用戶對無線圖像傳輸系統(tǒng)的通信距離即覆蓋范圍的要求，并且要考慮用戶是否需要對圖像進(jìn)行控制、中繼和轉(zhuǎn)信，如果用戶接收機(jī)的安裝地點(diǎn)放在指揮中心，就要求指揮中心的高度保證是本地的制高點(diǎn)，并且在附近200米－1000米范圍內(nèi)沒有高大建筑遮擋，如果這個(gè)條件滿足不了，將會(huì)嚴(yán)重影響SPY-400M或移動(dòng)SPY-400S型的接收覆蓋范圍和使用效果。

█天饋系統(tǒng)的安裝和配件選擇，如果必要，我們有可能將接收系統(tǒng)安裝在室外。

█接收設(shè)備的控制和后端處理。使用多套SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型設(shè)備，相對應(yīng)的需要使用多套接收機(jī)并接收多路圖像，因此，后端（指揮中心）對圖像處理設(shè)備必須進(jìn)行合理配置。

3． 多點(diǎn)對多點(diǎn)；

     多點(diǎn)對多點(diǎn)，指的是由多個(gè)不同頻點(diǎn)的發(fā)射前端和接收系統(tǒng)組成的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高。

    多點(diǎn)發(fā)射，必須使用多個(gè)不同頻率的發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)數(shù)量越多，占用頻率帶寬越寬，接收系統(tǒng)也必須使用多個(gè)不同頻率來同時(shí)接收，因此，接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較負(fù)責(zé)，但這種應(yīng)用方式，大大提高了系統(tǒng)的覆蓋范圍和應(yīng)用群體，一個(gè)中等以上的城市采用多點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以將多個(gè)部門的圖像共享，傳輸多路圖像，如果有一個(gè)完整的調(diào)度體系，就可以組成一個(gè)應(yīng)急指揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)或移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

第五部分。應(yīng)用方式

    通過上述的分析，我們可以在一個(gè)由無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)組成的應(yīng)用體系中，根據(jù)傳輸方式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類為各種不同的應(yīng)用，但在實(shí)際使用時(shí)，即工作方式和使用環(huán)境上我們又分為下列幾種：

人到車；

    一般，在某些部門，采用由工作人員攜帶前端設(shè)備，如軍隊(duì)的偵察人員，消防部門的消防和搜救隊(duì)員已及公安部門的刑偵隊(duì)員等，工作人員采用背負(fù)發(fā)射前端設(shè)備，將信號從各種現(xiàn)場（建筑物內(nèi)，街道，廣場，戰(zhàn)場等）傳到后方的指揮車或者直接傳到指揮中心，這種應(yīng)用方式主要是受到發(fā)射機(jī)功率的限制，因?yàn)橛扇藛T攜帶的設(shè)備在功耗和功率上都必須降低要求，對發(fā)射機(jī)的供電和天線的長度以及設(shè)備的體積和重量都要綜合考慮，因此，傳輸距離較短，在同一條街道（同一平面），我們通過測試得出的傳輸距離一般在有阻擋情況下可以達(dá)到一公里以上，無阻擋情況下可以傳輸5公里以上。

車到車；

    車到車方式，一般在軍隊(duì)和公安等部門使用比較廣泛，由于發(fā)射前端安裝在機(jī)動(dòng)車上，從而能夠保證有正常的供電系統(tǒng)，可以在機(jī)動(dòng)車上使用大功率發(fā)射機(jī)，從而提高傳輸距離，無阻擋情況下，在同一平面的街道上，車到車之間的傳輸距離可以達(dá)到30-50公里以上，有阻擋情況下，最小傳輸距離可以達(dá)到20-30公里。

     車載接收系統(tǒng)可以使用帶升降桿和高增益全向天線結(jié)合的方式，接收天線的高度越高，傳輸距離越遠(yuǎn)，因此，車載接收系統(tǒng)使用車載天線也要盡可能的使用高增益天線，并盡可能使用大型車輛及升掛設(shè)備。

車到指揮中心；

    車到指揮中心，一般指的是發(fā)射前端安裝在機(jī)動(dòng)車上，而接收系統(tǒng)安裝在指揮中心，這和車到車方式類似，但由于接收系統(tǒng)安裝在指揮中心，也就有條件安裝在比較高的位置上，這樣，其覆蓋范圍大大提高，如果安裝接收天線的高度達(dá)到100M,則在有阻擋的情況下，SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)能夠傳輸30-50公里，如果高度達(dá)到200米，則可以在有阻擋的情況下傳輸50-100KM以上，而在無阻擋的情況下，可以傳輸50－100Km遠(yuǎn)，車到指揮中心這種工作方式，適合在大、中型城市使用，也可以作為一種中繼方式使用，這種用法適合公安、消防指揮車等等的應(yīng)用。

全城聯(lián)網(wǎng)覆蓋（移動(dòng)基站覆蓋方式）

    所謂全城聯(lián)網(wǎng)覆蓋，在前面的傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已作介紹，一般全城聯(lián)網(wǎng)覆蓋有一發(fā)多收網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多發(fā)多收網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適合大城市、特大城市的無線移動(dòng)視頻監(jiān)控，下面我們以一發(fā)多收這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來詳細(xì)介紹這種應(yīng)用方式，而多點(diǎn)對多點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)覆蓋方式是在一發(fā)多收的聯(lián)網(wǎng)覆蓋方式上疊加多各頻點(diǎn)發(fā)射設(shè)備而組成的。

    假設(shè)某各大城市公安部門使用SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型無線高清晰度視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)作為應(yīng)急指揮系統(tǒng)的輔助裝備，用于“110” 指揮中心，將各個(gè)區(qū)域的重大事件的實(shí)時(shí)視頻傳回到市指揮中心，提供給市局領(lǐng)導(dǎo)決策指揮，該城市管轄區(qū)域長30公里，寬10公里。這個(gè)城市現(xiàn)代化程度非常高，高樓大廈多，居民區(qū)密集，樓房間距小，而且希望一期覆蓋范圍能達(dá)到70％，主要干道和主要商業(yè)區(qū)覆蓋范圍能達(dá)到90％。因此，我們建議該市局一期工程采用一發(fā)多收全城覆蓋方式，而二期工程采用多發(fā)多收的全城覆蓋方式。

    首先，我們選取該市主要商業(yè)中心和重點(diǎn)路段，根據(jù)該城市制高點(diǎn)的分布情況，分為方圓半徑為2－5公里不等的6個(gè)覆蓋區(qū)域，樓群集中的商業(yè)區(qū)覆蓋范圍為3公里，一般居民區(qū)和工業(yè)區(qū)覆蓋范圍為5公里，6個(gè)區(qū)域架設(shè)6個(gè)全向接收系統(tǒng)，系統(tǒng)接收回來的圖像通過三路2M數(shù)據(jù)專線，使用我公司的視頻服務(wù)器或微波方式發(fā)回到市指揮中心，當(dāng)市局的通信指揮車到達(dá)A區(qū)時(shí)，在市局的指揮中心在4公里范圍內(nèi)能直接收到指揮車發(fā)來的視頻，而A區(qū)的接收基站也同時(shí)收到指揮車發(fā)來的視頻信號，并通過微波自動(dòng)傳回到指揮中心，當(dāng)車開到F區(qū)時(shí)，F(xiàn)區(qū)的基站接收到指揮車傳來的視頻信號，市指揮中心收不到指揮車的信號, F區(qū)接收的信號通過2M數(shù)據(jù)專線將視頻信號自動(dòng)發(fā)送到市指揮中心，這樣，指揮車到那個(gè)區(qū)域，均通過本地的SPY-400M或移動(dòng)式SPY-400S型接收基站中繼到市指揮中心，從而達(dá)到了全城覆蓋的功能。這種方式，類似我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)信號自動(dòng)漫游功能。由于接收機(jī)的成本較低，因此，基站建設(shè)費(fèi)用較低.