第一篇：無線應用中典型視頻編解碼器方案功能分析

無線應用中典型視頻編解碼器方案功能分析

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無線應用的視頻編解碼器具有一些不同的功能要求，其視頻編解碼過程通常包括視頻預處理、實際的視頻編碼與解碼以及視頻后處理三個階段，所支持的視頻標準、算法和視頻結構都具有一些特殊性。本文以OMAP5910為例介紹了無線應用中的視頻編碼與解碼功能，并圖解分析了編解碼器的結構組成。

無線應用中的視頻編解碼器需要符合第三代伙伴項目(3GPP)組織規定的多媒體電話低碼率編解碼器的標準，包括3G TS26.110、3G TS26.111以及3G TR26.911。本文以TI OMAP5910為例分析無線視頻編解碼器(編碼器與解碼器)的功能要求，包括為轉換到編碼器識別的輸入格式而對采集數據的預處理，以及為轉換到LCD顯示屏要求格式的數據后處理。

3GPP規定的基本編解碼器要求支持H.263標準，而 MPEG-4簡單可視類(Simple Visual Profile)則定義為可選。已實現的視頻編解碼器支持以下視頻格式：SQCIF(128×96)、QCIF(176×144)、簡單類1級(Simple Profile Level 1)、CIF(352×288)簡單類2級、碼率為64kbps的簡單類1級和碼率為128kbps的簡單類2級。

視頻編解碼器功能

視頻編碼器要求YUV4:2:0格式的視頻輸入，因此可能根據應用需要進行視頻輸入的預處理，即對YUV4:2:2隔行掃描(例如從攝像機)到YUV 4:2:0非隔行掃描轉換，僅抽取但不過濾UV分。對視頻解碼器而言，還需要進行后處理，以將解碼的YUV 4:2:0數據轉換為RGB進行顯示，包括：YUV 4:2:0到RGB轉換；16位或12位RGB顯示格式；0到90度旋轉，實現橫向或縱向顯示。此外，視頻編解碼器通常還要求具有以下功能和特性：

1.支持MPEG-4簡單類 0、1 與 2 級；

2.兼容H.263與 MPEG-4 編解碼標準；

3.MPEG-4視頻解碼器支持的可選項有：AC/DC預測、可逆可變長度編碼(RVLC)、再同步標志(RM)、數據分割(DP)、錯誤隱藏專利技術、支持每個宏塊4個運動矢量(4MV)、自由運動補償、解碼VOS層；

4.MPEG-4視頻編碼器選項有：RVLC、RM、DP、支持每個宏塊4個運動矢量(4MV)、報頭擴展碼、支持編碼期間碼率改變、支持編碼期間編碼幀率改變、插入或不插入可視對象序列起始碼；

5.支持編碼期間序列中插入I幀；

6.支持編碼器自適應幀內刷新(AIR)；

7.支持多編解碼器，可用相同代碼運行多個編解碼器實例。視頻結構

紅綠藍(RGB)是計算機顯示的基色，OMAP5910支持的色深可編程至高達每像素16位，即

RGB565(紅色5位，綠色6位，藍色5位)。

在DVD、攝像機、數字電視等消費類視頻產品中，常用的色彩編碼方案是YCbCr，其中Y是指亮度分量，Cb指藍色色度分量，而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對視頻的Y分量更敏感，因此在通過對色度分量進行子采樣來減少色度分量后，肉眼將察覺不到的圖像質量的變化。主要的子采樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2 和 YCbCr 4:4:4。

4:2:0表示每4個像素有4個亮度分量，2個色度分量(YYYYCbCr)，僅采樣奇數掃描線，是便攜式視頻設備(MPEG-4)以及電視會議(H.263)最常用格式；4：2：2表示每4個像素有4個亮度分量，4個色度分量(YYYYCbCrCbCr)，是DVD、數字電視、HDTV 以及其它消費類視頻設備的最常用格式；4：4：4表示全像素點陣(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr)，用于高質量視頻應用、演播室以及專業視頻產品。

在OMAP5910設計中，為顯示解碼視頻，后處理需要計算與YCbCr對應的RGB值。后處理引擎通過以下方程式的計算得出經過伽馬校正的RGB信息：

R = Y + 1.371(Cr – 128)

G = Y – 0.698(Cr – 128)– 0.336(Cb – 128)

B = Y + 1.732(Cb – 128)

詳細內容請參見測試代碼的技術規范(需要簽訂不泄密協議)，該規范論述了MPEG-4編碼器與解碼器的預處理與后處理的具體實現。

視頻編解碼器

圖1為一個移植到OMAP5910上的視頻編碼器結構簡圖，圖中主要功能部分的作用分別為：

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? 預處理：如果需要的話，預處理模塊可將輸入視頻格式轉換為YUV 4:2:0；

離散余弦變換(DCT)：DCT變換對每個輸入塊進行空間變換，輸出一個8x8 水平和垂直頻率系數的矩陣；

量化：利用心理視覺(psychovisual)特性來消除無關緊要的DCT系數、高頻系數；

逆量化(IQ)：通過量化后的DCT乘以量化表計算出逆量化矩陣；

逆離散余弦變換(IDCT)：IDCT還原輸入塊。由于量化的緣故，還原的值與原始數據之間可能會有誤差； ?

?

?

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? 運動估計(ME)：ME使用搜索位置點較少、像素也較少的方案來生成指示運動影像方向的運動矢量；

運動補償(MC)：運動補償塊通過去除幀間的冗余從而增加壓縮比；

可變長度編碼(VLC)：無損VLC編碼通過將出現次數較多的符號用較短代碼發送，出現次數較少的代碼用較長代碼發送，利用這樣的方法來降低碼率；

速率控制：通過更改量化規則控制碼率，例如通過使每個DCT系數采用較少的位來降低碼率；

錯誤隱藏：由TI開發的專利錯誤隱藏技術。

圖2所示為視頻解碼器，該解碼器符合MPEG-4以及H.263標準，能夠進行H.263與MPEG-4碼流的解碼，并且自動檢測報頭以確定采用何種解碼方法(H.263或MPEG-4)，陰影部分模塊為兩種解碼器共用部分。圖2中部分的功能模塊與前面敘述相同，其它功能模塊的作用分別為：

1.解碼器 確定碼流類型(MPEG-4或H.263)；

2.MPEG-4 RM 有嵌入同步標志的視頻流；

3.MPEG4 DP 有數據分割的視頻流；

4.H263 獲得H.263碼流并將其輸入到適當模塊中；

5.ACDC 僅適用于MPEG-4解碼器，預計AC系數；

6.RVLD 僅適用于MPEG-4解碼器，當碼流用可逆可變長度技術編碼時可實現RVLD；

7.VLD 適用于H.263與MPEG-4解碼器。

作者：Thanh Tran

德州儀器公司

第二篇：隧道無線視頻監控方案

隧道無線視頻監控方案

1.行業背景

在全國范圍內的加強基礎交通建設的大背景下，高速鐵路及高速公路發展不斷提速，越來越多的鐵路線和公路線建設陸續開工。在發展道路建設不可避免地會遇到諸如山區和丘陵等復雜的地理環境，開掘隧道是在上述地區鐵路和公路建設經常會遇到的問題。隧道建設方案作為最直接，也是采用最多的穿行方案，可以有效地發揮縮短行車里程，提高線型標準、保障運營安全，保護生態環境等特點。現實情況看，隧道建設是一項艱苦、危險性較高的工程，如何高效率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進的質量和速度，越來越多的工程建設單位通過建立監控系統來降低和保障工程的安全性，尤其是近兩年快速獲得應用的先進的數字無線監控正在隧道建設中發揮越來越重要的作用。隨著隧道的廣泛應用，對施工過程中的建設安全情況進行第一手的掌握，及項目建成后對路況的實時監控情況成為重點關注的對象。

在隧道行業的監控系統應用中，以目前無線監控系統為代表的方案更具實用性和高效性。針對隧道無線監控解決方案中，緊密結合隧道建設過程和監控運營管理的多方面應用需求，在保證適應各種隧道內部復雜環境的基礎上，采用當前最成熟的微波通訊產品——高帶寬數字無線傳輸設備，該方案采用先進的無線網絡傳輸系統和領先的視頻技術實現了專業的隧道安防系統，實現了各級主管對現場的及時掌控，是遠在千里之外的施工現場、進度、人員狀況，在項目部、公司總部辦公室，以及主管人員的移動終端（手機、IPAD）等及時準確的顯示出來。隨時隨地可以掌控不同現場的進度情況。在管理方面提高了工作效率，節約了到處巡回查看現場的差旅費用、車船費用等。帶來的不僅是管理效率的改變，長遠來說也是對管理成本的節約。

為保障各個無線監控點的有效帶寬和整個無線鏈路的穩定性，我們根據現場具體情況采用不同的設計，這樣就很好的保證了復雜情況下網絡的帶寬，一體化的設計又為安裝帶來了方便。在隧道無線監控系統中，隧道建設和管理部門可以高效率地提高安全生產的指數，可以在諸如隧道建設階段的挖掘車掘進、鋪頂車安全性，以及后期的交通監控、環境監控、通風控制、照明控制、電視、視頻監控、火災報警、橫通道門監控、中央監控等環節上為管理部門提供巨大的幫助。

2.需求分析

實現在項目部、總部、手持終端看到現場掌控面作業情況

實現在項目部、總部、手持終端看到現場全局的作業情況

實現在項目部、總部、手持終端了解到作業洞口的具體情況

在監控中心實現大屏拼接，可觀看到不同項目部的實時畫面

可以遠程調取不同項目部的錄像信息

可實現遠端、項目部、移動手持終端對現場動點攝像機的控制

可實現分級管理，不同級別的工作人員具備不同的操作權限

3.系統總體設計

3.1.設和依據計原則

為了確保隧道工程綜合監控系統順利實施，我們根據現場狀況，針對性的制定了一個詳細的無線集中監控方案，本方案將會滿足相關部門的各種監控需求。3.1.1.方案的設計原則

本方案遵循技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則。并綜合考慮施工、維護操作因素，并對以后的發展、擴建、改造、移動等因素留有擴充的余地。具有以下原則：(1)先進性與適用性

本系統采用純數字高壓縮低帶寬高清視頻信號傳輸，利用高帶寬數字無線調制技術共同配合實現了在復雜的施工環境下的鏈路傳送，避免了大型機械對線路造成的損傷。(2)經濟性與便捷性

充分考慮用戶實際需要和信息技術發展趨勢，根據客戶需要，針對不同位置單獨設計不同的組合與電氣組合，無需大規模布線，同時具備可復制和可重復利用，在一個工地施工完畢可繼續在下一個工地繼續使用。

(3)可靠性與安全性

系統的設計充分考慮到現場電路和作業環境，每一個地方都做了直流穩壓處理，可保證在大型電器、電弧焊等作業時產生電涌情況下對設備不造成損傷。同時，在配電柜內我們設計了直流備用電源UPS，在現場突然斷電情況下，可保證設備連續5個小時的工作時間，以保證系統的運行安全。(4)開放性

所有系統傳輸以TCP/IP協議為基礎，是不同的設備可借助我們搭建的網絡平臺進行數據的傳遞，例如門禁、定位、傳感等。

(5)可擴充性

系統設計中考慮到今后技術的發展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的可能。并根據今后該工程的實際要求擴展系統功能，同時，本方案在設計中留有冗余，以滿足今后的發展要求。3.1.2.方案設計的依據

根據國家有關法規的要求，我們經過認真研究、分析設計本系統方案。該系統具有性能先進、質量可靠、經濟實用等特點，而且該系統具有方便擴展、與其它信息系統實現無縫連接的能力，為實現安防系統的可視化管理奠定了基礎。

3.2.系統整體組網方案（以隧道現場為例）

上圖為隧道的大概施工分布情況

隧道總長6.4km，分為5個作業面，進口位置與1#斜井都是單項作業面，現場作業有一分部負責。出口位置與2#斜井由二分部負責，2#斜井采用雙向作業。

上圖為進口與1#斜井傳輸到項目部的圖示

1#斜井最前端作業面攝像機采用一個移動點全方位高清云臺攝像機（水平360度旋轉，上下+90~-90度調整，可實現對前端作業面各個角度的觀察），一個相對固定點高清紅外球機（安裝在掛布臺車上，可隨著臺車位置的變動而向前移動）。前端移動點位置不確定，所以設計為全向天線，與掛布臺車上的設備一起傳給二襯臺車作為1對2的接收（掛布臺車與二襯臺車距離會隨著進度不斷向前推進，雖然兩個臺車距離很近，但是由于設備很重，在向前推進過程當中如果受力不均擔心造成對線路的破壞，所以此處的攝像機也采用無線的方式傳給二襯臺車）。二襯臺車位置再用另外一臺無線設備向洞口交叉處傳遞，在洞口交叉處到1#斜井之間有一很明顯的彎道，所以在他們中間加了一對中繼設備，洞口的攝像機采用固定安裝方式。由于1#斜井無法與項目部直視，那么此處利用一分部攪拌站和附近村民水塔（紅色房子）做了兩次中繼傳輸到一分部項目部。

隧道進口內部前端和1#斜井配置相同，只是在二襯臺車與隧道洞口位置加了一次中繼，洞口可以直接與一分部傳輸。

所有的安裝位置，我們均考慮了直流穩壓保護和直流監控專用不間斷供電電源。所有中繼位置處均考慮有工業級監控專用交換機進行對接。（實際安裝時會統一放置在一個定制的防水防塵箱內，采用集中供電的方式，利于系統的穩定也便于現場的維護。

上圖為2#井與出口位置傳輸到二分部的整體示意圖，基本思路與上述相同，只是在2#斜井處為雙向施工，多了一個作業面，那么最前端作業面的設計思路是相同的，只是在洞口交叉處需要做一次整合，統一傳輸到洞口處。2#斜井洞口與項目部之間有一座土山阻隔，而且上面有大概150~200米的一個不同坡度的平面。所以此處需要多加一次中繼，由于現場無法供電，所以采用風光互補的方式在這里進行供電。然后在傳遞到二分部。五星坪隧道出口處可以直接與二分部可視所以此處直接傳輸到二分部。

一分部和二分部本地各有一臺數字網絡視頻存儲轉發主機，現場配置一臺22寸專業視頻監視器。并配備一臺接入層交換機與項目部網絡進行連接，通過項目部的寬帶網絡與中心相連（為確保傳輸的質量，項目部至少需要10M以上的上行網絡）

中心平臺為整個運營的交換樞紐，為了保證各級用戶，各個操作系統人員的不同位置操作需求，我們在運營中心建立一套專業的無線視頻傳輸綜合管理平臺。包括：

目錄服務器 流媒體轉發服務器 管理控制中心服務器 網絡數字矩陣服務器 網絡視頻轉發服務器 三維數字矩陣鍵盤 匯聚層中心交換機

55寸窄邊拼接屏（四塊55寸，有高亮和普亮兩種規格）

高清視頻管理平臺是一套基于標準 H.264 的中央監控管理平臺，安裝在一臺標準的PC或服務器中。支持高清網絡攝像機、高清編解碼器、NVR 以及模擬攝像機+視頻服務器模式的集中認證和管理。它專為復雜多變的高清網絡監控系統設計，采用全新的數據引擎，模塊化的組件設計，包括目錄管理、報警服務、數字矩陣切換、流媒體轉發、網絡視頻存儲等組件，此外還可集成聯動門禁、巡更、車牌識別等系統，是集中監控項目的最佳選擇。

才茂監控設備的應用領域

平安城市系統高清網絡視頻監控

金融銀行業高清視頻聯網監控

機場、海關、邊防安檢高清視頻網絡監控

水利電力、移動基站系統無人值守高清視頻網絡監控

排污、環保監測、森林防火減災高清視頻網絡監控

大中型連鎖超市賣場聯網監控

校園、工業園區、醫院聯網監控

才茂通信特色功能 模塊化組件

管理中心端各個功能都可以細分為不同的模塊實現(如：目錄服務器、管理控制中心、網絡報警電子地圖服務器、網絡視頻存儲服務器、網絡數字矩陣服務器、網絡解碼服務器，流媒體轉發服務器、網絡代理服務器等)。采用不同的模塊組合以適用于不同規模的監控系統。多用戶核心認證管理

基于多用戶認證管理技術，對某用戶在網絡中對任何設備的瀏覽、控制、管理權限和優先級的集中授權配置；在復雜網絡條件下可實現多用戶優先級和沖突檢測。而以用戶為核心更有利于用戶在系統中的任意節點建立臨時指揮中心，從容處理應對應急突發事件。

優先級和沖突檢測;完善的集中用戶認證管理模式和合理的優先級及沖突檢測機制，所有用戶通過認證服務器管理，實現集中的用戶優先級，瀏覽控制權限集中配置管理。

統一編號;攝像機、報警設備和服務器統一授權編號及優先級管理，支持自動檢索和批量添加。多種顯示方式;支持物理設備瀏覽和虛擬分組瀏覽、支持雙碼流預覽；支持局部放大；支持高清視頻預覽和電子變倍。

ePTZ：支持電子云臺ePTZ控制、畫中畫、視頻云臺、鼠標變焦、觸摸屏控制。

集中控制：云鏡優先級控制，預置點、掃描線的調用；預置點巡航控制；云臺控制鎖定；遠程重啟及關機；遠程手動啟動錄像。

遠程管理;遠程調用修改前端設備參數；提供遠程軟件自動升級服務；遠程錄像資料檢索及備份；集中詳細日志管理系統、查詢和打印。

狀態監測;通過心跳包檢測對下屬設備工作狀態、網絡連接等狀態進行巡檢監測并生成報表。集中電視墻管理;支持硬件和軟件解碼電視墻；支持對多臺解碼服務器主機的集中控制。

網絡數字矩陣：支持拼接墻仿真模擬；支持前端任意通道圖像的輪巡和組切調用、解碼顯示；支持模糊查詢和檢索；支持CCTV鍵盤控制和調用圖像及報警。

多級管理：管理中心可級聯，按級授權管理控制；支持客戶端、IE和管理中心多種瀏覽控制方式。

實時對講：管理中心、DVR/NVS主機和分控端雙向語音（或文字）對講及群呼。

報警和電子地圖管理：多級電子地圖顯示；支持鷹眼地圖；支持攝像機快速檢索和地圖定位；遠程報警布、撤防；報警應答、聯動預定義；多種聲、光信號警示；提供報警聯動其它系統和設備的接口。

流媒體視頻轉發：基于標準H.264的流媒體轉發和多碼流等技術，可以解決多用戶多通道的交叉訪問帶來的網絡帶寬和中心系統負荷問題，最大限度保證系統運行穩定。

網絡視頻的分布存儲/集中管理：支持錄像資料的分布存儲和集中管理，支持多機冗余備份，支持海量資料的智能檢索備份。

支持異構網絡：支持能夠承載IP數據的各種網絡（互聯網、數據專線、衛星、無線微波等），支持跨路由器的遠程監控；支持多播功能

多種功能聯動接口：支持門禁、對講、巡更、報警主機等多種接口整體聯動 靈活的數據庫管理：支持Access和SQL Server數據庫，支持數據庫備份及導入導出 雙機熱備：目錄服務器和存儲服務器均支持雙機熱備和冗余備份功能

智能視頻圖像分析接口：提供圖像的智能分析識別和聯動接口，如車牌抓拍識別接口 支持多語言：簡體中文、繁體中文、英語自動適應操作系統

第三篇：社區無線視頻監控方案

社區無線視頻監控方案

前 言

平安城市，和諧社會是每個人向往的生活環境，各地政府時刻考慮；社區監控系統是為了提高社會公共治安的管理效率而建設的固定和移動的視頻監控系統，實際上，它是一個對社區中的主要場所進行實時監控和錄像的系統，這些場所包括社區中的標志性建筑、重點要害部位、主要街道、重要路口、卡口、公共場所、案件多發地段等，這個系統還需要具備對社會監控資源的整合能力，包括小區、金融、文物、證券、重要部門、重點部位、道路交通監控……等視頻監控社會資源。

社區監控系統的創建，可對犯罪分子有一定的威懾作用；同時，值班警員通過它可以在第一時間發現影響社會治安的事件和社區中可能存在的不安定因素；各部門領導可以直觀地指揮重大擾亂社會治安等犯罪活動，和突發的如火災，洪水，騷亂等處理過程；公安干警通過監控錄像，可以獲取犯罪分子的作案證據。所以，建設社區監控系統，對社區治安環境的改善，社會經濟的發展社會穩定均有著重大意義。

但是在實際施工中,距離遠、又是老區沒有光線和網絡、特別體現在山區城市，有一些地方布線非常困難，為了解決這些難題，北京惠楠坤科技有限公司，選用無線數字微波定點監控和COFDM無線移動視頻監控，分別用在不同的環境中，下面先介紹一下無線數字微波定點監控的幾種不同的使用方法及連接示意圖。

1． 點對點傳輸方式和安裝示意圖

對于3公里以上或者不方便布線的監控點，我們可以使用無線數字微波，因為數字 微波成本低、安裝只需要在監控點立桿安裝上攝像機，視頻服務器和無線數字微波發射機；3-5公里中間在沒有阻擋的情況下中間就不需要架線了，在監控中心安裝數字微波接收，在PC電腦上安裝監控軟件就可以錄像和控制，非常方便；如果在監控點同時有

4個攝像機也可以通過一套數字微波傳回監控中心，比如20公里遠的監控點,用有線的做,需要光纖或者2M/互聯網才可以傳輸標準監控圖像,但是光纖施工20公里經過的地方比較多，可能要過很多路面施工難度大,光纖成本20公里需要60000，還不包括施工費用；互聯網施工少，但是每個月都有光纖使用費，長時間使用成本昂貴；數字微波20公里只需要一次性投資,還可以同時傳輸多路圖像；同時可以傳輸網絡信號、視頻信號和各種控制信號等。幾種方式相互比較數字微波成本更低。

2． 點對多點傳輸方式和安裝示意圖：

數字微波支持點對多點，比如前端有多個發射設備從不同的地方向監控中心發射，中心用一個接收，同時接前方多個發射的圖像。

3．點對多點加中繼傳輸

我們同時考慮了在惡劣環境中有阻擋，或者跨城區傳輸，比如區要往市控制中心傳輸，這時就需要中繼來延長傳輸距離或者繞越阻擋的障礙，無線數字微波也可以和現有的光纖或者互連網連接，在大型監控項目中我們提供多路圖像集中監控設備及技術方案，多級監控中心、分級別控制管理、更多的節約施工成本和資源充分利用。

一.產品簡介

RO-2418 [無線數字微波收/發一體機]

產品特性與技術參數：

● 適用協議：TCP/IP（IEEE802.11b）● 通訊標準：IEEE802.11a/b/g ● 傳輸頻率：2.4G/5.8G（可選）● 傳輸信號：全數字

● 傳輸距離：10-20公里

● 傳輸速度： 300Mbps ● 發射功率：400mW ● 天線增益：18-30dB ● 接收靈敏度：-96dB ● 電 源：DC/12V、AC/220V（以上產品均可以傳輸信號：音頻、視頻、網絡寬帶、網絡電話機）二.功能簡介

具有多路畫面實時錄像、多路畫面實時顯示、圖像壓縮質量設置、查詢及回放、視頻參數設置、遠程圖像顯示、實時監控、遠程監控、錄像存儲、定時錄像、報 警錄像、用戶管理、具備 DVS、DVR、工控錄像主機 等設備功能。

三.系統原理概述

無線數字監控系統，是利用無線網絡技術，無線傳輸音、視頻監控信號，以達

到遠程監控的目的。數字化音視頻監控的優點正好克服了模擬閉路電視監控的局限性：首先，數字化音、視頻可以直接在計算機網絡（局域網或廣域網）上傳輸圖像數據，不受距離限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像及語音的品質和穩定性；其次，數字音、視頻可利用計算機網絡聯網，無須布線；另外，數字化儲存，經過壓縮的音、視頻數據可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤中，查詢十分簡便快捷。

應用領域：可以廣泛應用于部隊軍事演習、邊防監控、公安系統、機場監控、道路交通、森林防火監控、水利資源監控、金融、油田、天然氣、海關、智能建筑、工礦企業等行業。

本系統所選取的頻段為2.4GHz和5.8GHz,國際免費開放頻點,無線網絡設備采用擴頻方式,QPSK調制技術,可以實現11Mbps或54Mbps的數據傳輸速率.本監控系統的目的是實時掌握監控點的實際情況.為此,整個系統將采用由RO系列所組成的無線遠程網絡數字監控系統來實現.對監控點進行24小時有效的圖像攝取、傳輸、顯示和記錄, 而且還具有遠程控制、錄像回放、對講等功能，以達到實時監控的目的。

四.數字微波、模擬微波、有線視頻監控系統的優點和缺點：

1、數字微波安裝施工方便：使用無線數字微波，減少了網絡布線的工作量，又不破壞原有環境設施，具有施工周期短，性價比高的特點。模擬微波穩定性較差，價格低；有線安裝比較慢，近距離比較有優勢。

2、數字微波可實現快速覆蓋：無線數字微波系統最大的優勢是能夠實現快速覆蓋。采用點對多點無線通信方式，一般只需要安裝一個或多個無線中心站設備，就可建立覆蓋整個社區區域的寬帶無線接入網絡系統。模擬微波只可以用點對點的通信方式。

3、數字微波靈活性高： 社區交通路口具有分布范圍廣、地理位置分散的特點。采用有線網絡缺少靈活性，必須盡可能地考慮未來發展的需要，這就必須預設大量利用率較低的信息點。而無線網絡建成后，在無線信號覆蓋區域內的任一個位置架設無線終端站，就可以實現網絡接入，具有很高的靈活性。

4、數字微波擴展性強： 當需要增加業務點時，無需進行大面積的網絡改造，只要增加或減少被監控點的無線設備，就可以完成被監控點的增加或減少。

5.數字微波抗干擾能力強。模擬微波多路使用就相互干擾。

6.數字微波接收靈敏度高傳輸距離遠、功率小、數字微波自帶加密功能數據通信安全可靠。模擬微波傳輸距離近，功率大，相互干擾、模擬微波數據通信不帶加密、有安全隱患。

綜上所述，在遠距離視頻監控領域采用無線數字微波解決傳輸問題是最優選擇！

第四篇：COFDM無線數字圖像傳輸系統典型應用

COFDM無線數字圖像傳輸系統典型應用

一、概述

伴隨著國際通信技術的迅猛發展，COFDM調制技術也應運而生，以及TDS-OFDM技術為基礎的DMB-TH國家標準推行，使得“高速運動中”和“非視通條件下”實現高質量實時圖像和數據傳輸得到了長足的發展。無線數字圖像傳輸系統采用了先進的OFDM調制解調技術、信道編碼技術，并結合數字圖像壓縮MPEG2/MPEG4等多媒體網絡傳輸技術，能夠在高速移動環境下實現視頻、語音、數據等寬帶多媒體業務的實時、同步傳輸。具有覆蓋范圍廣、靈敏度高、移動性好、抗干擾和抗衰落能力強、傳輸數據率高、穩定性和可靠性突出等顯著優點，為指揮、搶險、偵察、野外作戰等應急通信提供遠距離、高質量、高速率、無線實時傳輸的理想解決方案，廣泛應用于公安、武警、消防、野戰部隊等軍事部門和廣電、城市管理、人防、交通、海關、油田、礦山、水利、電力、地質、金融等國家相關部門。

二、系統特點和優勢

無線數字圖像傳輸系統設備采用先進的COFDM（信道編碼的正交頻分復用）全數字調制解調技術，具備以下特點：

1、繞射功能：在城區內車輛之間支持2-5公里移動中傳輸；在建筑屋頂與車車輛/人員這間支持5-30公里移動中傳輸。

2、移動速度：支持200公里/小時高速移動傳輸。

3、傳輸速率：支持高清晰度音視頻和高速數據。

4、水面傳輸：在海岸與船艇這間傳輸距離40公里以上。

5、遠距離傳輸：支持地面全向傳輸100公里以上，機載傳輸200公里以上。

6、攜帶方式：發射機可單兵背負、車載、船載、機載使用。

7、電池工作：設備內置電池可工作180分鐘以上。

系統優勢：

1、抗多徑能力，適合在城區、城郊、建筑物內等非通視和有阻擋的環境中應用，表現出卓越的“繞射”“穿透”能力

2、適合高還移動傳輸，可應用 于車輛、船舶、直升機/無線人機等平臺

3、適合高速數據傳輸，滿足高清晰度音視頻的傳輸

4、在復雜電磁環境中，抗干擾能力和抗衰落能力強

5、系統設計實用性好、可靠性高

三、系統傳輸結構

根據系統傳輸結構特點，可以分為以下4類：點對點應用，點對多點應用、多點對多點應用和多點接力

1、點對點：使用一套無線數字圖像傳輸系統，同一個前端發射系統和一個接收系統組成，這種應用最為廣泛，大部分使用都是采用該結構

2、點對多點

點對多點應用一般有兩種方式：

一發多收，即一點發多點收

其實這種方式為點對點應用的延伸。一個發射前端只占有一個傳輸通道，接收系統由多個頻段接收機組成。

多發一收

采用這種結構，必須采用頻分方式，由多個不同頻點的發射機組成前端發射系統，而接收系統內里必須能接收到不同頻段發射機傳回來的信號。

3、多點對多點

多點對多點，指的是由多個不同頻點的發射前端和接收系統組成的應 用網絡，系統比較復雜，成本較高，一個中等以上的城市采用多點對多點的網絡結構，可以將多個部門的圖像共享，傳輸多路圖像。

4、多點接力

多點接力，指的是同多個不同頻點的發射前端和接收系統組成的應用網絡。

適合軍隊、邊防武警等部隊訓練和實戰中的機動靈活特點，將前方的圖像傳輸到指定后方接收地。

四、系統工作方式

根據系統工作方式則可以分為下列幾種方式應用:人到車，車到車，車到指揮中心，人到車到轉信臺到指揮中心，艦船、飛機到指揮中心和全城聯網覆蓋（移動基站覆蓋方式）

1、人到車應用

一般的，在某些部門使用無線數字圖像傳輸系統，由工作人員攜帶前端設備，如軍隊的偵察人員、消防部門的消防和搜救隊員以及公安部門的刑偵隊員等，工作人員采用專用背架背負發射前端設備，將信號從各種現場（建筑物內，街道，廣場，戰場等）傳到后方的指揮車或者直接傳到指揮中心，這種應用方式主要是受到發射機功率的限制，因為人員攜帶設備在功耗和功率上都必須降低要求，對發射機的供電和天線的長度以及設備的體積和重量都要綜合考慮，因此，傳輸距離較短。

背負式發射前端到指揮車

2、車到車應用

車到車方式，一般在軍隊和公安等部門使用比較廣泛，由于發射前端安裝在機動車上，從而能夠保證有正常的供電系統，可以在機動車上合用大功率發射機，從而提高傳輸距離，在地市環境同一路面，有阻擋的情況下，最小傳輸距離可以達到2公里，最大傳輸距離可以達到4公里，在城市環境同一路面，無阻擋情況下，車到車之間的最小傳輸距離可以過到5公里，最大傳輸距離可以達到7公里。

車載接收系統可以使用帶升降桿和高增益全向天線結合的方式，接收天線的高度越高，傳輸距離越遠，因此，車載接收系統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備。

3、車到指揮中心應用

車到指揮中心，一般指的是發射前端安裝在機動車上，而接收系統安裝在指揮中心，這和車到車方式類似，但由于接收系統安裝在指揮中心，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到100M，則在有樓群阻擋的情況下，無線數字圖像實時傳輸系統能夠傳輸5-10公里，最遠傳輸距離可以達到20公里。如果高度達到200米，則可以在有阻擋的情況下可以傳輸20公里，而在無阻 擋的情況下，一般有效距離為50公里以上（視距傳輸），如果傳輸環境理想，最大可以傳輸100公里遠。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，適合公安、消防、人防、軍隊和城市管理指揮車等應用。

4、人到車、車到轉信臺、轉信到指揮中心應用

人到車、車到轉信臺、轉信到指揮中心方式，一般在軍隊、公安、城市管理、人防等部門使用比較廣泛，工作人員攜帶前端設備，將信號從各種現場（建筑物內，街道，廣場，戰場）傳到機動指揮車，利用機動車上較大功率發射機，向處安裝條件更高的位置上的基地轉信臺傳送信號，并由基地轉信臺將信號發送到指揮中心，從而極大的提高傳輸距離。

5、艦船、飛機到指揮中心應用

艦船、飛機到指揮中心和車到指揮中心類似，一般發射前端安裝在艦船或飛機上，而接收系統安裝在指揮中心。和車到指揮中心相比，飛機離地面較高，艦船水面空間較開闊，所以其傳輸環境建筑物遮擋相對較輕，同時飛機和艦船移動方向相對來說比較容易定位。所以結合定向高增益全向天線，其覆蓋范圍大大提高。

6、全城聯網覆蓋應用（移動基站覆蓋方式）

全城聯網覆蓋是采用以上介紹的點對點、點對多點和多點對多點組網方式，構造各個基站，然后結合COFDM(或微波)中繼、衛星中繼、光纖和網絡中繼，以及差頻中繼，將各個基站連接到中心站，從而構造覆蓋整個大城市、特大城市的無線移動視頻監控。

第五篇：楊立新 無線供電技術方案及應用

基于磁耦合諧振式無線供電裝置的研制

楊立新

（西南科技大學網絡學院供用電技術專業 2014春班）

【摘要】：磁耦合諧振式無線供電技術提供了一種新的能量傳輸途徑，主要是利用磁耦合共振原理實現能量的無線傳輸。與傳統的有線電能傳輸相比，避免了用電設備主要通過導線連接獲取能量過程中產生導線裸露、磨損、電火花等不安全供電因素；與其他無線供電技術相比，具有傳輸效率高、功率大、傳輸距離遠、無方向性等特點。最重要的是能為一些特殊場合帶來更方便的供電，如水下檢測、油田礦井、高山沙漠、化工等。因此，磁耦合諧振式無線供電技術具有良好的應用價值和研究意義。

本論文通過對磁耦合諧振式無線供電技術的基本原理和傳輸機理的研究，構建了無線

供電系統的總體框架和等效電路模型，揭示了無線供電系統的傳輸特點及內在規律。

序言

本文首先介紹了無線供電技術研究背景及發展概況，然后主要介紹三種無線供電技術：電波輻射式無線供電技術、感應耦合式無線供電技術、磁耦合諧振式無線供電技術的基本原理及應用領域，并突出了磁耦合諧振式無線供電技術的特點及應用前景。

一、課題的研究背景及意義

無線供電技術[1][2][3][4]一直是人類研究的熱門話題，主要是以非接觸的方式對供電設備進行電能傳輸。與傳統的有線供電相比，它避免了用電設備之間主要通過導線連接獲取能量過程中產生電火花、導線裸露、磨損等不安全供電因素。無線供電技術的出現為一些特殊場合：比如，密封環境、旋轉部件、水下監測等的供電開辟了新的供電途徑；同時開拓了在感應電動汽車、高速磁懸浮列車饋電、醫療設備、消費電子及傳感器網絡等方面的應 用[5][6]。隨著無線供電技術理論的不斷成熟和實驗研究的不斷深入，將會出現大量新的應用領域及相關的產品，為現代工業生產和人類日常生活提供了極大的方便。因此，對該技術的研究具有良好的研究意義和應用價值。

無線供電技術經歷了從理論假設構想到實踐應用的過程，對無線供電的研究可以追溯到十九世紀九十年代，當時是由美國科學家尼古．特拉斯根據其研究搭建了第一個無線電 波傳輸試驗系統，試圖把能量傳輸到世界各地，為人類的生活起居提供照明[7]。到后來 1968年美國工程師 P Glaser 提出了一種使用微波電能傳輸技術的太陽能發電衛星[8]。該技術能利用無限的太陽能通過微波或激光傳輸轉換成為地面人類所能利用的電能。20 世紀 80 年代后期，由加拿大團隊提出了 SHARP 研究項目，試圖建立一個用于轉接遠距離無線通信 信號的長時間漂浮高空平臺，并得到了一定的應用[9]。針對上述無線供電研究尚未成熟及能量傳輸的缺點：方向的不定性、效率較低、傳輸距離的限制、穿越障礙物的限制及對周圍人和動物磁輻射較大，于是在 2006 年 11 月在美國物理學會工業物理論壇上首次正式提出了磁耦合諧振式無線能量傳輸技術，理論性分析了該技術在實現中距離能量傳輸的可能性，并在 2007 年 6 月由 MIT 的（Soljacic）教授所

圖 1.3 韓國首爾一座游樂園內試行的一種新型電車示意圖

這種電車在鋪有電感應條的路面上行駛時可“無線”充電，不像傳統電車需通過路軌或車頂電線獲得電能；日本國土交通省（交通部）于 2009 年 10 月在奈良市，就針對充電式混合動力巴士組織過兩次實際應用實驗，如圖 1.4 所示，供電線圈埋入充電臺的混凝土中。車開上充電臺后，當車載線圈對準供電線圈后（重合），車內的儀表板上有一個指示燈會亮，司機按一下充電按鈕，就開始充電。

圖 1.4 日本國土交通部進行混合動力巴士充電實驗

目前國內對感應耦合式無線供電技術也進行了深入的研究，并在理論和應用方面都取得了重大的突破：

（1）重慶大學自動化學院研究小組在孫躍教授的帶領下對感應耦合式無線供電機理及傳輸特性進行了研究分析，對傳輸系統的可靠性、穩定性、效率性進行了試驗研究。該小組還研制出了一系列的 ICPT 供電系統[16][17][18][19][20]。（2）中國科學電工研究所教授嚴陸光、徐善綱及其學生武瑛對無接觸供電性能和懸 浮列車無接觸供電進行分析[21]。

（3）東南大學研究小組對電動汽車無線充電和無線輸電技術對智能電網的影響進行了研究[22][23]。感應耦合式無線供電技術還被廣泛應用于醫學生物體供電、軌道交通、移動設備和旋轉設備供電等方面。

（三）磁耦合諧振式無線供電技術

磁耦合諧振式無線供電(Magnetic Resonant Power Transfer[24])技術主要是利用兩個具有相同頻率的諧振電路，通過磁場耦合實現能量從電源供給端向用電設備吸收端的無線傳輸。磁耦合諧振式無線供電技術與感應耦合式無線供電技術相比較，前者主要引入了諧振即共振技術，使發射線圈和接收線圈在相同頻率下工作，不僅能量傳輸效率會大大提高，其傳輸距離也會大大增加。此技術主要利用近磁場諧振耦合，其輻射小，方向性要求不高，適合中等距離傳輸，傳輸效率較高并且能量傳輸不受空間障礙物（非磁性）影響，能量傳輸效果與系統頻率及線圈的制作密切相關，但是對電源部分要求比較高，對于高頻率、大功率實現較難。圖 1.5 為磁耦合諧振式無線供電實驗的原理示意圖。在實驗中，主要由 A、S 組成的發射回路和 D、B 組成的接收回路構成。工作原理：首先由發射回路激勵源 A 產生高頻磁場，發射線圈 S 在外加激勵下諧振，能量即由 A 傳遞到了 S。發射線圈 S 再通過磁場耦合把能量傳輸到 D。線圈 D 最后與負載回路 B 耦合，即能量最后傳遞到了負載回路 B 上。其中，A，S，D，B 的固有頻率相同，S，D 之間是遠距離傳輸[12]。

圖 1.5 磁耦合諧振式無線供電實驗原理示意圖

磁耦合諧振式無線供電技術最早是由美國麻省理工學院(MIT)物理學助理教授 MarinSoljacic 為首的研究團隊在 2007 年末提出的，并成功的點亮了 2 米以外的燈泡（60w），當時在國內外引起了重大的關注，如圖 1.6 所示[10]。國內知名大學也對該技術進行了相應的理論和實踐研究：圖 1.7 是東南大學研制出了傳輸距離為 70cm 接收功率約為 600w 的磁耦合無線能量傳輸系統，該技術主要是在耦合磁場中，具有相同頻率的諧振系統會進行高效的無線能量交換。

圖 1.6 麻省理工學院(MIT)無線供電實驗圖 1.7 東南大學磁耦合無線能量傳輸實驗

磁耦合諧振式無線供電技術發展比較成熟并在社會各個領域體現了其具體價值。目前主要應用于一些高端智能手機的無線充電器，筆記本電腦的無線供電底座，廠用小型 傳感器的供電解決方案等。在生物醫學領域上[25][26][27][28]，可以用在某些體內儀器(如心臟起搏器，醫用體內微型機器人等)的充電、供電系統中。諧振耦合諧振式電能無線傳輸技術與上述兩種無線電能傳輸技術相比，具有以下本質性的不同：

1、與微波原理的電能無線傳輸技術相比，具有傳輸功率大、傳輸效率高和無方向性的特點，且傳輸功率從以前的毫瓦級提高到千瓦級，傳輸效率也得到大大的提升，可達到 80%；

2、與電磁感應原理的電能無線傳輸技術相比，傳輸距離大大提高，突破了電磁感應原理的無線傳輸距離僅在毫米等級以內的限制[29]。

以上主要介紹了三種無線供電技術的工作原理及應用領域，通過上述三種技術的對比及自身特點，最終選擇磁耦合諧振式無線供電技術作為本論文的技術方案。主要是由于對小功率傳輸而言，它具有傳輸效率高、傳輸距離較遠等特點，特別適合本論文負載為 20w 小燈泡的近距離無線供電實驗設計。

三、本課題研究的主要內容

本論文主要研究的是一種基于磁耦合諧振式無線供電技術，即相同諧振體之間通過磁場耦合空間進行能量的無線傳輸。著重分析磁耦合諧振無線供電技術基本原理、傳輸特性及實驗裝置的設計方法，本課題研究的最終目的在于如何提高系統的傳輸效率、輸出功率及傳輸距離。首先，通過理論研究和實驗分析提出了相應的有效措施。最后，設計了一個高效、穩定的小功率短距離無線能量傳輸系統，根據其實驗數據和實驗波形圖驗證了提高傳輸效率、距離及輸出功率方法的科學性和電路設計的合理性。

參考文獻

[1]東華.無線供電解決方案[J].www.tmdps.cn/kjxw/nyjs/2008-02-03.[3]張代兵韓大鵬.一種低功耗設備的無線感應供電技術[J].儀器儀表學報 2006(Z3).致謝辭

首先，我要衷心感謝的是我的導師祝老師，在2014春班學習期間，老師的專業指導和無私奉獻給了我莫大的幫助，特別是對本論文的完成，不管是選題還是內容的安排都給了我細心的指導和全面的分析。還有，老師嚴謹的治學態度、精益求精的工作作風、平易近人的人格魅力深深的影響著我，在此我向祝老師表示深切的感謝和祝福。

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