隨著公路交通的不斷發(fā)展，長途客運(yùn)車也隨之不斷增長，方便人們出行的同時，交通事故不斷發(fā)生，盜竊、搶劫也時有發(fā)生。為了能使汽車安全的行駛，乘客放心的乘坐，開發(fā)研究一套良好的長途客運(yùn)車無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)就顯得尤其的重要。

    近年來傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控技術(shù)正在逐步向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，將監(jiān)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完美結(jié)合，是數(shù)字監(jiān)控領(lǐng)域的新方向。本文介紹的長途客運(yùn)車無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是整合嵌入式技術(shù)、CDMA無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、MPEG-4數(shù)字視頻壓縮技術(shù)和GPS定位技術(shù)為一體的視頻終端。

系統(tǒng)簡介
    整個無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)由車載終端(包括TMS320DM270CPU模塊、視頻輸入模塊、CDMA模塊、GPS模塊等)、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    車載終端被放置在長途客車內(nèi)，用來采集車內(nèi)圖像并利用MPEG-4技術(shù)對圖像進(jìn)行壓縮，使圖像分辨率達(dá)到CIF格式，幀率在1-8幀/秒可調(diào)。同時GPS模塊實時接收全球定位衛(wèi)星發(fā)射的信號，得到當(dāng)前車輛位置和速度。最后CPU將壓縮后的視頻流與GPS數(shù)據(jù)通過CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，從而在監(jiān)控中心可以看到車內(nèi)情形，以及在電子地圖上顯示客車的方位與速度。

車載終端硬件設(shè)計
    車載終端的設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)的總體要求，將硬件電路劃分為獨(dú)立的硬件功能模塊(TMS320DM270 CPU模塊、視頻輸入模塊、CDMA模塊、GPS模塊等)，并給出各個硬件模塊的功能定義以及他們之間的關(guān)系。車載終端的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

TMS320DM270 CPU模塊
    TMS320DM270是TI公司推出的一款雙核多媒體處理器。它內(nèi)部集成了兩個處理器：ARM7TDMI RISC處理器；TMS320C5409 DSP，并帶有兩個協(xié)處理器——圖像加速器(iMX)和可變步長編解碼器(VLCD)。[nextpage]

    DM270還集成了SDRAM控制器、CCD可編程控制器、預(yù)覽引擎(Preview engine)、專用的硬件3A模塊可以消除主處理器的某些任務(wù)負(fù)擔(dān)，如：白平衡、自動曝光和自動調(diào)焦。除此之外，還有USB、UART、SPI、外圍存儲接口等功能。

視頻輸入模塊
    視頻輸入模塊主要由鏡頭模塊和模擬前端電路組成。模擬前端的作用是將圖像傳感器輸出的模擬信號鉗位放大，并完成A/D轉(zhuǎn)換，這里采用的是TVP5150。TVP5150是TI的一款高質(zhì)量數(shù)字視頻解碼器，可以很方便將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號。TVP5150由一組內(nèi)部寄存器初始化并控制，因此在系統(tǒng)復(fù)位上電時DM270要通過I2C對TVP5150進(jìn)行初始化。

CDMA模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊
    作為監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，首先要考慮監(jiān)控覆蓋范圍、實時性、車輛容量、刷新速率等要求，選擇合適的無線數(shù)據(jù)鏈路。由于長途客車的行駛范圍比較大，所以本系統(tǒng)選擇無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大的CDMA網(wǎng)絡(luò)。

    CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種移動通信技術(shù)。本系統(tǒng)采用Q2358C RJ45接口模塊作為CDMA接入設(shè)備，它內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，支持高達(dá)153.6Kb/s的數(shù)據(jù)吞吐率，適合窄帶寬視頻傳輸，有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。由于系統(tǒng)采用了先進(jìn)的MPEG-4編碼技術(shù)，所以完全可以適應(yīng)CDMA的傳輸速率。

    網(wǎng)絡(luò)模塊也是本系統(tǒng)中一個重要的組成環(huán)節(jié)，采用的是AX88796網(wǎng)卡芯片。它負(fù)責(zé)將CPU處理后的數(shù)據(jù)(MPEG-4視頻數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù))通過RJ45接口發(fā)送給CDMA模塊，CDMA模塊再根據(jù)目的地址把數(shù)據(jù)送給監(jiān)控中心。

GPS模塊
    GPS(Global Positioning System)是一套由美國國防部歷時20年，耗資200億美元，于1994年建成的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其基本原理是利用繞著地球的24顆衛(wèi)星所發(fā)射的信號，再加以幾何上的計算，來得到接收者的位置。本系統(tǒng)采用的是Motorola UART接口的一款GPS模塊，定位誤差小于25米，測量速度范圍是515米/秒。該模塊將接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，其中包括經(jīng)度、維度、高度、速度等。CPU從串口讀取這些數(shù)據(jù)，確定車輛的位置與速度。