基于4G定位图传终端的应用研究

2020-03-05

技术与市场 2020年2期

(中电科信息产业有限公司，河南郑州 450000)

0 引言

从目前国内外发展情况来看，平安城市、智慧城市、雪亮工程等项目的市场需求加速增加，4G定位图传终端既解决了传统监控系统投入成本高、部署不方便等问题，又借助移动网络技术增加远距离、随时监控等功能，可以应用于环保、交通、市政等领域，是现代安防监控系统发展的新方式。

4G定位图传终端作为未来诸多产品的基本组成部分，可依附于汽车、无人机、机器人等大型设备，应用于环境监测与执法、刑侦追缉、巡逻警戒、消防检测、城管执法、公安执法、交通巡视、电力巡线、石油管道巡检、安监勘查、地址探险、航拍直播、影视拍摄等企事业单位的突发事件应急指挥和日常工作中。

1 整体设计(见图1)

图1 系统整体框图

1)视频采集终端。从HDMI接口获取视频数据，目前处理方式是从Linux端直接调用C语言API接口，获取一帧一帧的数据。(或通过FFmpeg进行流媒体协议进行转换)在获取到数据之后Linux通过RTMP流媒体协议发向服务器。

2)流媒体服务器。通过RTMP流媒体协议获取终端数据，再通过RTMP流媒体协议分发给客户端。

3)客户端。通过RTMP流媒体协议获取视频数据，通过支持流媒体数据播放的播放器转换到进行播放。播放器例如：OBS、CKPLAYER.。

2 各个功能模块设计

2.1 HDMI视频采集设计

选用LT8619C芯片。LT8619C是一个高性能的HDMI /双模DP接收机芯片，基于ClearEdge技术，符合HDMI 1.4规范。TTL输出可以支持RGB、BT656、BT1120，输出分辨率可以支持4 K×2 K@30 Hz分辨率。为了方便地实现多媒体系统，LT8619C支持8通道高质量的I2S音频或SPDIF音频输出。

2.2 媒体处理平台设计

VIU视频采集单元负责接收ISP传过来的视频图像，经过视频输入设备Dev0的加工，通过物理通道Chn0发送给接收者，也可通过扩展通道，进行缩放后发送出去。

2.3 视频传输设计(见表1)

开发系统：Ubuntu 14.04

内核版本：linux 3.10

4G模块：华为 ME909-821

模块接口：pcle

SIM卡：联通

内核驱动配置需向linux内核中添加4G模块USB驱动和ppp网络协议的支持要向，让内核支持USB驱动和ppp拨号相关配置。

USB串口驱动编译配置项 Device Drivers→[]USB support→[]USB Serial Converter support→〈〉USB driver for GSM and CDMA modems 将GSM/CDMA modems功能开启。 PPP拨号的相关配置项 Device Drivers→[] Network device support [] PPP(point-to-point protocol) support 并在[] PPP(point-to-point protocol) support下选中〈〉PPP BSD-Compress compression 〈〉PPP Deflate compression [] PPP filtering 〈〉 PPP MPPE compression (encryption) [] PPP multilink support 〈〉 PPP over Ethernet 〈〉 PPP on L2TP Access Concentrator 〈〉 PPP on PPTP Network Server 〈〉 PPP support for async serial ports 〈〉 PPP support for sync tty ports

编译内核，插入4G模块，使用ls/dev/ttyUSB*命令检查有无4G相关驱动虚拟出来的/dev/ttyUSB0、/dev/ttyUSB1 、/dev/ttyUSB2、/dev/ttyUSB3、/dev/ttyUSB4五个USB设备。根据/var/ppplog分析拨号失败的原因，看是哪个AT指令返回错误。

表1 视频传输的基本参数

3 视频压缩算法

H.264视频压缩协议是一个开放的协议，它只规定了具体图像的格式、码流的格式、编码规范等，对具体的算法没作规定，所以为了提高编码的效率，用户可以根据自己的要求设计各种算法。

在传统H.264算法的基础上从3个方面提出了改进策略，即运动搜索方式、宏块预先判零技术[3]、自适应门限SAD匹配准则[4]，详细讨论了它们的实现原理与实现方式，并用实验数据给出它们在原有算法上的性能改进程度。

在实际操作中，这个门限可以是自适应的，即它可以不断更新，而且是越来越小，使得运动搜索次数快速收敛。假设对于16×16的宏块每做2行绝对差累加和运算就做一次比较，在一个宏块的匹配中共需要比较8次，算法如下:

door= MAX_INT；∥把门限初始化为最大的整数

for(i=；i

for(j=0；j<8；j++)；//每两行做绝对差累加和运算

{sad+=compute_sad()

if(sad>door}

break；∥当前累加和大于门限，停止后面的计算

if(j==7)

door=sad；∥假如整个宏块中累加和都小于门限，更新门限值

}

自适应门限SAD匹配准则在提高运算效率的同时，丝毫没有影响运算的精度，它可以和前面提出的各种搜索策略和预先判零技术一起使用，使运算效率得到最大程度的改进。实验表明，在H.264算法中综合使用这几种策略，能减少85%的运算量。

在技术上，H.264标准中有多个闪光之处，如统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于4×4块的整数变换、分层的编码语法等。这些措施使得H.264算法具有很的高编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约50%左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强，增加了差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用。