基于3G网络无线视频监控终端设计.doc

基于3G网络无线视频监控终端设计 　　摘要：随着网络通信技术的发展，3G技术的高宽带和高可移动性，使视频监控从传统的有线传输进入到无线数字监控阶段。本文设计了一种基于3G网络的无线视频监控系统。经验证，该系统具有传输稳定，延时小，成本低和监控画面流畅等特点。 关键词：3G 视频监控 H.264 RTP/RTCP 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）01-0030-03 1 引言 传统的视频监控依赖有线环境，由于需要铺设电缆或者网线等传输媒质，导致在交通、电力线路、油田等特殊地况复杂或者临时布线的环境中[2]，有线网络变得无法适用，而且后期维护成本高，不能满足特殊场合视频监控的需求。而随着3G无线技术的快速发展和应用，基于无线网络的视频监控系统能够很好的解决这个问题。 3G无线网络利用其信号广泛覆盖性的特点[3]，可以使监控系统摆脱有线的束缚，一方面能够很容易的部署监控点，扩展监控区域，节约建设成本；另一方面可以应用到移动指挥和家庭看护等方面，提高监控人员的灵活性。因此，3G无线视频监控系统具有高性价比、部署灵活、低维护成本等应用优势。另外，国家对3G相关政策的扶持和3G网络基础设施建设的大力投入，为3G视频监控的全面发展提供了良好的可能性，使其能够被广泛应用在交通、安全、工业、家庭监控等特定领域。 2 硬件设计 本文设计的硬件电路架构如图1所示，主要由最小系统板模块、视频采集模块和视频传输模块等组成。最小系统模块是由ARM嵌入式微处理芯片、电源电路、复位电路、时钟电路、FLASH存储电路等单元组成；视频采集模块采用的是现有的USB摄像头；视频传输模块采用基于WCDMA制式的3G无线传输网络，它能够实现视频数据的无线网络传输。整个监控系统的工作流程为：系统通过USB摄像头采集监控现场的原始视频数据，经由H.264编码算法进行压缩编码并进行RTP封装，最后通过基于WCDMA的3G无线网络将压缩和封装后的视频数据传送到后台监控终端进行解码显示处理（见图1）。 本监控系统采用的微处理器芯片是以ARM920T为内核的S3C2440A，它是由三星公司推出的16/32位RISC结构处理器。由于采用了新的总线结构Advanced Micro controller Bus Architecture（AMBA），S3C2440A具有独立并且由8字长组成的16KB指令Cache和16KB数据Cache，从而提高了系统的运行处理能力。S3C2440A处理器还通过提供一套完整的通用外围设备来降低应用系统的成本和保证系统的可靠性，例如，系统可以从NAND FLASH存储器上启动，不仅增强了系统的存储容量，而且降低了存储成本。因此，本设计采用S3C2440A芯片作为3G视频监控系统的微处理器，能够使系统同时具有性能高、成本低和功耗低等特点。 3 软件设计 视频监控终端软件方面设计主要包括应用软件和平台软件层两部分，其总体架构如图2所示。应用软件的设计，它具体实现系统的功能需求，由视频采集、视频压缩和视频无线传输等功能模块组成；平台软件层，它为应用程序的开发提供软件环境，主要包括Linux操作系统的移植、Bootloader的移植和驱动程序移植等（见图2）。 3.1 开发环境的搭建 本系统的开发采用交叉编译技术，其硬件环境需要由一个宿主机和一个目标机组成。宿主机是程序开发、编译和调试的平台，目标机则是运行从宿主机编译后的可执行文件的特定终端系统。本设计的平台搭建包括bootloader移植、linux内核系统移植和根文件系统制作等流程，主要步骤如下： （1）下载Linux内核源代码并进行解压。内核版本选用Linux-2.6.32.tar.hz，通过虚拟机在指定目录下进行解压。 （2）修改Makefile文件。Makefile记录了文件之间编译的依赖关系，因此文件进行编译必须遵守相应的规则。 （3）编译和修改驱动程序。本设计主要包括摄像头驱动和3G模块驱动的移植，并将其编译成模块在内核中进行加载。 （4）在内核目录中，进行make编译。 3.1 开发环境的搭建 本系统的开发采用交叉编译技术，其硬件环境需要由一个宿主机和一个目标机组成。宿主机是程序开发、编译和调试的平台，目标机则是运行从宿主机编译后的可执行文件的特定终端系统。本设计的平台搭建包括bootloader移植、linux内核系统移植和根文件系统制作等流程，主要步骤如下： （1）下载Linux内核源代码并进行解压。内核版本选用Linux-2.6.32.tar.hz，通过虚拟机在指定目录下进行解压。 （2）修改Makefile文件。Makefi