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无人驾驶车辆工业控制远程数据检测与视频监控
一、前言
  当今视频是一个高速发展、日新月异的社会,社会安全生产问题也是日益复杂、多种多样,对新型智能交通设备研发与监控监管工作也要求与时俱进,采用新技术、新方法、新系统来进行合理有效的监管和指导。现在的无人智能交通系统日新月异,各种形态无人驾驶技术越来越越成熟,越来越走进实用化,我们如何对无人驾驶技术试验段进行实时监控,有效管控检测车辆的各种实时数据,是安全生产与研发环节不可回避的问题。对目前的工作难点在于无人车并无车辆驾驶人员,长期在车辆内部安排人员实现现场监控既浪费资源,也不符合无人驾驶与管控的初衷,我们特采用《远程无线视频监控系统》对无人驾驶车辆进行监管。在指挥中心后台实时监控、录像、查询车辆的所有状态。

无人车车载多路高清视频无线传输设备-深圳安视源无线车载系统

二、系统功能介绍
  通过实时视频无线传输系统,我们将车辆内工控机的2路高清HDMI车辆状态视频显示信号,传输至监控中心;同时将车辆的4个全景摄像头,合成为2路HDMI高清视频,一并传输至监控中心。并在监控中心,对所有4路HDMI视频信号,进行24小时不间断录像,方便后续查询,调阅。并在录像机提供相应查询接口,可实现同步多路视频进行查询与回放。
  车辆的远程控制由已有的车辆无线控制和自动驾驶系统实现。
  a) 数字高清无线视频传输技术
车载式四路COFDM无线图像发射机,采用COFDM调制技术,通过无线方式将音、视频信号向外发射,并采用H.265压缩技术,实现单一无线信道的4路高清1920×1080p60帧实时的同步传输,属于最新一代无线图像传输设备,有便携式、船载式、车载式和空中机载式,能实现在高速运动中“非通视条件下”高质量图像的高速实时传输,在大型的演习、现场新闻采集、实况转播、融媒体无线直播系统、实时动态监控等应用领域中使用户获得意想不到的效果!。该产品使用灵活方便,适合各种应用环境,可根据需要对设备频率(1MHz步进)、功率、调制方式、纠错方式、保护间隔等多种参数进行设置。适用于车—车、船—船、车—固定点、船—固定点、飞机—固定点,远距离高清晰图像传输,也可用做远距离图像中继,配合全向天线,空中通视条件下传输距离最远可达50公里以上。

三、 系统组成
  a) 前端设备-工控系统
无人驾驶车辆工控主机,可以直接接入车辆的控制系统,检测与显示所有车辆的所有实时状态:电压、车速、车辆位置、温度、各种机电数据等
无人车车载嵌入式工控机
无人车车载嵌入式工控机
  工控机的2路HDMI车辆显示状态数据,我们需要通过高清无线实时传输系统,传输至1公里的监控中心。

  b) 前端设备-摄像机系统
在车辆安装4个高清全景摄像头,实现车辆四周360度实时视频监控,四路监控视频信号,通过视频转换或解码成两路HDMI视频信号,再接入到无线发射机HDMI接口。接口支持最大1920×1080分辨率。
车载多路摄像头合成全景画面
车载多路摄像头合成全景画面
  车载多个全景摄像机,采用车辆四周摄像头分布安装,并通过拼接融合等技术形成全景360度无死角视频信号。
  高清网络摄像机,可以配置配套的硬件解码装置,实现从网络摄像机到HDMI视频接口的转换。

  c) 视频传输
  i. 发射部分
  采用高效压缩H.265新数字视频编码标准,同一信道可以同步实时传输四路1080P 高清视频,清晰度达到全高清HD1080P画质,分辨率达到(1920*1080兼容1080I、720P、480P及标清)。
  发射到接收,端到端时延不大于350毫秒。
车载多路定制AHD和HDMI高清视频发射机
车载多路定制AHD和HDMI高清视频发射机
  1. COFDM抗电磁干扰性能
  对抗频率选择性衰落或窄带干扰及信号波形间的干扰性能优越,通过各个子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力。在单载波系统中(如数字微波,扩频微波等),单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败,但是在多载波 COFDM 系统中,仅仅有很小一部分子载波会受到干扰,并且这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错,确保传输的低误码率。
  2. COFDM抗多径衰落性能
  可以有效地对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时,只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响,其他的子载波未受损害,因此系统总的误码率性能要好得多。
  ii. 中心接收部分
  1. 接收天线
  天线是系统发送、接收电磁波信号的媒介,决定了系统能否发挥其最大效能。 
  系统前端发射部分采用车载鞭状吸盘天线,中心接收部分可采用两种天线:玻璃钢杆状天线和八木天线(选配,用于补偿特殊方向或角度的接信号)。选用何种天线一般由现场技术人员根据传输距离的要求和接收端的条件决定。基本原则是:远距离、固定端一般采用玻璃钢杆状天线,一方面可以获得较大的系统增益,另一方面也便于系统规划配置;机动端一般采用吸盘鞭状天线,便于安装,使用灵活,受环境的制约较少。 
  本系统的接收机具有分集接收功能,为了保证更大发挥系统的功能,提高传输距离,接收端可采用分集接收模式。在使用吸盘鞭状天线时,可采用两根相同的天线隔开一定的距离(1.5米以上);在使用玻璃钢杆状天线时,可采用一根全向天线、另外用一根八木定向天线对准待接收的方向。
        车载多路定制AHD和HDMI高清视频传输系统控制中心楼顶接收设备
车载多路定制AHD和HDMI高清视频传输系统控制中心楼顶接收设备
  
 
  2. 接收机
  高清视频解码,采用与发射配套的解码算法,采用目前最优的H.265编码解码技术,接收机可以同时支持同一信道频率,解码四路1080P高清视频。满足无人驾驶车辆工控机和监控视频高清传输要求。
 
  接收机主要实现将从空中接收到的信号解调还原成视频、音频信号,然后转换为视频、音频信号进行输出,是本系统的核心设备。接收机采用标准机箱设计,方便安装使用。输出视频通过HDMI切换,再接入监控中心大屏系统。同时接收机输出SDI高清信号,用于接入4路SDI高清录像系统。
 
  d) 控制中心
  i. 视频显示设备
  随着液晶的普及,其在个人娱乐及有限空间监控方面的灵活方便得到了充分体现。但是在一些大型的工程现场和公共娱乐场所以及公共安全监控方面,大面积图像显示,多视角监控,公共事件集中监控协调等新的应用环境要求液晶显示能突破其单一显示面积有限的局限。于是,液晶拼接幕墙应运而生。
  液晶显示大屏,视频源采用HDMI、AV、VGA、DVI等多种兼容接口的大屏面板,最大支持单屏4K高清显示,并配合切换触摸屏控制器,采用多屏屏接技术,实现多屏、单屏、画中画,等任意组合切换。方便用户操作与控制。可实现将任意工控机状态视频、摄像头视频、录像回放视频,按需切换,放大,缩小等操作。
无人车多路视频传输控制中心设备
无人车多路视频传输控制中心设备
 
  ii. 视频记录录像设备
  视频记录
  采用基于嵌入式的新一代高清数字硬盘录像机,至少支持四路HD-SDI的录像主机,支持HD-SDI标准,配合高清无线微波接收解码设备,数字摄像机可实现高清1080p实时编码与录像。它既可本地独立实现高清监控,也可联网组成一个强大的安全防范系统,以适应视频监控数字化、网络化、高清化的需求。
  嵌入式网络硬盘录像机可广泛应用于对高清和网传延时要求高的金融、交通、公安、电信、教育、电力等行业的安全防范。
  录像主机并支持多路网络访问,并提依据权限供按IP地址/通道/日期等方式访问录像机录像资源。
  所有通道录像时间,应不小于30天,系统自动循环录像。
 
  e) 系统结构图
无人车多路视频传输系统结构图
无人车多路视频传输系统结构图

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