基于CDMA信道倍增的警用移動(dòng)視頻監控系統

隨著(zhù)我國政治、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會(huì )公眾在物質(zhì)條件極大提升的同時(shí)對社會(huì )治安環(huán)境提出了更高的要求。而同時(shí)，轉型時(shí)期的貧富分化和分配沖突引發(fā)的社會(huì )矛盾日益突出，科技發(fā)展使得新的犯罪形式不斷出現、犯罪速度不斷加快，各類(lèi)突發(fā)性事件和群體性事件使得執法環(huán)境日益嚴峻而且對公安部門(mén)執法能力的要求不斷提高。與之對應，公安信息化建設工作中的各類(lèi)視頻監控系統對及時(shí)反饋現場(chǎng)信息、迅速接受動(dòng)作指令、有效打擊犯罪和控制局勢以及合理保護自身合法權益，都發(fā)揮著(zhù)重要作用。本設計基于CDMA多通道技術(shù)的巡邏車(chē)視頻監控系統，可以安裝在巡邏車(chē)輛上，通過(guò)警車(chē)移動(dòng)監控錄像及無(wú)線(xiàn)指揮系統，跟蹤記錄執法現場(chǎng)的全部情況，包括出警情況、所在位置、車(chē)輛狀態(tài)等信息，圖像可以實(shí)時(shí)傳輸到指定部門(mén)，將所有警車(chē)的現場(chǎng)情況進(jìn)行集中匯總，便于指揮員進(jìn)行指揮調度和管理。

1 基于CDMA多通道技術(shù)的視頻監控系統
視頻監控系統的發(fā)展大致經(jīng)歷了3個(gè)階段。在九十年代前以模擬設備為主的閉路電視監控系統稱(chēng)為第1代模擬監控系統；九十年代中期基于PC機的多媒體主控臺系統稱(chēng)為第2代半數字化本地視頻監控系統；九十年代末，以高帶寬、高性能計算、海量存儲以及智能視頻處理技術(shù)為基礎的全數字化遠程視頻監控，稱(chēng)為第3代遠程網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統。
作為一種無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，CDMA(Code Division MultipleAccess，碼分多址)，CDMA可以讓所有使用者同時(shí)使用全部頻帶(1．2288Mhz)，而其他使用者發(fā)出訊號視為雜訊，在通訊過(guò)程中不需要考慮訊號碰撞(collision)。由于其特殊的編碼形式，CDMA的通訊質(zhì)量較高，對周?chē)h(huán)境的噪聲可以有效屏蔽。從安全性上說(shuō)，CDMA有良好的認證體制，可以有效防止信道被竊聽(tīng)。CDMA多通道是一種碼分多址多路捆綁技術(shù)英文縮寫(xiě)(Code Division Multiple Aceess Multi-channel)，它是在國家CDMA通信基礎下將2、4、8個(gè)工業(yè)級別終端模塊進(jìn)行多通道(多卡)的疊加捆綁，整合網(wǎng)絡(luò )傳輸的帶寬資源，提供穩定帶寬資源來(lái)傳輸視音頻信號。
本設計的CDMA移動(dòng)視頻監控系統利用CDMA技術(shù)進(jìn)行視頻數據的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，采用了先進(jìn)的視頻壓縮算法H．264、流媒體視頻數據壓縮技術(shù)無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )解決方案，整合了CDMA數據通訊功能和數字視頻編碼功。系統將攝像機圖像進(jìn)行壓縮，通過(guò)智能無(wú)線(xiàn)通訊終端發(fā)射到CDMA網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現視頻數據的交互、發(fā)送／接收、加解密、加解碼，鏈路的控制維護等功能。根據應用，把實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像傳到距離用戶(hù)最近的聯(lián)通通信網(wǎng)絡(luò )?？梢酝ㄟ^(guò)Internet從系統中控端得到實(shí)時(shí)圖像信息。該系統整合了CDMA網(wǎng)絡(luò )和Internet網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢，在空間和距離上產(chǎn)生突破性拓展。系統設計的前端視頻監控點(diǎn)(可以集成GPS功能)可以適用于車(chē)輛上及警察個(gè)人。車(chē)載視頻在每輛巡邏車(chē)的頂部或擋風(fēng)玻璃后面安裝，設備電源部分可直接連接車(chē)輛電池上或通過(guò)車(chē)載逆變器供電；個(gè)人系統可采用便攜終端集成數字DV采集進(jìn)行單向傳輸至巡邏車(chē)輛。

2 需求分析
在國外許多警務(wù)應用實(shí)踐中，警務(wù)部門(mén)一般既派遣裝備了移動(dòng)視頻前端網(wǎng)關(guān)的步行外勤巡邏人員，同時(shí)還與安裝在警車(chē)和警用摩托車(chē)(中國其他部門(mén)類(lèi)同)結合使用。通過(guò)現場(chǎng)調配、合理分工、均衡部署，各自發(fā)揮優(yōu)勢，監控不同區域或部位，不僅將現場(chǎng)情況傳回控制中心，還將實(shí)時(shí)視頻傳到不在現場(chǎng)的各級指揮員的手機、PDA或筆記本電腦上，讓他們在同一時(shí)間、不同地點(diǎn)接收。
1)由于執法現場(chǎng)的工作特點(diǎn)是移動(dòng)性、突發(fā)性、緊急性、危險性，如何提高公安人員的辦案效率和保證指揮中心實(shí)時(shí)了解現場(chǎng)發(fā)生的情況；
2)在執行任務(wù)時(shí)，現場(chǎng)的圖像畫(huà)面要實(shí)時(shí)回傳到指揮中心，便于領(lǐng)導指揮和調度；除此，還可以監看我們執法人員的執法畫(huà)面，做到文明執法；
3)可以做臨時(shí)布控監視點(diǎn)，節約警力，避免分散，從而集中性地打擊犯罪；
4)在需要長(cháng)時(shí)間對某一個(gè)固定地點(diǎn)進(jìn)行蹲守時(shí)，可以安裝有移動(dòng)視頻設備，以協(xié)助警察全方位觀(guān)察現場(chǎng)周邊情況；
5)交通執法移動(dòng)視頻指揮系統可根據應急指揮系統要求，用于突發(fā)性事件或其它特殊情況的現場(chǎng)處理和控制；
6)通過(guò)車(chē)載系統掌握網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍內的音視頻情況?？稍谲?chē)內隨時(shí)觀(guān)察、控制、接收、錄制車(chē)輛周邊的音視頻信息，利用車(chē)上可控制的攝像機選擇不同視角觀(guān)察所在地的現場(chǎng)情況；
7)實(shí)現對現場(chǎng)情況／處警過(guò)程的實(shí)時(shí)錄像，并無(wú)線(xiàn)傳輸錄像文件保存到公安錄像文件數據庫，以便后續查詢(xún)取證。
文中設計系統可使用戶(hù)通過(guò)本地控制對車(chē)輛監控設備進(jìn)行操作以對現場(chǎng)情況做到全面的監控瀏覽。在車(chē)載終端中插入兩張聯(lián)通CDMA無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)數據卡，設備將圖像上傳到系統監控中心，用戶(hù)就可通過(guò)瀏覽器對監控現場(chǎng)的情況進(jìn)行觀(guān)看，采集實(shí)時(shí)全面的資料，對巡邏執勤全程、或突發(fā)事件全過(guò)程高清晰度錄像，用于事件回放、現場(chǎng)取證，為追究罪犯或犯罪嫌疑人法律的責任，提供司法證據。通過(guò)無(wú)線(xiàn)智能視頻系統，還可改善外勤執勤人員在監督和控制公眾事件、公共活動(dòng)時(shí)的行動(dòng)控制能力，應用事件錄像回放和分析，不斷提高、細化指導外勤人員的執法能力和外勤人員的自我約束力。

3 系統實(shí)現
3．1 系統架構
CDMA移動(dòng)視頻監控系統是基于聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò )，主要由視頻的采集壓縮模塊、無(wú)線(xiàn)的數據傳輸模塊和中心的監控管理平臺3部分組成：系統結構簡(jiǎn)潔明了，擴展性好，能適應多變的監控要求。
1)前端視頻采集模塊
前端的視頻采集模塊實(shí)現的功能是從普通的視頻攝像頭中捕捉瞬時(shí)的視頻信號，然后壓縮。該模塊支持不同的壓縮比和圖像大小，用戶(hù)可以根據需要選擇不同型號產(chǎn)品。
2)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊
視頻采集壓縮后就可以將壓縮好的視頻圖像文件傳送到中心：傳送的方式是通過(guò)聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò )，系統具有CDMA的PPP撥號過(guò)程，并嵌入式地實(shí)現了TCP／IP協(xié)議、POP3／SMTP協(xié)議，同時(shí)支持動(dòng)態(tài)IP。
3)監控中心
監控中心只要是一臺具有公網(wǎng)IP或者域名的服務(wù)器即可。啟動(dòng)服務(wù)后，就等待各個(gè)監控終端的連接，對于始終在線(xiàn)模式的終端，可以按照需要查詢(xún)當前的圖像情況，也可以自動(dòng)不停地記錄監控點(diǎn)的圖像變化。
使用時(shí)，首先啟動(dòng)CDMA 1X車(chē)載無(wú)線(xiàn)視頻終端(含攝像頭)，設備按照設定的參數自動(dòng)運行，通過(guò)攝像頭進(jìn)行視頻采集，并在本地進(jìn)行壓縮編碼。同時(shí)連接聯(lián)通CDMA 1X無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，建立數據鏈路。視頻傳輸設備通過(guò)CDMA 1X無(wú)線(xiàn)鏈路將編碼后的視頻信息實(shí)時(shí)傳送到監控中心的視頻管理服務(wù)器，運行在視頻管理服務(wù)器的視頻處理程序將接收到的視頻信息重新合成，通過(guò)發(fā)布程序進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)發(fā)布。用戶(hù)根據權限，使用客戶(hù)端軟件，就可以觀(guān)看實(shí)時(shí)的視頻。
3．2 信道倍增的傳輸機制
CDMA 1X系統的標稱(chēng)峰值速率為153．6 kbit／s。而在實(shí)際應用中CDMA的上傳速率在一般的應用中只能達到50～60 kbit／s左右，遠無(wú)法達到峰值。因此，無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)所能輸送的數據量不能太大，否則會(huì )造成數據丟失而達不到傳輸的最初目的。為了提升傳輸速率，系統利用多通道數據傳輸技術(shù)，捆綁多個(gè)CDMA鏈路通道，同時(shí)在傳輸控制中結合使用多路捆綁處理技術(shù)，以及H．264+壓縮復用技術(shù)，如圖1所示。