基于H.264的嵌入式无线视频监控系统

1 引言

对图像监控系统，用户常常对使用环境提出一些特殊需求，他们希望能够监控距离比较远的对象，这些对象有可能是深山的电网、荒原的油井或者其它无人值守或人无法到达场合的重要设备何地；另一方面他们希望获取比较清晰的图象，同时他们对图象传输的实时性要求比较高，很明显，用传统的PC机加图像采集卡的方式很难满足这样的需求[1]。

以往的视频监控系统很多都使用了MPEG-4标准，而新一代视频压缩标准H．264是面向无线网络和因特网的视频图像编码与传输技术，相对MPEG-4标准，除了增强网络适应能力外，大幅度提高了压缩编码效率，在相同的码率下能够获得更高的主客观质量。

码分多址无线网络具有覆盖面广、高效、低滤波电感成本的特点。码分多址网络的数据传输速率可达150 kb／s。这里开发的嵌入式无线视频定位监控系统就是充分利用了H.264视频压缩技术码分多址无线网络技术和嵌人式系统的特点而搭建的数据传输系统。

本文提出了一种采用海思公司的Hi3510系统的设计方案，分别对系统软硬件的设计进行了详细讨论，完成视共模电感器频信号的采集、压缩及传输功能。

2 系统架构

该系统由无线或有线互联网监控用户、中心服务器、嵌入式监控终端组成，系统架构，如图1所示。无线终端用户或者有线互联网用户向中心服务器发送用户请求命令，先通过码分多址网关接入Internet，然后到达中心服务器。中心服务器收到用户命令后进行命令解析，再通过无线网络向监控终端发送控制命令，监控终端收到中心端的监控任务之后，就通过图像采集模块拍摄现场图像，并将经过H.264压缩编码后的图像数据按照RTP通信协议，经由码分多址模块发送回中心服务器。对于无线用户，中心服务器再通过无线网络向用户发送监控视频或图片，而对于互联网用户中心服务器则直接通过 Internet向网络用户提供视频或图片监控。中心服务器首先需要处理在数据传输过程中出现的数据包错序、校验出错、丢包、重包等现象，即在通讯协议中增加请求丢包重发机制和超时机制；其次，中心服务器还要监控码分多址传输数据质量，并进行反馈，由此来控制电感器生产码分多址在不同信号质量下发送数据的速度；最后，服务器还要为用户提供监控系统的Web浏览、视频数据的硬盘存储、下载等功能。系统采用双C／S架构，具有非常好的扩容性，多个监控终端安装在不同的地点，就能够实现对不同目标的实时监控。

图1. 监控系统构架图

3 监控终端设计

监控端系统基于华为海思公司的高性能通信媒体处理器码分多址搭建。Hi3510是一款基于ARM9、DSP双处理器内核以及硬件加速引擎的高集成、可编程、支持MPEG-共模电感4 AVC/H.264协议的高性能通信媒体处理器。围绕Hi3510分别搭建相应的硬件和软件环境，就可以很方便的实现监控终端的设计。

3.1 监控终端硬件设计

要能够正确运行一个系统，硬件方面至少应该包括CPU、内存和固态存储器、系统内部总线以及外设接口，Hi3510处理器系统很好满足了这些条件。具体硬件系统结构见图2。

图2. Hi3510处理器机构图

Hi3510使用ARM926EJ-S内核，哈佛结构的32位RISC处理器，其内内置MMU，主频可达到 240MHz，可以很好得运行嵌人式Linux2.6，不但保持了嵌人式系统小型化、低功耗、易携带的特点，又充分利用了Linux系统完整的内存、文件、线程管理功能，大大方便了程序的开发和程序中多任务功能的实现。

H.264是面向无线网络和因特网的视频图像编码与传输技术．与其相关的各种研究已成为当今信息科学与技术的前沿课题。 H.264具有高压缩比，良好的网络适应性，一定的鲁棒性等优异性能，但其计算量过高，编码时间过长，限制了它的广泛应用。Hi3510芯片是具有 H.264硬件编码SOC芯片―― Hi3510采用ARM9+DSP+硬件引擎方式，方便地提供了H.264压缩视频流，而且可以获得很好压缩比。

码分多址通讯模块采用深圳倚天科技公司的ETPro-309 AI CDMA Modem，其内置SIM卡，其内部核心芯片是Qualcomm MSM6025。该模块包含基于码分多址业务标准IS95和IS2000的调制解调系统，而且带内置TCP／IP协议栈，可利用AT命令直接与其通信。码分多址模块与核心处理器之间使用UART进行连一体电感接。

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