技术领域：
[0001] 本
发明属于视频电信息传输设备技术领域，涉及一种移动通信领域的数字视频
监控系统，特别是一种基于TD-SCDMA网络的视频监控传输装置。背景技术：
[0002] 视频监控与传输系统的发展可分为三个阶段，在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统；九十年代中期，随着计算机处理能
力的提高和视频技术的发展，利用计算机的高速
数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高
分辨率实现图像的多画面显示，提高了图像
质量，这种基于PC机的多媒体
主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统；九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高及实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的
图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到学术界、产业界和使用者的高度重视。现有的视频监控系统主要包括视频
数据采集系统、
云台镜头控制系统、
信号传输系统和视频处理系统，系统集中了多媒体技术、数字
图像处理、网络传输、嵌入式等最新技术，不仅可解决图像传输、远程控制、现场信号采集等监控功能，还可提供高质量的监控图像和便捷的监控方式，其原理是：视频数据采集系统采用
微处理器和嵌入式实时
操作系统设计，结合网络技术，将采集的视频图像数据经过压缩处理传输到网络，实现网络视频监控；嵌入式视频数据采集系统以其小巧、灵活、低成本、性能稳定、高性能的特点而独具优势，结合TCP/IP技术，通过建立C/S或者B/S工作模型来实现网络视频监控；这类系统可以直接连入以太网，具有灵活方便、即插即看等特点。3G网络的日益发展，使得无线传输技术应用越来越被各 行各业所接受，无线监控作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好，为了实现
视频信号在无线网络中的传输，一般采用某种嵌入式处理器实现视频数据的采集和压缩，并将压缩的视频数据进行PPP打包和TCP/IP打包后，通过与处理器通信
接口相连的3G无线模
块将数据发送到3G中，再通过
服务器中转，将视频数据传到用户
手持设备(手机或PC机)上，可随时随地的对关心的住所(如家庭住所、实验室、工厂环境、办公环境等)进行监控。无线监控作为一个特殊使用方式会越来越被看好，其安装方便、灵活性强、性价比高等特性会使得更多行业的监控系统采用无线监控方式，无线视频监控可广泛应用于安全监控、交通监控、工业监控、家庭监控等众多领域，将新的无线监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程无线监控。目前无线网络支持的室外环境的数据传输速度为384kbps，而一般的视频数据较大，必须对获得的视频数据进行压缩后才有可能在3G网络中进行传输，目前对于视频传输仍是一个极具挑战的难题，特别是在满足高清、流畅、信息量大的视频传输情况下，对视频压缩处理的技术有很高的要求。
[0003] 目前，嵌入式技术已成为通信和消费类产品的共同发展方向，在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术，随着因特网技术的成熟、宽带的日益提高，使得设备由单一功能化向多功能化转变。视频技术的应用范围很广，如网上可视会议、网上可视
电子商务、网上政务、网上购物、网上学校、
远程医疗、网上研讨会、网上展示厅、个人网上
聊天、可视咨询等，但这些应用都要压缩，传输的数据量大，单纯用扩大
存储器容量、增加通信干线的传输速率的办法是不现实的，
数据压缩技术是个行之有效的解决办法，通过数据压缩把信息数据量压下来，以压缩形式存储、传输，既节约存储空间，又提高通信干线的传输效率，使计算机实时处理音频、视频信息，保证播放出高质量的视频、音频节目。由于多媒体声音、数据、视像等信源数据有极强的相关性，有大量的冗余信息和数据压缩可以将庞
大数据中的冗余信息去掉(去除数据之间的相关性)，保留相互独立的信息分量。归结起 来，现有视频监控和传输技术普遍存在着设备结构复杂，使用安全性可靠性不稳，信息传输量难以满足要求，压缩技术不易实现等缺点。发明内容：
[0004] 本发明的目的在于克服
现有技术存在的缺点，寻求设计一种应用于视频技术领域的基于TD-SCDMA网络的视频监控传输装置，采用嵌入式处理器和Android操作系统实现图像的采集和压缩，并将压缩的视频数据进行PPP打包和TCP/IP打包后，通过与处理器
通信接口相连的TD HSUPA无线模块将数据发送到TD网中，通过服务器中转将视频数据传到用户手持设备上或PC机上，随时随地的对关心的场所进行监控。
[0005] 为了实现上述目的，本发明装置的主体结构包括摄像头、云台
解码器、核心板
电路、TD HSUPA模块、用户手持设备、TD-SCDMA网络、视频监控中心、基带电路、射频电路、视频数据采集单元、USB限流型
开关、USB收发器、USIM或全球用户识别卡、非易失存储器(NAND FLASH)、随机存储器(DDR SDRAM)、电源管理芯片(PMIC)、晶振、LCD
液晶显示器、JTAG接口、UART1接口和
中央处理器，各元件按照电学通信原理连接构成一体式装置系统，分为视频数据采集单元、视频监控中心和用户手持设备三个功能部分；视频数据采集单元由核心板电路和TD HSUPA模块两部分组成，核心板电路包括NAND FLASH、DDR SDRAM、晶振、电源管理芯片(PMIC)、LCD液晶显示器、JTAG接口、UART1接口和中央处理器；核心板电路连接着摄像头、云台解码器和TD HSUPA模块，核心板电路实现视频信号的采集、压缩和流媒体数据打包功能；TD HSUPA模块由USB收发器芯片TUSB1105、USB限流型开关芯片MAX1693、用于用户与用户手持设备端建立视频通信连接的USIM、TM1902的基带模块和频带模块电连通组成，实现基带视频信号和
控制信号的调制解调；核心板电路上的中央处理器作为核心的
信号处理和
控制器件，通过
硬件接口对核心板电路上的其他部分进行控制；视频监控中心包括认证管理单元、视频管理单元和通信管理单元，为视 频数据在TD-SCDMA网络中的传输、存储、转发提供服务，视频监控中心将视频数据发送到用户手持设备，实现用户手持设备的实时监控；用户手持设备通过安装在用户手持设备上的Android系统的播放
软件实现现场的实时监控和远程云台控制；在核心板电路上的Android操作系统(板载操作系统和用户手持设备上的系统均为Android系统)中，通过JNI调用H.263编码库实现视频信号的H.263编码压缩，满足用户对视频监控高信息量的要求，压缩后的视频数据经过PPP打包和TCP/IP打包，并经过TD HSUPA模块调制后发送到TD-SCDMA网络中；用户手持设备通过手机终端实现对云台的控制，满足多方位监控要求；中央处理器采用88AP310，核心板电路包括中央处理器、内存和flash，核心板电路压缩的数字视频信号输出端经中央处理器的硬件接口与TD HSUPA无线模块发送到TD-SCDMA网络中。
[0006] 本发明涉及的核心板电路上的中央处理器即88AP310芯片带有视频硬件
加速功能且主频为624MHz，支持30fps的VGA视频数据；在Android操作系统上，视频数据采集压缩的应用程序通过JNI调用HAL中的动态库函数控制摄像头驱动，操作摄像头设备文件读取视频数据，由JNI调用H.263编码库函数对视频数据编码压缩；核心板电路与TD HSUPA模块通过USB和UART接口相连，在Android操作系统中，通过MUX多路复用协议在UART接口上建立两个虚拟通道负责发送PPP拨号上网指令和AT指令信号，视频数据通过USB接口发送至TD HSUPA模块；通过用户手持设备对云台进行实时控制时用户手持设备通过短信方式将云台控制指令发送到视频采集端，核心板电路获取指令对云台进行操作，或通过用户手持设备上的应用程序发送控制云台的实时信号，发送到用户手持设备的视频采集端的视频信号与云台控制系统接收到的用户手持设备发送的控制信号通过TD-SCDMA网络实现传输；云台与视频采集端通过串口转换相连，视频采集端根据接收到的云台控制指令，向云台串口发送指令控制云台动作，实现用户手持设备的实时监控的同时满足用户对视频采集端 云台的实时远程控制。
[0007] 本发明涉及的核心信号经过TD HSUPA模块发送到TD-SCDMA网络中，核心板电路的硬件接口与TD HSUPA模块的数字基带电路通过串口相连，针对发送到TD-SCDMA网络中去的用户手持设备对云台方位调节和镜头基本功能操作控制信号，视频数据采集单元的TD HSUPA模块接收到网络中的控制信号后，经解调送到核心板电路进行相关解码，并经过串口将控制命令发送到云台，实现对云台以及摄像头的控制。
[0008] 本发明以完整的视频网络构架，实现视频监控的实时性、高速性、高信息量、可控多方位监控性的视频监控传输，其成本低，应用前景好，环境友好。
附图说明：
[0009] 图1是本发明的整机网络结构原理示意
框图。
[0010] 图2是本发明视频数据采集单元结构原理示意图。
[0011] 图3是本发明中的TD HSUPA模块连接结构原理示意图。
[0012] 图4是本发明视频数据采集单元的核心板电路结构原理示意图。具体实施方式：
[0013] 下面结合附图并通过
实施例对本发明作进一步说明。
[0014] 本实施例的主体结构包括摄像头1、云台解码器2、核心板电路3、TD HSUPA模块4、用户手持设备5、TD-SCDMA网络6、视频监控中心7、基带电路8、射频电路9、视频数据采集单元10、USB限流型开关11、USB收发器12、USIM(Universal Subscriber ldentity Module全球用户识别卡)13、NAND FLASH 14、DDR SDRAM15、电源管理芯片(PMIC)17、晶振16、LCD液晶显示器18、JTAG接口19、UART1接口20和中央处理器21，各元件按照电学通信原理连接构成一体式装置系统，包括视频采集单元10、用户手持设备5和视频监控中心7三个功能单元，其中视频数据采集单元10是整个系统的核心模块，实现视频监控系统的核心的视频信号处理和控制信号的处理，由核心板电路3和TD HSUPA模块4组成；视频监控中 心7由认证管理、视频管理和通信管理组成，认证管理实现TD HSUPA模块4的USIM卡和用户手持设备5的USIM卡的认证管理、信息管理和用户状态管理；视频管理是视频监控中心的核心部分，对
视频流是否流畅起到关键作用，视频管理包括图像接收、图像发送、图像信息管理、云台的控制命令传输、数据存储服务和数据备份管理；通信管理进行网络安全管理和通信控制，用户手持设备5通过监控终端软件进行实时的视频监控，并根据需求对摄像头进行实时的控制，包括云台方位的转换和图像画面的控制。
[0015] 本实施例的视频数据采集单元10的核心板电路包括NAND FLASH14、DDR SDRAM15、晶振16、电源管理芯片PMIC17、LCD液晶显示器18、JTAG接口19、UART1接口20和中央处理器21；核心板电路3连接着摄像头1、云台解码器2和TD HSUPA模块4，核心板电路3完成对视频信号的采集、压缩和封装，封装好的数据传输到TD HSUPA模块4的基带电路8并进行相关处理，最后进入到TD HSUPA模块4的射频电路9并发送到TD-SCDMA网络6中；中央处理器21接收到的控制
信号传输到云台解码器2中，进行相关解码后实现云台的控制，另一部分控制信号借助云台实现对摄像头1的控制，整个视频传输系统由视频信号流和云台控制信号流两部分组成，其中，视频信号流：CCD
传感器→H263图像压缩编码→封装流媒体数据包→TD通信模块→TD-SCDMA网络→视频管理→TD-SCDMA网络→用户手持设备→视频监控软件播放器；控制信号流：视频监控软件云台控制按钮→用户手持设备射频模块→TD-SCDMA网络→监控管理中云台控制命令的传输→TD-SCDMA网络→TD通信模块的射频部分→TD通信模块的基带部分→流媒体控制信号数据包解包→云台→云台解码器进行解码→实现对云台的控制以及摄像头的控制。
[0016] 本实施例的视频数据采集单元10包括含88AP310芯片的核心板电路3以及由摄像头1、云台解码器2和TD HSUPA模块4组成的视频处理电路，其中摄像头1采用OV7670 CAMERACHIPTM图像 传感器，能够输出整
帧、子
采样和取窗口方式的各种分辨率八位影像数据，所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、
白平衡、
饱和度和
色度都通过SCCB接口(兼容I2C总线接口)，VGA图像最高达到30帧/秒；云台解码器2采用支持多个
角度旋转的数字云台；TD HSUPA模块4采用支持双模TD-SCDMA HSUPA/EDGE的TM1902模块；中央处理器21采用新型的ARM10嵌入式88AP310处理器，提供基于Xscale处理器的片上系统设计，满足许多为用户手持设备5和蜂窝手机市场等不同的产品设计，提供高性能、低功耗、多媒体功能，强大的处理能力和
稳定性能，为视频数据的采集和压缩提供基本保障并将优势扩张到数字媒体以及远程通信等领域；视频数据采集单元10基于88AP310芯片实现，中央处理器经数据、
地址总线以及片选总线1G的DDR_SDRAM和2G的NAND FLASH组成的寄存器相连，其中FLASH中存储系统运行所需要的软件数据和系统的配置信息；DDR-SDRAM中存储临时数据(采集到的原始的视频信号、H263编码后压缩数据、用户终端对云台的控制信号等)，H263编码对信号的高速压缩、DDR-SDRAM处理信号的高速性以及TD-SCDMA的高速性，对实现大容量的视频数据的传输起到重要作用；中央处理器21经
数据总线与摄像头1连接，通过SCCB接口编程实现包括伽玛曲线、白平衡、饱和度和色度所有图像处理功能；云台解码器2通过MAX485与88AP310的串口相连，将中央处理器21的控制信号转
化成RS485信号；LP3972芯片是多功能、可编程的电源管理芯片17，通过将外部12V
电压进行编程最后实现给中央处理器21提供各种稳定的电源；中央处理器21通过串口总线以及控制总线与TM1902模块相连，压缩的视频数据在此模块中进行处理，最终经过天线发送出去。 [0017] 本实施例视频数据采集单元10的TD HSUPA模块4由USB收发器12的芯片TUSB1105、USB限流型开关11的芯片MAX1693、用于用户与用户手持设备端建立视频通信连接的USIM、TM1902的基带模块和频带模块电连通组成，满足智能终端低功耗指标的要求，TM1902产品在使用UART3作为通信口的方式下，提供两种模块与 中央处理器21之间睡眠唤醒方式，一种是通过硬件流控信号的方式，UART是五线硬件流控制全双工串口，通过硬件流控管脚实现睡眠唤醒的功能；另一种是通过四线制辅助GPIO来实现与应用处理器之间的睡眠唤醒，中央处理器21的六线的USB 1.1port3端口与TM1902的四线的通信口USB1.1进行连接，实现视频信号和控制信号的传输；TD HSUPA/EDGE双模模块TM1902的数字基带和频带部分功能主要是完成经过H263压缩编码后的视频数据基带到频带的转化，视频数据转化成适合在TD-SCDMA HSUPA频段2010-2025MHz传输的高频信号，以上行最大无线传输速率384Kbps上传到TD-SCDMA网络中去。
