基于ARM+3G技术的无线车载视频监控系统研究与实现
作者：谢世逸
来源：《电子世界》2013年第01期
【摘要】在对车载视频监控功能需求分析的基础上，本文提出基于ARM以及3G技术的无线车载监控系统方案，通过系统的前端、后端进行整体设计，并对构成系统的核心芯片、摄像装置、存储设备等硬件进行详细描述，并对系统的软件设计部分也进行了陈述。
【关键词】车载；3G；监控；远程
1.引言
随着汽车工业的发展，社会经济不断进步，汽车逐步得到普及，人们在越来越多的场合中使用汽车，作为代步或生产工具，与此同时，汽车作为个人或企业的资产，在停放或行车过程中，其安全性也得到日益重视，市场上出现了以GPS定位为主要监控手段的车载智能终端设备，但伴随着信息技术的高速更新，汽车的使用者不再满足于仅了解汽车的位置，还需要知道汽车的行驶状态，以及汽车在停放、行驶过程中，车辆周边的实时视频信息，并录制或上传至远程后台数据库中，使车辆的拥有者或管理者能够动态的了解车辆的信息。
本文基于上述的应用背景，对车载的智能终端系统进行深入研究，该系统除了实现基本GPS定位、导航、媒体播放等功能外，还在ARM平台上，以3G以及视频采集、压缩技术为基础，实现了动态视频监控功能。
2.车载无线视频监控系统概述
本系统作为车载智能移动终端的一个子系统，主要采用ARM硬件平台，并结合嵌入式Linux操作系统进行开发，外围硬件包括GPS模块、WCDMA模块、RFID无线射频模块等，通过开发应用程序，并将其编译至嵌入式系统中，实现视频的采集、压缩、传输，并与后台服务中心互动通信等功能。
3.系统整体设计
本文提出的无线车载视频监控系统，核心技术包括视频采集、数据压缩处理、无线传输等几个方面，与车载智能终端其它硬件模块配合，从而实现更复杂的硬件控制功能。
系统从整体上可分为前端、后端两大部分，前端主要是指以ARM处理器为核心的硬件平台，配合摄像头、WCDMA通信模块、存储模块等设备，实现视频数据的采集、编码压缩、存储、车内显示、以及通过RTP（实时传输协议）进行封装并通过完成数据远程无线传输任
务。后端主要是指通过互联网，完成接收视频数据并进行解码、显示、存储等功能，并根据应用需求，向前端发送控制指令，从而实现实时的车辆远程视频监控目的，系统框图如下图1所示。
系统的具体工作流程是，通过摄像机采集的视频信号，经过A/D转换后生成标准的CCIR-656数字视频格式，经过iMX27核心芯片编码压缩后，即可得到H.264视频流，根据系统设定，在将这些编码后的数据存储在车载移动终端中的同时，也通过流媒体服务软件将其封装为RTP数据格式，再通过3G无线通信模块，发送给后端服务平台进行进一步处理与应用。
4.系统详细设计
4.1 硬件平台选择
系统中，核心处理器既是车载智能终端的核心，又是视频处理的主要部件，因此，系统采用飞思卡尔推出的iMX27芯片，利用其H.264硬件编解码模块可在车载智能终端上实现MPEG4、H.263及H.264视频流的高效处理，并使智能终端产品达到D1（DVD画面质量，720×480的屏幕分辨率）分辨率。
iMX27在处理H.264的同时占用极少的CPU的资源并提高了视频处理的性能，使核心有更多资源进行其它的应用，例如GPS定位与导航、RFID无线射频识别等，另外，iMX27还具备非常灵活和丰富的标准接口、串行端口和扩展端口，实现与多种外部设备的连接，包括摄像头、显示器，还可以使用Wi-Fi、蓝牙实现即插即用及无线互连的功能，通过增加适当的外围模块，即可实现GPS定位、通信等应用。
4.2 系统前端硬件系统设计
系统前端硬件主要包括摄像装置、iMX27视频处理平台、存储设备、3G无线通信模块以及相应的外围电路构成。
摄像装置采用深圳世国公司的SGMC-EX-M（3D）车载防爆红外摄像仪，该设备具有低照度、高清晰、功耗低的特点，搭载最新SONY第二代EFFIO Super HAD/Exview HAD方案超高像素的960H（PAL：976*582）CCD，模拟摄像机清晰度最高可以达到700TVL，同时最低照度低至彩色0.001Lux@F1.2，动态范围大于75dB，体积小巧、重量轻、安装灵活，配合本系统，具有较好的实用效果。
存储设备分为两部分，一部分采用NVND FLASH作为存储系统软件及数据的存储单元，以及采用DDRAM作为软件运行所需的内部存储器，另一部分是是采用USB接口大容量存储器，存储容量为32G，通过高速接口（High Speed）连接至核心硬件平台上，主要为视频的本地存储提供空间。