一、引言

    隨著汽車的普及、汽車數量的增多、汽車行駛范圍增大，各種類型的汽車犯罪數量也節節攀升，基于汽車的移動中的管理需求隨之激增。針對汽車的實時位置、廣域無線網絡遠程視頻監控、本地錄像、GPS衛星追蹤與管理的車載終端設備應運而生，遠端用戶可以通過GPS來定位車輛的位置，并通過遠程視頻實時監控車內車外狀態,同時把視頻文件采用H.264/MPEG4編碼存儲在車載終端內，達到實時的位置監控與遠程視頻監控、影像數據存儲相結合的高效管理。

    車載智能無線移動監控需求包括：廣域的公共無線網絡音視頻傳輸;GPS全球衛星定位;車載終端音視頻遠程傳輸、本地錄像及存儲;遇險報警;完整的系統解決方案。

    二、廣域公共網絡無線音視頻傳輸選擇

    在中國，無線數據傳輸方式有WLAN、數字微波、CDMA1X、GPRS等多種無線方式可以傳輸音視頻數據信息。WLAN、數字微波等方式屬于基站局域網，只有CDMA1X、GPRS屬于廣域的公共無線網絡。GPRS的理論網絡速度峰值可以達到112Kbps，實際平均帶寬在10Kbps~30Kbps之間;CDMA1X數據傳輸上帶寬理論值為153Kbps，實際平均帶寬為20Kbps~80Kbps。

    顯而易見，CDMA1X是唯一適用于廣域無線網絡音視頻數據傳輸的網絡方式。

    現國內市場上CDMA1X數據傳輸分為2種，一種是單路數據傳輸，一種是多路捆綁，也即幾個CDMA1X模塊同時并聯發送一個數據。單路帶窄，產品成本低，月使用費低，多路帶寬，產品成本高，月使用費高。

    帶寬問題，從表面上來看，單路帶窄，多路帶寬。但是，由于中國聯通公司聯通網絡技術問題，CDMA1X多路捆綁技術不成熟，主要問題是聯通的通信協議規范，聯通的通信協議規范中規定在同一載波，只支持2個CDMA1X信道上傳數據，運營商的規范是產品的標準，市場上的4路捆綁產品是否有效就不得而知;CDMA1X技術是蜂窩式網絡，在同一數字蜂窩內每一刻都可能有用戶在搶占蜂窩內的網絡帶寬資源，如何能在第一時間占有帶寬資源?這需要了解無線網絡特性，精通產品設計。

    多路捆綁技術撥號問題，當多個CDMA1X在一個小范圍同時撥號發送數據時，每一張卡的撥號時間不一，也就是不能在同一時間多路CDMA1X模塊同時登陸，這勢必造成數據無法按照想象中的需求達標。

    產品選擇，當用戶選擇相關公司產品時，首先觀看此公司的產品演示。需要注意是，遠程視頻演示產品當時的效果不等于用戶日后應用的效果。因為為了達到演示效果好，此產品公司要找一個網絡帶寬較高的地方，這時用戶看到的是一個幾乎完美網絡狀況的視頻傳輸效果。但是，用戶應用產品的地區不可能有這樣好的網絡帶寬，會造成產品在用戶地區使用效果不如演示時的效果。建議用戶觀看演示時要在城市網絡帶窄的地方，如果在5 Kbps~30 Kbps效果良好，那意味產品傳輸性能很好;也可以在移動的汽車上演示，這更具有代表性。

    在廣域的公共網絡無線數據傳輸中，帶寬一直是瓶頸，無論是CDMA1X還是GPRS，都可不能較高質量滿足圖像清晰度的問題。不過，帶寬在20 Kbps~80Kbps之間，單路CDMA1X視頻傳輸為2~8幀圖像，已經能滿足遠程客戶的基本需求。

    在投資上，CDMA1X遠比WLAN、數字微波等方式更經濟、靈活，技術實現更快捷，所以CDMA1X遠程監控更適用于移動廣域無線監控。

    三、GPS衛星定位

    GPS分為GPS全球定位系統與gpsOne定位技術。

    GPS全球定位系統屬于美國第二代衛星導航系統，是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，它采納了子午儀系統的成功經驗。該系統的空間部分使用 24 顆高度約 2.02 萬千米的衛星組成衛星星座。 21+3 顆衛星軌道均為近圓形軌道，運行周期約為 11 小時 58 分，分布在六個軌道面上(每軌道面四顆)，軌道傾角為 55 度。衛星的分布使得在全球的任何地方、任何時間都可觀測到四顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形( DOP )，這就提供了在時間上連續的全球導航能力。

    gpsOne定位技術實際上是一種應用和改善GPS技術的方案，又稱為輔助GPS(Assistant GPS)定位技術。

    在實際應用中，gpsOne的定位精度性和通用性與GPS是不可比擬的，所以選擇標準GPS是無可爭議。

    四、車載終端音視頻遠程傳輸、本地錄像及存儲

    嵌入式車載終端主要工作是，采集音視頻信號并壓縮為數字流(包)，通過CDMA1X無線網絡傳輸到用戶監控中心，達到遠程監控、應急指揮的目的。車載終端本地數字錄像是彌補CDMA1X帶寬不足而導致遠程圖像不足夠清晰的補充。提取數據需要有兩種方式：一是通過車載終端USB端口，二是通過CDMA1X遠程調取。

    1、視頻編碼算法

    在普通DVR產品中，H.264/MPEG4是比較常見且最優的高精度壓縮算法。但是，在車載產品上，對視頻編碼算法的要求復雜程度與技術難度要遠遠超過普通DVR產品，技術難度有二點：

    1、 車載終端需要的是雙碼流同時編碼。其中1~3路H.264/MPEG4編碼存儲在車載終端本地， CIF尺寸即可滿足需求，分辨率在10~20幀(可調);本機上的另外1~3路自適應CDMA1X帶寬編碼，要求帶寬在5 Kbps時就要傳輸CIF尺寸圖像，20Kbps~80Kbps帶寬時可達到為2~8幀/秒。必須雙碼流同時編碼，才能達到遠程和車載本地圖像生成時間一致。需要說明的是，在車載應用上不必強調1~4路視頻采集，汽車的范圍很小，監控不可能達到全方位的真正效果，所以，例如，公共汽車內，前車門、車中、后車門3路完全可以滿足，根據所需購買產品，不需要為業內標準的說法浪費投資。

    2、 雙碼流編碼技術，在同一芯片下，一路編碼碼率可能盡量小，另一路碼率需要盡量大，遠程傳輸的編碼還需要碼率自適應和可調，本地存儲的編碼要保證清晰度和存儲空間占用小。技術實現本身具有很高的含金量，產品穩定更是最關鍵。

    無論是H.264還是MPEG4編碼，為了保證實時性與高精度，算法需滿足方便靈活的調節性。也就是說，當用戶需要清晰圖像時可以調節為協議為包的形式傳輸;當客戶需要實時性較高要求時，又可以調節為協議為流的形式傳輸，算法既要靈活又要可控。

    這種編碼算法靈活可控的變化形式要求一定是基于DSP技術平臺為基礎，這對產品廠家是否具有編碼算法知識產權提出了要求及技術挑戰。

    2、音頻算法

    1)要求不同音頻壓縮算法并發雙碼流

    在CDMA1X遠程音頻數據傳輸時，符合帶寬的音頻編碼算法碼率和不同算法的選擇，二者的匹配要達到最優。車載終端本地數字錄像聲音算法不同于CDMA1X遠程音頻傳輸算法，只有更高級別的語音算法才能滿足本地存儲聲音的精度，才能讓錄像的回放產生原音再現。

    2)聲音降噪技術

    在雜亂的車輛環境中，聲音的采集受制于環境噪音，有必要為車載終端加載聲音降噪算法技術，也要滿足特殊需求時加載語音識別算法。

    現有的視頻監控廠家主要完成視頻技術，高標準聲音的需求成為諸多廠家的高門檻。

    3、GPS時間

    GPS接收的衛星時間要疊加在終端本地和遠程圖像上，只有這樣才能把客觀的位置信息和圖像整合為一體，完整的車輛數據信息統一才能體現系統的完整性、證據的客觀性。

    4、終端信息保密性

    車載終端數據加密，保證數據無法流失，要做到即使數據流失后也安全保密。

    5、存儲介質

    抗震性——NAND FLASH不怕震動

    目前數字錄像存儲介質主要是硬盤、NAND FLASH(閃存)半導體存儲介質 2種，從技術特點上分析，NAND FLASH半導體存儲介質具有在斷電之后依然能保存數據的特性，而且在讀寫過程中沒有機械運動。

    NAND FLASH的抗震性非常強，基本上可以認為不怕震動甚至自由落體。比如說一般的U盤、閃存卡就算比較用力地摔到地上也是依然能正常工作的，并不會因此造成數據損失。相對而言，硬盤的抗震性就很差。由于硬盤的結構比較復雜、精密，自由落體對硬盤帶來的傷害極可能是致命的。不是在工作狀態，震動、碰撞時也多少會對硬盤帶來一定的潛在損害，在幾千轉高速運轉的工作狀態中震動碰撞對硬盤則是完全致命的。

    車載數字存儲，存儲介質非常關鍵。

    采用符合汽車電子標準的NAND FLASH 半導體介質存儲器，完全能保證影像數據完整安全存放。

    9、嵌入式操作系統

    車載終端需要一個擁有強大體系、穩定的RTOS嵌入式操作系統，首先系統要支持FAT與非FAT文件系統，需要支持現有多項功能文件管理系統、本地及遠程控制音視頻編碼。系統也要支持車載終端播放的解碼技術，RTOS嵌入式操作系統必須有足夠的技術資源，支持后期技術允許情況下未知的軟硬件變化。尤其在嵌入式軟件上，很多需求是在用戶中后期應用中改變需要的。另外，嵌入式操作系統對3G模塊的技術的后期支持是必備的。

    10、遇險報警

    可設定車輛行駛范圍報警、速度報警、圖像狀態報警集于一身的報警功能，完全可以做到萬里之外，及于眼底。

    五、系統解決方案

    完整的系統軟件要具備以下特征：

    系統要兼容GPRS、CDMA、iDEN、TETRA，數字(或/和)模擬專用集群通信系統，也要適應3G(TD-SCDMA)公共移動通信網絡和Internet網構成的信息傳輸平臺，實現目標現場圖像數據、定位數據、報警數據、狀態數據以及語音數據的實時采集、處理、傳輸和多種應用。

    1、建立城市級綜合管理系統

    系統具有規模大、范圍廣泛、結構復雜、應用多樣等特點，對系統的安全性、可靠性、容量、性能、可擴展性等有很高的要求，因此，系統應是一個分布式的、安全可靠、先進實用的系統。

    2、快速反應的綜合性

    系統指揮中心平臺能夠顯示：各級車輛位置，建立多層次綜合數據庫，當移動中的車輛發生報警時，在最短的時間內依據各種數據做出科學快速的決策，并保證上下級的互動指揮能力。

    系統兼容各種類型的移動通信網絡接口，兼容現有國內多個網絡系統，并適應3G網絡發展，靈活構建移動網絡信息傳輸平臺;系統能夠基于互聯網絡(Internet與Intranet)實現遠程廣域的定位、視頻、報警和指揮等信息的發布與訪問。

    系統具有逐步建立GIS地理信息系統的基礎。GIS將用戶關心的所有數據集中顯示在電子地圖上，直觀地顯示突發事件的地理位置，以及所有可以參考的作戰部署參數，供指揮人員快速做出正確的判斷與科學的決策。

    3、圖像傳輸系統

    在多碼流并傳機制上要有完整的解決方案，一是能夠同時處理多碼流碰撞問題，二是系統能夠承載10000臺以上遠程終端數據傳輸的多種數據運算能力。

    4、服務器框架

    圖為LOTOO i-Patrol系統框架圖

    服務器軟件首先是強大的、穩定的、經過長時間使用考驗的。其次必須基于B\S、C\S系統架構，這樣可以保證系統面臨多個不同用戶互換信息、兼容、接入的選擇。

    5、移動GIS功能

    系統要在移動計算機(主要是筆記本)和手持PDA上實現一般桌面GIS的功能，包括自定位及隨時搭建移動指揮中心等。

    6、傳輸網絡的系統特點及安全性能

    網絡安全最終歸結為保護用戶數據的安全。現實中用戶數據的不同導致他們對安全的需求也是各不相同的，比如金融行業強調業務的保密性和可靠性;對外服務網站則強調抗拒服務攻擊能力等。因此，安全解決方案和安全管理要針對企業數據要求特點進行定制。

    7、客戶端軟件

    客戶端軟件要融合多項應用整體為一，用戶操作方便，功能實用，便于維護。

    以上綜合多項功能的系統軟件是必須保證的，多項功能統一后，系統的復雜性、穩定性、操作簡易性是需要在真實系統運行中接受考驗的。無論是車載終端還是系統軟件，完整的自主知識產權都是非常重要的，只有擁有自主知識產權才可以對編碼算法、傳輸協議、系統軟件、GIS、數據加密、遠程管理等進行可控更改，才能達到用戶最終使用的要求。

    六、結語

    綜上所述，車載智能無線移動監控系統具備的優勢有：

    1、終端集數字錄像、遠程監控、GPS追蹤、報警等功能于一體，擁有廣泛的應用領域。

    2、將DSP編解碼芯片、NAND FLASH閃存介質、GPS模塊、CDMA通訊模塊、GIS地理信息模塊等高度集成在一起，降低使用成本。

    3、MPEG4/H.264可調節視頻圖像數字壓縮技術。

    4、保密機制完整。

    5、車載終端符合汽車電子標準，抗震性好、屏蔽性強。

    6、支持移動應用，以便進行有效的應急、實時指揮。

    7、系統通過B/S、C/S兩種方式，實現GIS信息、定位信息、圖像信息等數據的發布和訪問。

    車載智能無線移動監控系統需要把CDMA1X公共無線數字移動通信網絡、Intnet有線網絡、圖像、聲音、位置、報警信息綜合為一個整體，構建成一套集城市應急聯動、輔助接處警、指揮調度、安全警衛等功能于一體的智能交通實時監控指揮管理系統，提供清晰、迅速的輔助決策，及時制止犯罪，加強監管、調度、應急制度。還可以充分地發揮現有交通網絡的潛力，實現車載運營安全的快速化與自動化，提高整個車輛交通體系的效能。此類車載智能無線移動監控系統已有成功的應用案例，并商業化運行穩定，必將開辟車載智能無線移動監控新領域。

    北京世紀樂圖數字技術有限責任公司

    引用以下案例信息：

    LOTOO 2006年在中國獨家率先推出從端到端的整體解決方案——i-Patrol系統

    LOTOO i-Patrol助力中國六大汽車廠商，為公安部警車提供標準配置

    LOTOO i-Patrol中標青島城市管理執法應用

    公司介紹：

    樂圖(LOTOO): 中國領先的便攜式音頻產品研發企業，是由芬蘭Futuvision集團與中國英夫美迪集團公司、四川電子科技大學聯合實驗室等核心人員聯合組建的高科技公司。樂圖核心技術團隊擁有8年以上的專業音視頻產品的研發、生產、銷售及技術應用服務經驗，基于Analog Devices Blackfin DSP (digital signal processor )處理器、ARM為技術平臺，以數字音視頻產品為發展導向，引領數字音視頻科技浪潮。

    樂圖在中國北京建立嵌入式產品設計中心，在芬蘭、中國成都設有2個研發分支機構，三地研發中心擁有一支七十多名音頻處理、圖像處理、通信專家與研究生導師組成的強大研發團隊，在音視頻產品(系統)、無線網絡系統、多數據服務系統、GIS地理信息等方面具有豐富的資源與實際經驗，產品遠銷美國、加拿大、新加坡、日本、瑞典、西班牙、芬蘭等三十多個國家。

    樂圖團隊經過豐富的市場需求積累和對產品應用的深度理解，公司具有涵蓋多行業產品：

    中國絕對領先的i-Patrol智能監控系列產品及解決方案

    全球廣播級專業占有量No.1的數字錄音機產品系列

    高品質的消費類音視頻電子產品系列等……