主頁（http://www.130131.com）：公安無線應(yīng)急移動(dòng)圖像傳輸系統(tǒng)方案

第一章 系統(tǒng)需求

一、需求分析

1、在事發(fā)現(xiàn)場或其他重要場合，單兵所采集的圖像、現(xiàn)場聲音可以通過無線通信的方式傳送到一定距離外的通訊車;通訊車不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場圖像，還需要再通過無線信道將影音傳送到遠(yuǎn)距離外的指揮中心。指揮中心可再將圖像通過光纖通道或視頻會(huì)議終端設(shè)備傳送至上級(jí)指揮中心(可選)。

2、通信車向指揮中心傳輸?shù)膱D像滿足即時(shí)性要求，時(shí)延不超過40ms.

3、根據(jù)對(duì)現(xiàn)場圖像的分析、存儲(chǔ)等應(yīng)用需要，現(xiàn)場圖像傳輸應(yīng)具備高質(zhì)量：圖像的數(shù)字編解碼應(yīng)達(dá)到720*576或720*468分辨(即MPEG2編碼廣播級(jí)畫質(zhì));由于每輛指揮車需外掛五套單兵，考慮到干擾性和可實(shí)用性，圖像傳輸信道速率應(yīng)不大于4Mbps，圖像傳輸延時(shí)應(yīng)小于40ms.

4、各事件發(fā)生地環(huán)境復(fù)雜，所以從拍攝的現(xiàn)場到通訊車，通訊車到指揮中心之間的無線圖像及音頻傳輸系統(tǒng)必須具備“繞射”“穿透”的能力，可以實(shí)現(xiàn)全向發(fā)、全向收的效果，才能滿足應(yīng)急通訊的靈活、機(jī)動(dòng)、便捷、快速的應(yīng)用要求。

5、單兵攜帶的無線圖像發(fā)射及語音傳輸設(shè)備應(yīng)體積小、重量輕，可背負(fù)使用;指揮車一端的無線設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式便于車輛安裝。

6、在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場可能同時(shí)需要在移動(dòng)環(huán)境下對(duì)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行視頻采集，系統(tǒng)可以支持多點(diǎn)發(fā)射同時(shí)接收的能力。

二、建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)整個(gè)城市的無線信號(hào)覆蓋，通信指揮車進(jìn)入各區(qū)縣后均可通過區(qū)縣的接收利用光纖線路或視頻會(huì)議系統(tǒng)傳送至上級(jí)指揮中心。根據(jù)貴方要求，本方案分為三部分進(jìn)行規(guī)劃：其一為單兵至通信車傳輸系統(tǒng)，即使用單兵背負(fù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)場AV信號(hào)的即時(shí)采集及傳輸;其二為通訊車至各指揮中心的即時(shí)圖像傳輸系統(tǒng);其三為各指揮中心至上級(jí)指揮中心的圖像傳輸系統(tǒng)。

三、主要技術(shù)介紹

1、無線傳輸技術(shù)分析

目前，無線圖像傳輸所采用的技術(shù)體制可大致分為：模擬傳輸、數(shù)傳/網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)、GSM/GPRS、CDMA、數(shù)字微波(大部分為擴(kuò)頻微波)、WLAN(無線網(wǎng))、COFDM(正交頻分復(fù)用)等。應(yīng)該說各種體制均有自身的特點(diǎn)。大體上：

模擬傳輸是一種“古老”的技術(shù)，基本處于被淘汰的階段，在此不再詳細(xì)論述。

GSM/GPRS、CDMA為移動(dòng)通信公網(wǎng)技術(shù)，很成熟，但傳輸速率有限，保密機(jī)制不健全，受公共網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的限制，如建設(shè)專用網(wǎng)，其小區(qū)制覆蓋將意味著極高的建設(shè)成本。

數(shù)字微波(擴(kuò)頻微波)可以提供高速率鏈路，但均為單載波調(diào)制技術(shù)體制，僅僅在通視環(huán)境下應(yīng)用，不能在阻擋環(huán)境中和移動(dòng)中使用;目前該體制常采用壓縮和傳輸分離的模式，壓縮效率低，圖像質(zhì)量難以保證。且系統(tǒng)可靠性不高，很難實(shí)現(xiàn)保密。

WLAN(無線網(wǎng)技術(shù))發(fā)展很快，802.11b在物理層采用了直序擴(kuò)頻技術(shù)(DSSS)，在理想的傳輸條件下，可以提供約5Mbps凈速率，但其只能在通視環(huán)境下應(yīng)用，不能在阻擋環(huán)境中和移動(dòng)中使用。802.11a、802.11g在物理層采用了OFDM多載波調(diào)制，但載波數(shù)量較少，如802.11a為52個(gè)子載波，它們一般應(yīng)用于辦公室內(nèi)無線局域網(wǎng)，用于室外需配置定向天線。

從本質(zhì)上講，直序擴(kuò)頻技術(shù)是不支持移動(dòng)和非視距傳輸?shù)�，而某些此類產(chǎn)品為什么宣稱其具有移動(dòng)性呢?這是因?yàn)樗麄儫o意或有意地混淆了數(shù)據(jù)傳輸和圖像傳輸?shù)牟煌�概念。�?duì)于低速率的數(shù)據(jù)通信(如115.2Kbps)，由于其碼間距較大，多普勒效應(yīng)對(duì)其造成的影響也就較小，在這種情況下，它可以表現(xiàn)出一定的移動(dòng)性，但圖像傳輸必須有一定的數(shù)據(jù)速率的保證(比如2Mbps)，在這種速率下，其所謂的移動(dòng)性也就徹底喪失。

COFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制技術(shù)是最新的無線傳輸技術(shù)，它是多載波調(diào)制技術(shù)，子載波數(shù)量達(dá)到1704載波(2K模式)，它真正在實(shí)際使用中實(shí)現(xiàn)了“抗阻擋”、“非視距”、“動(dòng)中通”的高速數(shù)據(jù)傳輸(2-15Mbps)，表現(xiàn)出卓越的“抗阻擋”性能;傳輸MPEG2質(zhì)量圖像，可以加密;安裝應(yīng)用便捷，可采用全向收發(fā)天線，無須尋找通視路由;裝置在車、船、機(jī)等運(yùn)動(dòng)載體上，無須配備復(fù)雜、昂貴的伺服穩(wěn)定系統(tǒng)。

通過對(duì)以上業(yè)務(wù)要求的分析，我們認(rèn)為，COFDM技術(shù)體制的設(shè)備能可靠、便利地滿足演習(xí)訓(xùn)練中圖像傳輸?shù)男枨蟆?/p>

2、壓縮技術(shù)分析

MPEG-2的初衷是為廣播級(jí)電視質(zhì)量(CCIR6601格式)的視音頻信號(hào)定義的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，但最終結(jié)果是成為了一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)，能在很大范圍內(nèi)對(duì)不同分辨率和不同輸出比特率的圖像信號(hào)進(jìn)行有效編碼。

MPEG-2的編碼技術(shù)主要基于兩個(gè)概念：即時(shí)間相關(guān)性與空間相關(guān)性。所謂時(shí)間相關(guān)性指的是物體前后運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性，因此利用前一次的動(dòng)作可以預(yù)測下一次的動(dòng)作;空間相關(guān)性指的是空間內(nèi)相鄰物體的色彩和亮度是一個(gè)漸變過程，而非一個(gè)突變過程。如果將空間每一點(diǎn)及時(shí)間上每一幀進(jìn)行獨(dú)立編碼，雖然能夠表達(dá)所有的信息，但是帶寬非常大，幾乎沒有一樣載體可以經(jīng)濟(jì)地傳送這種信號(hào);另一方面從信息學(xué)的角度來看，也包含著大量的冗余信息。數(shù)據(jù)壓縮正是基于這樣的角度，采用相應(yīng)的編碼方式將大量的冗余信息消除，保留有用的信息，有效節(jié)省帶寬。

MPEG-2技術(shù)綜合采用了3大基本編碼技術(shù)，即預(yù)測編碼、變換編碼和統(tǒng)計(jì)編碼。壓縮技術(shù)采用多種編碼手段消除系統(tǒng)的冗余信息，歸納起來將有以下四個(gè)方面。

①利用二維DCT減少圖像的空間冗余度;

②利用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測減少圖像的時(shí)間域冗余度;

③利用視覺加權(quán)量化減少圖像的“灰度域”冗余度;

④利用熵編碼來減少圖像“頻率域”上統(tǒng)計(jì)特性方面的冗余度;

此外，MPEG-2在MPEG-1的基礎(chǔ)之上擴(kuò)充了“可伸縮性”和“可分級(jí)性”兩個(gè)概念，所謂“可伸縮性”指的是對(duì)碼流的一部分進(jìn)行編碼和對(duì)碼流的全部解碼獲得的圖像分辨率(或信噪比等)要低。MPEG-2所支持的可伸縮的視頻編碼方式共有時(shí)間、空間、信噪比及數(shù)據(jù)分割等四種。“可分級(jí)性”則是指在MPEG-2中用范疇(Profile)以及層次兩個(gè)定義來描述不同的編碼參數(shù)集。每個(gè)范疇是前一個(gè)的合集(Profile)，層次則規(guī)定了空間和時(shí)間分辨率的上限。