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基于3G的航标无线视频监控系统的研究

作　者: 谢伟东
导　师: 郑佳春
学　校: 集美大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 航标 3G视频传输 H.264编码监控终端服务器
分类号: U644.87
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

航标是一个保证船舶航行安全的重要系统，如何确保航标的正常工作一直是航海保障技术领域研究的热点课题之一。本文分析了当前航标的发展概况和在管理过程中的一些缺陷，并结合近年来发展比较迅速的3G无线传输技术，提出了基于3G的航标无线视频监控系统，可用于航标智能管理和巡检，具有研究意义。本研究采用基于监控终端/服务器端的架构模型来设计，其中监控终端采用三星公司的S3C6410作为处理器的嵌入式平台，服务器端采用传统的PC机作为控制主机。监控终端首先利用V4L2接口完成从OV9650数字摄像头采集图像，并保存为YUV格式，然后将采集到的图像经过调用X264库的API实现H.264格式的视频编码，以减少数据流量和带宽的占用，方便视频的传输；接着将H.264码流进行RTP封装打包；通过调用AT指令集使用3G模块，基于TCP/IP协议的Socket编程，通过PPP协议构建3G网络连接，利用RTP协议实现视频流的无线流媒体传输。服务器端将接收到的图像数据通过H.264标准解码后再利用视频显示控件进行显示；采用自定义通信协议实现航标状态数据的采集与传输以实现实时的远程监控；同时为了增加应用范围，还开发了基于WEB站点的服务器平台。另外，为了达到较高的视频压缩比，本文还分析对比了三种编解码H.264、VP8、Mjpeg的压缩率，结果显示H.264的效果最佳，在视频流传输的问题上，本文采用流量整形技术来解决传输过程中“卡顿”的问题。实测数据结果表明，该系统基本能够实现对航标及其所处环境的无线视频监控，并能够通过3G无线网络，将视频发送到控制中心；控制中心能够实现对接收视频的保存和回放。同时，如果有非法入侵时，控制中心还可以通过红外入侵模块自动启动报警功能。无线视频监控系统由于其可移动性，不用布线等特点，在航标无线视频监控、管理等方面具有实际应用意义，随着3G网络的迅速发展，将逐步解决网速、带宽的问题，本研究将具有更加广阔的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章引言  10-14
  1.1 选题背景及意义  10-11
  1.2 航标视频监控研究现状  11-12
  1.3 论文研究的主要内容及结构  12-14
第2章航标无线视频监控系统组成  14-19
  2.1 航标视频监控系统  14
  2.2 航标视频监控系统的功能需求  14-16
    2.2.1 功能需求  14-15
    2.2.2 非功能性需求  15-16
  2.3 基于 3G 的航标视频监控系统的组成  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章 3G 视频监控系统主要关键技术  19-38
  3.1 视频采集技术  19
  3.2 视频编解码技术  19-25
    3.2.1 视频编码标准  20
    3.2.2 压缩编码的验证比较  20-25
  3.3 传输协议  25-34
    3.3.1 TCP 协议  25
    3.3.2 UDP 协议  25
    3.3.3 SOCKET 套接字  25-26
    3.3.4 3GPP 协议  26
    3.3.5 PPP 协议  26
    3.3.6 LCP 协议  26-27
    3.3.7 AT 指令  27
    3.3.8 自定义应用层协议  27-34
  3.4 流媒体传输技术  34-35
  3.5 流量整型技术  35-37
  3.6 本章小结  37-38
第4章嵌入式 3G 视频监控终端设计  38-54
  4.1 终端设计方案  38
  4.2 主要模块电路设计  38-40
    4.2.1 入侵检测接口电路  38-39
    4.2.2 电源电路  39
    4.2.3 3G 模块接口电路  39-40
    4.2.4 摄像头电路图  40
  4.3 系统软件设计  40-52
    4.3.1 嵌入式开发平台搭建  40-43
    4.3.2 视频采集编码与发送设计  43-47
    4.3.3 系统数据传输模块的分析与设计  47-52
  4.4 终端调试  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章系统服务器开发  54-59
  5.1 服务器功能  54
  5.2 服务器模块介绍  54-55
    5.2.1 视频显示处理模块  55
    5.2.2 视频数据存储模块  55
    5.2.3 报警处理模块  55
    5.2.4 其他模块  55
  5.3 系统服务器的实现  55-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章总结与展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
在校期间发表的学术论文  64

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