远程广播设备监测与信号传输技术研究

摘要

本项目是基于某广播电视公司的需求，设计一套远程广播设备智能监测系统。文中主要对信号采集、音频编解码、数据通信、图像监测等技术进行了研究。监控终端系统使用了ARM+Linux的嵌入式解决方案，所用的核心控制器是S3C2440A。由于PSTN网络有分布范围广、通信距离不受限制等优点，选取了PSTN作为监控中心与监控终端的通信方式，根据此通信方式和系统的特点，设计了一套专用的通信协议，并完成了通信部分的程序设计与实现，实现了基本的数据通信。
　　在音频传输模块中，根据项目特殊情况，通过适当降低采样率、减少通道数以及使用效果更好的MPEG2-AAC音频压缩算法，在较低带宽的PSTN上实现了远程音频的实时播放，相比于传统的语音通话，音质更优。
　　在图像传输模块中，通过摄像头直接获取JPEG格式的图像，使用分块的方式进行传输，然后在监控中心端进行解码显示，实现了对远端基站内现场情况的查看。相比于传统可视电话方案，虽然不能得到实时视频，但可以得到更好的图像质量。
　　在功率信号传输与监测模块中，通过电路将不容易测量的功率信号转换成电压信号进行测量。功率信号的数据量较小，可以直接进行传输。通过对功率信号的实时监测，当出现异常时主动向监控中心进行报警，实现了广播设备的智能监测。
　　最后详细讨论了软件的设计，通过软件编程与调试，实现了本监控系统。通过实际的测试，效果良好，能够满足需求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 通信传输技术介绍

1．3 本文研究的内容及章节安排

2 远程广播设备监控系统方案设计

2．1 监控系统方案设计

2．1．1 监控系统组网方式

2．1．2 监控终端方案设计

2．2 硬件环境介绍

2．2．1 核心控制电路板介绍

2．2．2 多通道选择电路

2．3 软件开发环境

2．3．1 硬件平台操作系统选择

2．3．2 程序开发平台

2．4 本章小结

3 通信与协议

3．1 基本通信过程

3．2 通信协议简要介绍

3．3 通信协议设计

3．3．1 控制命令协议帧

3．3．2 功率数据协议帧

3．3．3 音频数据协议帧

3．3．4 图像数据协议帧

3．3．5 报警信息协议帧

3．4 通信协议测试

3．5 本章小结

4 功率信号传输与监测模块

4．1 方案设计

4．2 驱动程序设计

4．2．1 Linux下驱动程序介绍

4．2．2 通道控制驱动程序

4．2．3 ADC驱动程序的移植

4．3 功率信号数据采集

4．4 功率监测模块程序设计

4．5 功率信号传输与监测模块测试

4．5．1 功率信号数据传输模块测试

4．5．2 功率信号智能监测模块测试

4．6 本章小结

5 音频传输模块

5．1 音频传输方案分析与探讨

5．2 Linux下声音数据的采集

5．2．1 音频采集系统

5．2．2 Linux下音频设备驱动结构

5．2．3 音频采集实现

5．3 音频编解码算法

5．3．1 MPEG音频编解码标准介绍

5．3．2 MPE2-AAC编解码原理

5．3．3 使用FAAC实现AAC音频编码

5．3．4 使用FAAD实现AAC音频解码

5．4 音频传输模块程序设计

5．4．1 程序框架分析与设计

5．4．2 缓冲区设计讨论

5．5 本章小结

6 图像传输模块

6．1 图像传输方案探讨与设计

6．2 Linux系统下图像数据的采集

6．2．1 关于摄像头选取

6．2．2 V4L2架构介绍

6．2．3 图像数据的采集

6．3 图像编解码算法

6．4 图像传输模块程序设计

6．5 图像传输模块测试

6．6 本章小结

7 监控系统软件设计与测试

7．1 监控系统软件设计

7．1．1 Linux下软件编程

7．1．2 监控终端软件框架设计

7．1．3 监控中心端软件介绍

7．2 系统测试

7．3 本章小结

8 结束语

8．1 总结

8．2 完善与展望

致谢

参考文献