基于3G的无线智能视频监控系统的设计

摘要

随着嵌入式技术、3G网络以及视频分析技术的不断发展，视频监控正不断地由传统方式向着无线化、智能化的方向转变。在视频监控未来的发展趋势上，移动通信网络与嵌入式智能视频分析处理技术相结合的领域将会成为发展的主流。
　　本文针对传统无线视频监控方案的种种局限性，提出了一种将3G网络与嵌入式智能视频分析处理技术相结合的无线智能视频监控方案。该方案主要依托移动通信网络和嵌入式技术的发展，利用日益成熟的3G网络和海思Hi3515视频处理芯片，完成了视频监控系统的总体设计以及软硬件设计。监控系统前端由Hi3515和SIM5216E组成，集成智能视频分析、智能控制等功能，可以在监控事件中只传输监控的有用信息，能够灵活地设定监控信息的接收方，并且可以根据用户的控制信息选择相应的传输方式，降低通信流量，节省费用。监控中心建立了监控场景的信息数据库，能够根据前端的监控视频数据获取相应的电子地图和周边信息，并可实现多路监控。该系统具有智能化高，灵活性强，易于扩展等特点，拓宽了无线监控的应用领域，特别适合在地势复杂，环境恶劣和无人看管的区域配备使用。
　　本论文主要完成了以下六个方面的工作:
　　1.介绍了无线智能视频监控系统的发展历史和现状、ARM嵌入式系统的概况、本课题研究的内容和意义，以及完成的工作及章节安排。
　　2.介绍了无线智能视频监控系统的总体设计方案，阐述了该系统3G高速数据传输、智能视频分析和智能系统控制的特点，主体内容包括系统总体方案、元器件选型，3G网络通信的相关协议，以及视频压缩编码标准。
　　3.完成了系统前端3G无线视频服务器的硬件总体设计方案，包括主要元器件的选型，硬件电路的组成模块等。硬件电路的组成模块主要包括三大部分:基于海思Hi3515的主控模块、基于SIM5216E的3G通信模块以及基于MT9D111的视频采集模块。并利用Cadence开发软件完成了PCB印制电路板的设计，电路板在焊接以及调试过程中遇到的问题。
　　4.介绍了无线智能视频监控系统软件的整体设计方案，包括软件开发系统环境的搭建、基于Linux的嵌入式系统移植与3G通信模块驱动移植、通信协议设计、前端系统应用软件以及PC管理控制软件的设计五个方面。重点阐述系统应用软件的设计思路与过程，以及如何通过软件和通信协议，实现系统的智能视频分析、传输与控制。
　　5.介绍无线智能视频监控在特定环境下的验证工作，以确保得到具体的实验结果，对系统的可能性进行验证和支持。
　　6.总结了本论文的主要工作，以及工作中遇到的问题、解决的方法，根据本系统现存在的不足之处，提出了未来可以继续努力的方向。
　　本文提出的无线智能视频监控方案，可以通过智能视频分析算法及控制程序，在能够实现机器主动监控的同时，降低了产品在使用过程中所产生的3G数据流量费用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景和意义

1．1．1 3G无线智能视频监控系统的发展现状

1．1．2 ARM嵌入式技术概述

1．2 本课题研究的内容及意义

1．3 本课题完成的工作

1．4 本章小结

第二章 3G无线智能视频监控系统总体设计

2．1 3G无线智能视频监控系统的总体方案

2．1．1 3G视频监控前端

2．1．2 手机用户终端

2．1．3 PC用户／管理端

2．1．4 FTP／SMTP服务器端

2．2 系统主要元器件选型

2．3 3G网络通信协议概述

2．3．1 3G标准的选择

2．3．2 WCDMA协议概述

2．4 视频压缩编码标准

2．5 本章小结

第三章 系统前端3G无线视频服务器的硬件设计

3．1 3G视频服务器硬件设计的总体方案

3．1．1 视频前端技术参数

3．1．2 硬件电路总体设计

3．2 Hi3515结构特点与功能

3．3 系统各模块的硬件设计

3．3．1 基于海思Hi3515的主控模块

3．3．2 基于SIM5216E的3G通信模块

3．3．3 基于MT9D111的视频采集模块

3．3．4 电源供电系统设计

3．4 PCB印制电路板的制作

3．4．1 Cadence软件介绍

3．4．2 电路原理图设计

3．4．3 PCB印制电路板设计

3．4．4 系统硬件调试工作

3．5 本章小结

第四章 3G无线智能视频监控系统的软件设计

4．1 软件总体设计

4．2 软件开发系统环境的搭建

4．2．1 WMware Workstation虚拟机Linux开发环境的建立

4．2．2 嵌入式NFS系统的建立

4．3 基于Linux的嵌入式系统移植

4．3．1 Bootloader的工作原理与移植

4．3．2 Linux内核的原理与移植

4．3．3 根文件系统的建立

4．3．4 3G通信模块驱动的移植

4．4 通信协议设计

4．5 前端应用软件设计

4．5．1 捕捉异常事件图像的软件实现

4．5．2 异常视频数据发送的软件实现

4．5．3 用户请求发送数据的软件实现

4．5．4 监控前端控制程序的软件实现

4．6 PC管理控制软件的设计

4．7 本章小结

第五章 3G无线智能视频监控的功能测试与结果分析

5．1 测试环境

5．2 功能测试

5．3 结果分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 完善与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文