公安无线应急移动图像传输系统方案

主页（http://www.pttcn.net）：公安无线应急移动图像传输系统方案

第一章 系统需求

一、需求分析

1、在事发现场或其他重要场合，单兵所采集的图像、现场声音可以通过无线通信的方式传送到一定距离外的通讯车;通讯车不仅可实时监控现场图像，还需要再通过无线信道将影音传送到远距离外的指挥中心。指挥中心可再将图像通过光纤通道或视频会议终端设备传送至上级指挥中心(可选)。

2、通信车向指挥中心传输的图像满足即时性要求，时延不超过40ms.

3、根据对现场图像的分析、存储等应用需要，现场图像传输应具备高质量：图像的数字编解码应达到720*576或720*468分辨(即MPEG2编码广播级画质);由于每辆指挥车需外挂五套单兵，考虑到干扰性和可实用性，图像传输信道速率应不大于4Mbps，图像传输延时应小于40ms.

4、各事件发生地环境复杂，所以从拍摄的现场到通讯车，通讯车到指挥中心之间的无线图像及音频传输系统必须具备“绕射”“穿透”的能力，可以实现全向发、全向收的效果，才能满足应急通讯的灵活、机动、便捷、快速的应用要求。

5、单兵携带的无线图像发射及语音传输设备应体积小、重量轻，可背负使用;指挥车一端的无线设备为标准机架式便于车辆安装。

6、在应急事件发生时，现场可能同时需要在移动环境下对多个点进行视频采集，系统可以支持多点发射同时接收的能力。

二、建设目标

建设整个城市的无线信号覆盖，通信指挥车进入各区县后均可通过区县的接收利用光纤线路或视频会议系统传送至上级指挥中心。根据贵方要求，本方案分为三部分进行规划：其一为单兵至通信车传输系统，即使用单兵背负设备实现场AV信号的即时采集及传输;其二为通讯车至各指挥中心的即时图像传输系统;其三为各指挥中心至上级指挥中心的图像传输系统。

三、主要技术介绍

1、无线传输技术分析

目前，无线图像传输所采用的技术体制可大致分为：模拟传输、数传/网络电台、GSM/GPRS、CDMA、数字微波(大部分为扩频微波)、WLAN(无线网)、COFDM(正交频分复用)等。应该说各种体制均有自身的特点。大体上：

模拟传输是一种“古老”的技术，基本处于被淘汰的阶段，在此不再详细论述。

GSM/GPRS、CDMA为移动通信公网技术，很成熟，但传输速率有限，保密机制不健全，受公共网络覆盖范围的限制，如建设专用网，其小区制覆盖将意味着极高的建设成本。

数字微波(扩频微波)可以提供高速率链路，但均为单载波调制技术体制，仅仅在通视环境下应用，不能在阻挡环境中和移动中使用;目前该体制常采用压缩和传输分离的模式，压缩效率低，图像质量难以保证。且系统可靠性不高，很难实现保密。

WLAN(无线网技术)发展很快，802.11b在物理层采用了直序扩频技术(DSSS)，在理想的传输条件下，可以提供约5Mbps净速率，但其只能在通视环境下应用，不能在阻挡环境中和移动中使用。802.11a、802.11g在物理层采用了OFDM多载波调制，但载波数量较少，如802.11a为52个子载波，它们一般应用于办公室内无线局域网，用于室外需配置定向天线。

从本质上讲，直序扩频技术是不支持移动和非视距传输的，而某些此类产品为什么宣称其具有移动性呢?这是因为他们无意或有意地混淆了数据传输和图像传输的不同概念。对于低速率的数据通信(如115.2Kbps)，由于其码间距较大，多普勒效应对其造成的影响也就较小，在这种情况下，它可以表现出一定的移动性，但图像传输必须有一定的数据速率的保证(比如2Mbps)，在这种速率下，其所谓的移动性也就彻底丧失。

COFDM(正交频分复用)调制技术是最新的无线传输技术，它是多载波调制技术，子载波数量达到1704载波(2K模式)，它真正在实际使用中实现了“抗阻挡”、“非视距”、“动中通”的高速数据传输(2-15Mbps)，表现出卓越的“抗阻挡”性能;传输MPEG2质量图像，可以加密;安装应用便捷，可采用全向收发天线，无须寻找通视路由;装置在车、船、机等运动载体上，无须配备复杂、昂贵的伺服稳定系统。

通过对以上业务要求的分析，我们认为，COFDM技术体制的设备能可靠、便利地满足演习训练中图像传输的需求。

2、压缩技术分析

MPEG-2的初衷是为广播级电视质量(CCIR6601格式)的视音频信号定义的压缩编码标准，但最终结果是成为了一个通用的标准，能在很大范围内对不同分辨率和不同输出比特率的图像信号进行有效编码。

MPEG-2的编码技术主要基于两个概念：即时间相关性与空间相关性。所谓时间相关性指的是物体前后运动的连续性，因此利用前一次的动作可以预测下一次的动作;空间相关性指的是空间内相邻物体的色彩和亮度是一个渐变过程，而非一个突变过程。如果将空间每一点及时间上每一帧进行独立编码，虽然能够表达所有的信息，但是带宽非常大，几乎没有一样载体可以经济地传送这种信号;另一方面从信息学的角度来看，也包含着大量的冗余信息。数据压缩正是基于这样的角度，采用相应的编码方式将大量的冗余信息消除，保留有用的信息，有效节省带宽。

MPEG-2技术综合采用了3大基本编码技术，即预测编码、变换编码和统计编码。压缩技术采用多种编码手段消除系统的冗余信息，归纳起来将有以下四个方面。

①利用二维DCT减少图像的空间冗余度;

②利用运动补偿预测减少图像的时间域冗余度;

③利用视觉加权量化减少图像的“灰度域”冗余度;

④利用熵编码来减少图像“频率域”上统计特性方面的冗余度;

此外，MPEG-2在MPEG-1的基础之上扩充了“可伸缩性”和“可分级性”两个概念，所谓“可伸缩性”指的是对码流的一部分进行编码和对码流的全部解码获得的图像分辨率(或信噪比等)要低。MPEG-2所支持的可伸缩的视频编码方式共有时间、空间、信噪比及数据分割等四种。“可分级性”则是指在MPEG-2中用范畴(Profile)以及层次两个定义来描述不同的编码参数集。每个范畴是前一个的合集(Profile)，层次则规定了空间和时间分辨率的上限。