1、3G视频监控标准化方案危险品运输车3G视频监控方案中国联合网络通信有限公司南通市分公司2011年9月目 录1. 方案概述 11.1.方案背景 11.2.需求分析 11.2.1.车载终端要求 11.2.2.平台要求 22.系统构成 33.系统功能简介 43.1.无线传输功能 43.2.实时视频显示 43.3.远程云台控制 53.4.本地录像 53.5.数据导出功能 53.6.实时视频图像抓拍 54.系统特点 54.1.经济性与适用性 54.2.系统灵活性 64.3.先进性 64.4.可扩充性 64.5.易操作性 65.配置和报价 7附件1：关于中国联通 8附件2：中国联通WCDMA技术优势 9附
2、件3.WCDMA关键技术介绍 111. 方案概述1.1.方案背景为认真贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）精神，切实加强道路运输车辆动态监管工作，预防和减少道路交通运输事故，确保2011年12月31日前所有旅游包车、三类以上班线客车和运输危险化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品的道路专用车辆（以下简称“两客一危”车辆），安装使用具有行驶记录功能的卫星定位装置（以下简称卫星定位装置）工作全部完成，交通运输部等四部门联合下发关于加强道路运输车辆动态监管工作的通知 （交运发201180号）。通知中要求：1、利用运输车辆卫星定位系统，加强道路运输安全管理，实时监控运输车辆
3、驾驶人超速行驶、疲劳驾驶等违法行为。2、认真执行道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求（JT/T794-2011）和道路运输车辆卫星定位系统平台技术要求（JT/T796-2011）两项行业标准。3、自2011年8月1日起，新出厂的“两客一危”车辆，在车辆出厂前应安装符合道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求（JT/T794-2011）的卫星定位装置。对于不符合规定的车辆，工业和信息化部不予上车辆产品公告；凡未按规定安装卫星定位装置的新增车辆，交通运输部门不予核发道路运输证。4、对于已经取得道路运输证但尚未安装卫星定位装置的营运车辆，道路运输管理部门要督促运输企业按照规定加装卫星定位装置，并
4、接入全国重点营运车辆联网联控系统。从2012年1月1日起，没有按照规定安装卫星定位装置或未接入全国联网联控系统的运输车辆，道路运输管理部门应暂停营运车辆资格审验。公安部门要逐步将“两客一危”车辆是否安装使用卫星定位装置纳入检验范围。1.2.需求分析1.2.1.车载终端要求1、车机一般要求 主机：应包括微处理器、数据存储器、卫星定位模块、车辆状态信息采集模块、无线通信模块、实时时钟、数据通信接口等；可包括：显示器、打印机、读卡器。如果显示器、打印机、读卡器不包含于主机体内，则可作为外部设备，但主机应保留接口。 外部设备：应包括卫星定位天线、无线通信天线、应急报警按纽、语音报读装置。 机壳防护：当
5、主机不包含显示器、打印机、读卡器时，机壳防护满足QC/T413中IP53的等级要求；当包含以上设备时，机壳防护满足QC/T413中IP43的等级要求。2、功能要求包括自检、定位、通信、信息采集（驾驶员信息、图像信息、电子运单等）、行驶记录、监听、通话、休眠、警示、终端管理等。1.2.2.平台要求1、政府监管平台以计算机系统及通信信息技术为基础，通过卫星定位技术等手段，实现对管辖范围内的车载终端和接入平台进行管理的系统平台，主要实现对上级平台的数据报送和对下级政府平台的管理，对企业平台的监督和服务。2、企业监控平台企业自建或委托第三方技术单位建设的卫星定位系统平台，以计算机系统为基础，通过接入通
6、信网络对服务范围内的车载终端和用户进行管理，并提供安全运营监控的系统平台，主要实现对平台中的车辆安全运营的实时监控。2.系统构成监控部分：前端由3G无线主控系统及摄像机组成，结构示意图如下： 监控中心：包括中心管理服务器和存储服务器（用户可根据需要进行配置）。中心管理服务器就是一个运行着“中心管理软件”的一台高性能服务器。通过已上网的电脑来观看现场监控画面，示意图如下：3.系统功能简介3.1.无线传输功能能够通过中国联通的3G无线网络进行相关信息的传输，同时可以由后台根据情况远程选择是否传输、远程控制传输开关，这样也能为业主节约3G流量。3.2.实时视频显示可实时显示监控网络内1-64路的实时
7、视频图像，可以实现单画面，4画面，6画面， 9画面，16画面等等分割显示，支持轮巡显示。3.3.远程云台控制在权限许可范围内，通过对前端云台和镜头的控制，改变摄像机的方位，俯仰角度和焦距等。 3.4.本地录像采用硬盘录像机，视频信息可以本地存储，循环覆盖，容量可根据客户需求进行选择配置（例如硬盘容量为500G的可至少连续存储30天，平均每小时600M左右的数据量）。3.5.数据导出功能能够通过视频数据采集设备手动备份音像资料，并能自动备份到服务器，数据导出设备支持U盘、USB硬盘等。3.6.实时视频图像抓拍实时图像抓拍是用来实时拍摄图像的辅助功能，它将动态的图像中的单帧图保存下来，可以对正在监
8、视或正在回放的图像抓拍。 4.系统特点本方案遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护操作因素，并对以后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。具有以下原则：4.1.经济性与适用性可快速部署，基于3G无线移动网络，不需要用户铺设专用网络，解决了布网以及设备接入带来的施工难度和其他的诸多问题。4.2.系统灵活性采用标准的组网方式，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，可以组成多级监控系统。4.3.先进性联通公司WCDMA 网络是全球广泛部署、成熟度最高的3G标准，无线视频监控系统经过了长时间
9、的稳定运行，得到了客户的一致好评。4.4.可扩充性 系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，并根据今后该工程的实际要求扩展系统功能。4.5.易操作性控制界面、菜单全为中文，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。5.配置和报价危险品车3G监控设备报价序号设备名称性能描述单价数量备注14路单卡WCDMA无线视频服务器单卡WCDMA,4路视频输入,本地存储最高D1分辨率,双向语音对讲,SATA硬盘接口,车载专用钢丝绳减振系统,防数据破损专用存储系统,防篡改水印,短消息叠加显示,多码流编码技术,车载8-36伏宽电压设计,SD卡应急备份,内置GPS模块支持iPhone观看
10、，支持塞班系统、谷歌系统和WM系统手机观看2存储硬盘SATA 500G可选3室外红外彩色摄像机1/3SONY CCD,480线,彩转黑,40M,48颗5的红外灯,红外距离30米，38mm镜头可选,DC12V4车载安装支架定制5辅材视频线、电源线、控制线、外接天线（选用）等6技术服务费（点）现场技术支持服务，安装调试费7自建平台费（软硬件）IBM塔式服务器，系统容量500用户7公用平台使用费每路视频1年平台使用费，按年收取可选，卖方在联通IDC机房已搭建公用平台，使用方按视频路数支付使用费，不提供存储。8设备维护费每路视频1年设备维护费，按年收取可选，24小时内到现场，南通市区应急2小时到现场9
11、路由器自购10交换机自购附件1：关于中国联通中国联合通信有限公司成立于1994年7月19日，她的诞生是中央和国务院深化电信体制改革，加快电信事业发展的重大举措，标志着我国电信事业引入竞争机制，从而结束了独家垄断经营的局面。2000年6月21日，中国联通红筹股在香港和纽约证交所成功上市，筹集资金60多亿美元。2002年10月9日，中国联通国内A股在上海证券交易所成功上市，筹集资金115亿元。根据国家工信部、发改委、财政部关于深化电信体制改革政策精神，在国家有关部委的大力支持和社会各界的普遍关心下，原中国联通与中国网通合并重组为中国联合网络通信有限公司，并于2008年10月15在北京正式挂牌。合并
12、后的新公司全面整合无线及固网业务，整合两家公司现有资源，大力推进全业务经营；进一步加大固网宽带建设力度，加快完善现有移动通信网络及未来第三代移动通信（）网络建设步伐，积极推进固定和移动网络的宽带化，为广大用户提供全方位的宽带通信服务；继续以用户为中心，加强技术、业务、应用和产品创新，加快融合业务发展，全面满足广大用户的综合信息服务需求。中国联合网络通信有限公司南通市分公司是中国联合网络通信有限公司在南通的分支机构，他是由原南通联通和原南通网通合并重组而成。南通联通成立于1995年3月20日，承担着中国联通在南通地区的电信建设和业务发展。公司已通过ISO9001质量体系认证。公司质量方针：建精品
13、网络，确保运行可靠；创星级服务，持续顾客满意；抓规范管理，追求更新目标。多年来，我们凭借着上乘的服务质量、精湛的业务技能、过硬的网络设施赢得了广大用户的信赖，在南通的电信市场中树立了良好的口碑。南通的通信事业有着广阔、美好的发展前景，我们将以“建设优质网络，提供精品服务”为目标，与社会各界携手并进，共同为快速、高质量发展我国的通信事业而努力！附件2：中国联通WCDMA技术优势作为产业链最为成熟、网络部署最为广泛、终端最为丰富的3G技术，WCDMA体系目前已经成为全球大部分运营商的首选，国际上已经有了网络的部署和运营的丰富经验可以借鉴，因此，WCDMA在中国的运营前景普遍为人们看好。中国联通凭借
14、企业全业务优势和自身多年的GSM运营经验，最终成功获得第三代移动通信技术中最具优势的一张牌照WCDMA，并成功在全国范围内向广大客户商用放号。从技术角度分析，WCDMA的优势是显而易见的，具有业务灵活、频谱效率高、容量和覆盖范围广、每个连接可提供多种业务、网络规模经济等多种技术优势，大大方便了客户使用和选择。业务灵活性 WCDMA允许每个5MHz载波处理从8Kbps到2Mbps的混合业务。另外，在同一信道上既可处理电路交换业务也可以处理分组交换业务，利用在单一终端上进行多个电路和分组交换连接，实现真正的多媒体业务。可以支持不同质量要求的业务（例如话音和分组数据）并保证高质量和完美的覆盖。频谱效
15、率高 WCDMA能够高效利用可用的无线电频谱。由于它采用单小区复用技术，因此不需要进行频率规划。利用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等技术，网络容量可以得到大幅提高。容量和覆盖范围广 WCDMA射频收发信机能够处理的话音客户是典型窄带收发信机的8倍。每个射频载波可处理80个同时的话音呼叫，或每个载波可处理50个同时的Internet数据客户。有趣的是，在城市和郊区，WCDMA的容量差不多是窄带CDMA的2倍。每个连接可提供多种业务 WCDMA符合真正的UMTS/IMT-2000要求。分组和电路交换业务可在不同的带宽内自由混合，并可同时向同一客户提供。每个WCDMA终端能够同时接入
16、多达6个不同业务，这些业务可以是话音、传真、电子邮件和视频等数据业务的组合。网络规模经济 WCDMA接入网络与GSM核心网络之间的链路使用最新的ATM模式微型小区传输规程。这种高效地处理数据分组的方法将标准E1/T1线路的容量提高到了大约300个话音呼叫，而现在的网络只有30个话音呼叫。此外，WCDMA还具有卓越的话音能力、无缝的GSM/UMTS接入、快速业务接入、低风险成熟技术和终端的经济性、简单性等。WCDMA终端所要求的信号处理大约是其他两种制式的1/10，因此，WCDMA终端更简单、更经济，更易于进行大量生产，从而也可以带来更高的规模经济和更多的竞争，使客户获得更大的选择余地。附件3.
17、WCDMA关键技术介绍空时处理技术通过在空间和时间上联合进行信号处理可以非常有效地改善系统特性。随着第三代移动通信系统对空中接口标准的支持以及软件无线电的发展，空时处理技术必将融入自适应调制解调器中，从而达到优化系统设计的目的。采用空时处理的方法，系统的发送端或接收端使用多个天线，同时在空间和时间上处理信号，它所达到的效果是仅靠单个天线的单时间处理方法所不能实现的：可以在一个给定质量门限下，增加用户数；在小区给定的用户数下，改善特性；可以更有效地利用信号的发射功率等等。 1、空时处理方法 在单用户的情况下，空时处理方法的分类如图1所示。 图1 由于移动台一般不适于用多天线接收，在基站采用多个天
18、线进行发射分集，可以使移动台的接收效果和移动台用多个接收天线时的效果相比拟，所以本文主要围绕基站的空时处理技术展开讨论。 2、波束成形技术 波束成形技术（Beamforming, BF）可分为自适应波束成形、固定波束和切换波束成形技术。固定波束即天线的方向图是固定的，把95中的3个120扇区分割即为固定波束。切换波束是对固定波束的扩展，将每个120的扇区再分为多个更小的分区，每个分区有一固定波束，当用户在一扇区内移动时，切换波束机制可自动将波束切换到包含最强信号的分区，但切换波束机制的致命弱点是不能区分理想信号和干扰信号。自适应波束成形器可依据用户信号在空间传播的不同路径，最佳地形成方向图，在
19、不同到达方向上给予不同的天线增益，实时地形成窄波束对准用户信号，而在其他方向尽量压低旁瓣，采用指向性接收，从而提高系统的容量。由于移动台的移动性以及散射环境，基站接收到的信号的到达方向是时变的，使用自适应波束成形器可以将频率相近但空间可分离的信号分离开，并跟踪这些信号，调整天线阵的加权值，使天线阵的波束指向理想信号的方向。 自适应波束成形的关键技术是如何较精确地获得信道参数呢？对于上行链路，根据形成波束所用的信息可以将波束成形技术分成以下3类。 (1)基于空间结构的 基于空间结构的如基于输入信号到达方向的（），包括3类：基于最大信干噪比（）的；基于最大似然（）准则的；基于最小均方误差（）准则的
20、。多址干扰的抑制依赖于信号的到达方向（），所以中的一个重要部分是信号的估计。估计方法有离散付里叶变换、（ ）估计器、线性预测、最大包络法（）、滤波器以及可变特征结构的方法，其中包括（ ）和法（ ）。 (2)基于训练序列的 基于训练序列的即时间参考（），适用于多径丰富且信道特性连续变化的环境，根据算法可以分为块自适应算法（）和采样自适应算法（）两类。算法包括特征滤波器（）法、法、最大比合并（）法和第一维纳滤波器解（）、第二维纳滤波器解（）。算法包括最小均方（）算法、归一最小均方（）算法、递归最小平方（）算法和共轭梯度法（）。技术要求同步精确，当时延扩展小时可以得到较好的性能。 (3)基于信号结构
21、的（） wcdma技术构造图基于信号结构的（）即利用接收信号的时间或空间结构和特性来构造，可利用需要存储例如恒包络调制信号的恒模（）特性、信号的周期平稳性或数字调制信号的（ ）特性等知识，这种方法可以应用于不同的传播条件，但需要考虑收敛性和捕获问题。 对于下行链路而言，不同的复用方式可采用不同的解决方法：方式，由于上下行链路采用相同的频率，在保证信道参数在相邻的上下行数据帧中几乎没有变化的情况下可以直接利用上行估计得到的信道参数，但这只适用于慢速移动的系统；方式，由于上下行链路的频率间隔一般都大于相关带宽，因此上下行的瞬时信道几乎是不相关的，此时采用反馈信道是最好的方法。 需要强调的一点是发送
22、机的波束成形技术和接收机的波束成形技术是截然不同的，接收波束成形可在每个接收机独立实现而不会影响其他链路，而发送波束成形会改变对其他所有接收机的干扰，所以要在整个网络内部联合使用发送波束成形技术。 3、接收分集 由于系统通常有较多的多址干扰分量，而天线阵可以去除1个（为天线数）干扰的特性并不能明显地改善接收机 的，所以在一般情况下，更好的方法是利用接收分集的方法，估计接收信号的形式，并确定匹配滤波器的加权系数。接收分集技术中的分集天线其实是空间域内的分集合并器，而不是。对于宽带信号，信号带宽一般大于信道相干带宽，所以在时间域采用接收机，将信号在空间时间上利用各种合并准则进行合并，这就是所谓的2
23、接收机。一般的合并方式有：选择合并（）即选择具有最大信号功率的多径；最大比合并（）即每一路有一加权，根据各支路信噪比（）来分配加权的权重，大的支路权重大，小的支路权重小。当每个分离多径上的干扰不相关时，方法可使合并信号的最大；等增益合并（）即选择每一路的加权值都相等；滤波（）即无论多径之间的干扰是否相关，均可抑制干扰并使合并器输出端的最大，因此滤波的方法要好于最大比合并法，又称为优化合并。 在空间和时间上利用不同的合并准则可以对系统起到不同的改善效果，理论证明，在理想功率控制和理想信道估计的条件下，空时联合域优化合并方式对系统性能的改善最好。 4、发送分集技术 当发送方不能获得信道参数时，空时
24、发送分集可改善前向链路性能，这种机制是将发送天线的空间分集转化为接收机可以利用的其他形式的分集，如延迟发送分集和空时编码技术。空时编码技术是同时从空间和时间域考虑设计码字，它的基本原理是在多个天线上同时发送信息比特流所产生的向量，利用发送天线所发送序列的正交性，用两个发送天线、一个接收天线所获得的分集增益与一个发送天线、两个接收天线的接收机的一样。 根据是否需要从接收机到发射机的反馈电路，发送分集技术可以分为开环和闭环两种类型，前者发射机不需要任何信道方面的知识。开环发送分集方式有空时发送分集（）、正交发送分集（）、时间切换发送分集（）、延迟发送分集（）以及分层的空时处理和空时栅格编码；闭环发
25、送分集方式有选择发送分集（）。发送分集各方式具体如下。 用户的发展(1)正交发送分集（） 经过编码和交织后的数据分成两个不同的子流在两个不同的天线上同时发送。为保证正交性，这两个子流所用的码是不同的。 (2)时间切换发送分集（） 在某一时刻每个用户只使用一个天线，使用伪随机码机制在两个天线之间切换。 (3)选择发送分集（） 由于在方式中，瞬时使用的发送天线并不一定能在接收端得到最大的信噪比，所以使用一个反馈电路来选择能提供使接收端得到最大信噪比的天线。 (4)空时发送分集（） 空时发送分集是按如图2所示的方法将数据编码之后在两个天线上发送出去。 (5)延迟发送分集（） 用多个天线在不同时刻发送
26、同一原始数据信号的多个复本，人为地产生多径。 (6)分层空时结构( ，） 首先将原始信息比特分解成个并行的数据流(称为层)，送入不同的编码器，再将编码器的输出调制以后使用相同的码通过不同的天线发送出去。接收机侧使用一个（迫零或准则）来分离不同的编码数据流，然后将数据送入不同的解码器，解码器的输出再重新组合建立原始的信息比特流。由于在波束成形处理中，和迫零方法都没有充分利用接收机天线阵的分集潜力，所以提出了改进方案将接收处理也进行分级。即首先使用算法译出最强的信号，然后将该强信号从接收的天线信号中去除后再检测第二强的信号，如此反复直到检测出最弱的信号。该机制中，层到天线的映射并不是固定的，而是每
27、个码符号之后周期性地改变，如图3所示。这种映射关系保证了这些数据流最大可能地在不同的天线上被发送出去。 (7)空时栅格编码 根据秩准则和行列式准则设计码字，使设计出的码字得到最大分集增益和编码增益。以四进制相移键控（）四状态空时栅格编码为例，假定使用两根天线发射，则星座图和格形如图4所示。 最右边的元素编号12的涵义是：从第一根天线发射出去的字符为1，从第二根天线发射的字符为2。 5、结束语 空时处理技术已显示出非常诱人的发展前景，第三代移动通信标准中也支持空时处理技术，标准的出台为我们继续研究物理可实现的空时处理技术提供了可能性，但将此技术实用化还存在许多亟待解决的方法和技术问题，有待于我们进一步研究。
