基于3G技术的GPS无线视频监控系统方案

　　支持1～4路视频（如使用红外摄像头则可支持夜视功能）；

　　视频帧率可自适应，调节范围为1 帧/秒～25帧/秒（NTSC制式最高可达到30 帧/秒）；

　　视频码率可根据当前网络状况自适应在20Kbps-2Mbps范围内连续可调；

　　支持双向音频实时传输；

　　分辨率D1、CIF、QCIF可选，最高25帧/秒（PAL）、30帧/秒（NTSC）；

　　RS485透明通道连接支持远程云台控制功能；支持IEEE802.11b/g/n、CDMA1X、EVDO、EDGE、TD、WCDMA等无线传输技术；

　　支持本地录像存储(可选配件支持，支持提取一段时间录像的功能)同时可实现抓拍功能；

　　支持GPS定位；

　　可支持紧急报警及超速报警；

　　宽电压供电（9～60VDC）；

　　三、3G移动通信技术

　　所谓3G，其全称为3rd Generation，中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代数字手机只能进行语音通话；而1996到1997年出现的第二代数字手机便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。国际电信联盟(ITU)确定3G通信的三大主流无线接口标准分别是W-CDMA(宽频分码多重存取)、CDMA2000(多载波分复用扩频调制)和TDS-CDMA(时分同步码分多址接入)。

　　CDMA是码分多址的英文缩写（Code Division Multiple Access），它是在数字技术的分支-扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求，具有频谱利用率高、语音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。

　　采用以拓频通信为基础的一种调制和多址通信方式，其容量比模拟技术高10倍，超过GSM网络约4倍，故基于宽带技术的CDMA使得移动通信中的视频应用具有GSM无法比拟的优势。

　　3G每个载扇容量远远高于2G，多种技术如功控、TURBO编码、增强覆盖等的应用能极大增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和Internet连接起来，从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。

　　四、视频的存储与传输

　　系统将摄像机采集的视频图像经过视频压缩编码模块压缩，通过3G无线网络实时传输到中心监控服务器，实现了对视频数据的采集，传输，编解码，流媒体转发等功能。系统结合3G无线通信网络和Internet 网络的优势，令您随时随地都可以迅速接入系统，轻松便捷地进行远程监控管理。

　　该基于3G的GPS无线视频监控系统采用模块化设计，可以选择不同运营商的无线网络进行数据传输，系统采用先进RTP/SCTP协议标准传输多媒体数据，使其能够架构在局域网，广域网和无线网络上，并具有优越的移动传输性能和可扩展性。

　　视频采集系统由无线视频终端和摄像机组成。其中无线视频终端作为核心设备，负责将摄像机采集的各监控点的视频图像经过H.264 压缩编码后的图像信息流通过无线网络上传到中心服务器，服务器通过TCP/UDP 方式将视频发送到监控客户端。

　　五、H.264视频压缩

　　H.264是国际电信联盟ITU-T和国际标准化组织ISO联合开发的新一代视频压缩编码标准。

　　H.264标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网络提取层（Network Abstraction Layer，NAL）两部分组成。VCL中包括VCL编码器与VCL解码器，主要功能是视频数据压缩编码和解码，它包括运动补偿、变换编码、熵编码等压缩单元。

　　H.264采用了帧内预测、帧间预测、运动估值和运动补偿、整数变换等方式，以提高对图像的压缩率。

　　由于H.264具有较高的压缩比、很好的分层结构和网络适应性，在未来的数字视频和存储领域有着广阔的应用前景。

　　六、视频编码技术及特性

　　● 性能优势

　　H.264与MPEG-4、H.263++编码性能对比采用了以下6个测试速率：32kbit/s、10F/s和QCIF；64kbit/s、15F/s和QCIF；128kbit/s、15F/s和CIF；256kbit/s、15F/s和QCIF；512kbit/s、30F/s和CIF；1024kbit/s、30F/s和CIF。测试结果标明，H.264具有比MPEG和H.263++更优秀的PSNR性能。

　　H.264的 PSNR比MPEG-4平均要高2dB，比H.263++平均要高3dB。

　　● 新的快速运动估值算法

　　新的快速运动估值算法（UMHexagonS）是一种运算量相对于H.264中原有的快速全搜索算法可节约90％以上的新算法，全名叫“非对称十字型多层次六边形格点搜索算法”（Unsymmetrical-Cross Muti-Hexagon Search），这是一种整像素运动估值算法。它在高码率大运动图像序列编码时，保持较好失真率性能，且运算量十分低。

　　● 帧间编码帧的掩盖算法

　　与帧内编码帧不同的是，帧间编码帧的掩盖不再在像素域内直接操作，而是通过对丢失像素的区域(宏块)在空间上和时间上相邻的宏块的运动信息进行分析来“猜测 该区域的运动，被”猜测 的运动向量通过使用参考帧来进行运动补偿。在这个算法中，就是将这些直接拷贝来的像素值作为掩盖时所要用的最终的重建像素值。

　　● 边界匹配算法

　　该方法用前一帧相应位置图像块的运动补偿块来预测当前受损的图像块。寻求受损块的最佳匹配块的方法是在前一帧中寻找最佳匹配块的运动向量。因为帧中空间上相邻区域的运动相关性很大，所以丢失了的宏块的运动向量就用空间上相邻的宏块的运动向量来预测。到底用哪一个相邻块的运动向量预测当前宏块，取决于掩盖后(重建)图的平滑度。在这个寻找的过程中，用每个候选块的运动向量(运动补偿像素值)来计算掩盖像素值。将一个块插入到帧中，如果它使得边界像素的亮度变化最小，那么它就是要找的最佳匹配块。