專利名稱：無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線傳輸領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種綜合利用了無線通信技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)生重大的生產(chǎn)安全事故后，事故現(xiàn)場的實(shí)際情況將是各級(jí)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施指揮搶救救援的第一手決策依據(jù)。由于缺少有效的現(xiàn)場信息傳遞和溝通指揮系統(tǒng)，各級(jí)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)大多是依靠語音信息進(jìn)行指揮，或者是匆匆趕赴事故現(xiàn)場實(shí)施指揮，從而極有可能耽誤了事故初發(fā)時(shí)期采取有效措施實(shí)施組織救援的寶貴時(shí)間。同時(shí)，由于事故現(xiàn)場不同方位、場所之間的信息溝通不便，即使在事故現(xiàn)場組織指揮工作，也可能出現(xiàn)延誤和混亂，無法實(shí)施高效率的組織救援。因此，在發(fā)生重大生產(chǎn)安全事故的搶險(xiǎn)救援中使用有效的信息系統(tǒng)，使指揮機(jī)關(guān)迅速了解現(xiàn)場情況，合理調(diào)度和使用人力、物力資源，集中后方領(lǐng)導(dǎo)及專家的智慧指導(dǎo)搶險(xiǎn)救援工作，有著十分重要的意義。
目前，為了對重大事故現(xiàn)場的實(shí)時(shí)情況圖像進(jìn)行傳輸，通常是采用衛(wèi)星轉(zhuǎn)播、直升機(jī)機(jī)載微波轉(zhuǎn)播、點(diǎn)對點(diǎn)擴(kuò)頻微波、交通監(jiān)控探頭等方式，將視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信息傳送到指揮中心。其中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)播需要臨時(shí)租用線路，對于某些突發(fā)的重大事故，通常都無法即時(shí)地采用這種方式；直升機(jī)微波轉(zhuǎn)播需要直升機(jī)接受任務(wù)后待命升空，所需時(shí)間較多，且耗資巨大；現(xiàn)有點(diǎn)對點(diǎn)擴(kuò)頻微波均采用2.4G頻段，其信號(hào)衰落嚴(yán)重，較難穿透建筑物，并且其波束很窄，發(fā)送和接收天線需要準(zhǔn)確定向，安裝、架設(shè)、使用極不方便；而固定監(jiān)控探頭是預(yù)先安裝在特定位置的，其靈活機(jī)動(dòng)性不足，不能拍攝到現(xiàn)場各點(diǎn)的情況。可見，現(xiàn)有技術(shù)中的上述方式都不能滿足對突發(fā)重大事故現(xiàn)場的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)男枰?br> 實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型要解決現(xiàn)有圖像傳輸技術(shù)不能滿足對突發(fā)重大事故現(xiàn)場的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像傳輸需要的問題，以提供一種成本低、使用方便圖像傳輸裝置，提高搶險(xiǎn)救災(zāi)等工作的效率。
為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，包括便攜式發(fā)射機(jī)及與之配合的接收機(jī)，其中，所述發(fā)射機(jī)包括對輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼處理以輸出壓縮視頻信號(hào)的圖像壓縮編碼電路，對所述壓縮編碼電路所輸出的壓縮視頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理的擴(kuò)頻電路，以及將擴(kuò)頻處理后的信號(hào)發(fā)射出去的發(fā)射電路；所述接收機(jī)包括用于接收所述發(fā)射機(jī)所發(fā)出信號(hào)的接收電路，對所述接收電路所輸出的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻處理的解擴(kuò)頻電路，以及對所述解擴(kuò)頻電路所輸出的信號(hào)進(jìn)行解壓縮處理以還原并輸出視頻信號(hào)的圖像解壓解碼電路。
在本實(shí)用新型中，所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中還包括將擴(kuò)頻處理后的信號(hào)調(diào)制成中頻信號(hào)的調(diào)制電路，將所述調(diào)制后的中頻信號(hào)變頻處理為高頻信號(hào)的發(fā)送端變頻電路，對所述高頻信號(hào)進(jìn)行放大的發(fā)射端放大電路，以及將放大后的高頻信號(hào)發(fā)射出去的發(fā)射天線；所述接收機(jī)的接收電路中還包括用于接收所述發(fā)射機(jī)所發(fā)出高頻信號(hào)的接收天線，對所接收到的高頻信號(hào)進(jìn)行放大的接收端放大電路，對放大后的高頻信號(hào)進(jìn)行變頻處理以輸出中頻信號(hào)接收端變頻電路，以及將所述中頻信號(hào)解調(diào)處理成數(shù)字視頻信號(hào)并輸出到所述解擴(kuò)頻電路的解調(diào)電路。
為進(jìn)一步便于視頻信號(hào)的傳輸，本實(shí)用新型的所述接收機(jī)中還包括與所述解壓解碼電路的輸出端連接、用于將所述解壓解碼電路所輸出的視頻信號(hào)輸出到外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口電路。
與現(xiàn)有圖像傳輸技術(shù)相比，本實(shí)用新型的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)發(fā)射機(jī)為便攜式，其體積小、重量輕、具有很好的便攜性和機(jī)動(dòng)性，接收機(jī)則可安裝在附近或遠(yuǎn)端的控制中心，可由個(gè)人攜帶發(fā)射機(jī)到事故現(xiàn)場，將所拍攝的現(xiàn)場情況實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行模褂贸杀镜筒⑶曳浅７奖悖?2)采用了無線擴(kuò)頻傳輸技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，通信質(zhì)量高，安全保密性好，繞射能力強(qiáng)，可支持高速移動(dòng)傳輸；(3)接收機(jī)配有網(wǎng)絡(luò)接口電路，可直接與網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻傳輸，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻等多媒體信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本實(shí)用新型中發(fā)射機(jī)的原理圖；圖2是與圖1中所示發(fā)射機(jī)配合的接收機(jī)的原理圖；圖3是本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施中對發(fā)射電路進(jìn)一步細(xì)化后的發(fā)射機(jī)的原理圖；圖4是與圖3所示的發(fā)射機(jī)配合的接收機(jī)的原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置中，便攜式發(fā)射機(jī)的原理如圖1所示，與之相配合的接收機(jī)的原理如圖2所示。圖3和圖4則分別是對發(fā)射電路和接收電路進(jìn)一步細(xì)化后的原理圖。本實(shí)用新型通過一個(gè)或多個(gè)便攜式、可移動(dòng)的無線發(fā)射機(jī)，以及與之配合安裝在附近或遠(yuǎn)端控制指揮中心的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)，可組成相應(yīng)的無線圖像傳輸系統(tǒng)，使事故現(xiàn)場與后方指揮控制中心之間，以及事故現(xiàn)場的不同方位、場所之間，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的圖像傳輸，從而大大改善信息傳輸?shù)氖侄危岣邠岆U(xiǎn)救災(zāi)的工作效率。
從圖3可以看出，在發(fā)射機(jī)中，先由圖像壓縮編碼電路對輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼處理，再由擴(kuò)頻電路對壓縮編碼電路所輸出的壓縮視頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，然后輸出到其后面的發(fā)射電路；發(fā)射電路的具體組成如圖中虛線框所示，其中，由調(diào)制電路將擴(kuò)頻電路所輸出的信號(hào)調(diào)制成中頻信號(hào)，再由發(fā)送端變頻電路將調(diào)制后的中頻信號(hào)變頻處理為高頻信號(hào)，然后發(fā)射端放大電路進(jìn)行放大，再送到發(fā)射天線將其發(fā)射出去。
從圖4可以看出，在接收機(jī)中，先由接收電路接收發(fā)射機(jī)所發(fā)出信號(hào)，再由解擴(kuò)頻電路對收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻處理，然后再由圖像解壓解碼電路進(jìn)行解壓縮處理，還原并輸出視頻信號(hào)；接收電路的具體組成如圖中虛線框所示，其中，由接收天線接收發(fā)射機(jī)所發(fā)出高頻信號(hào)，再由接收端放大電路對收到的高頻信號(hào)進(jìn)行放大，然后由接收端變頻電路對高頻信號(hào)進(jìn)行變頻處理以輸出中頻信號(hào)，再由解調(diào)電路將中頻信號(hào)解調(diào)處理、并輸出到其后面的解擴(kuò)頻電路。
從圖4可以看出，為進(jìn)一步便于視頻信號(hào)的傳輸，在圖像解壓解碼電路的輸出端還連接的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口電路，可用于將圖像解壓解碼電路所輸出的視頻信號(hào)輸出到外部網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)用新型的發(fā)射電路和接收電路中的各個(gè)組成部分都是現(xiàn)有成熟技術(shù)，因此下面只對其它幾個(gè)電路進(jìn)行介紹。
一、圖像壓縮編碼電路及圖像解壓解碼電路由于視頻信號(hào)中圖像的信息量大，占用存儲(chǔ)容量和要求的傳輸帶寬特別大，因此首先要對其進(jìn)行高效壓縮編碼，以達(dá)到極低碼率的圖像壓縮，同時(shí)保證圖像在傳輸過程中基本不損失信息。另外，還要求圖像壓縮對誤碼不能太敏感，能適應(yīng)無線信道傳輸?shù)母哒`碼率、時(shí)變多徑等問題，而且成本不能太高。
為此，本實(shí)施例中采用現(xiàn)有的MPEG-4圖像壓縮編解碼技術(shù)(MPEG，即運(yùn)動(dòng)圖像專家組，是一種壓縮比率較大的活動(dòng)圖像和聲音的壓縮標(biāo)準(zhǔn))，并采用相應(yīng)的ASIC(專用集成電路)芯片。本實(shí)施例中采用Philips公司的TriMediaPNX1311EH芯片來完成MPEG4編解碼功能，并采用SAA7111視頻A/D芯片將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào))，采用SAA7121進(jìn)行視頻D/A轉(zhuǎn)換和格式變換，變成符合國際標(biāo)準(zhǔn)的NTSC/PAL制式的電視信號(hào)的輸出，以實(shí)現(xiàn)模擬圖像采集、數(shù)字化和復(fù)雜的大規(guī)模壓縮編碼運(yùn)算。其圖像分辨率可達(dá)352×288像素/幀(CIF格式)，速率可達(dá)25幀/秒，實(shí)時(shí)傳輸動(dòng)態(tài)圖像的效果良好，無“動(dòng)畫”感覺，圖像清晰、“動(dòng)作”敏捷，能滿足事故現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)男枰?br> 二、擴(kuò)頻電路及解擴(kuò)頻電路信息在無線信道條件下進(jìn)行傳輸時(shí)，要求具有較高的通信質(zhì)量；特別是在事故現(xiàn)場惡劣的地理、電磁環(huán)境下，要求通信通道具有較強(qiáng)的抗干擾性和抗衰落、抗多徑的能力。普通的非擴(kuò)頻信道難以滿足上述要求。因此，本實(shí)施例中采用現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信技術(shù)，在336～344MHz頻段進(jìn)行無線數(shù)字?jǐn)U頻，并采用高速數(shù)字處理(DSP)技術(shù)及FPGA集成設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高性能的擴(kuò)頻電路設(shè)計(jì)，其電路設(shè)計(jì)集成度高，可靠性好。信道速率從512Kbps～1Mbps，可根據(jù)要求進(jìn)行靈活配置。
本實(shí)施例中采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，在發(fā)射機(jī)的擴(kuò)頻電路中，將要發(fā)送的信號(hào)用高速率偽隨機(jī)碼(擴(kuò)頻碼)擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上；在接收機(jī)的解擴(kuò)頻電路中，用相同的偽隨機(jī)碼對收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，恢復(fù)出原信號(hào)。
采用上述擴(kuò)頻電路后，可將干擾功率擴(kuò)展到很寬的頻帶上去，使進(jìn)入信號(hào)頻帶的干擾功率大大降低，從而使整個(gè)裝置具有較強(qiáng)的抗干擾能力；由于直接序列擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜很寬，一小部分衰落對整個(gè)信號(hào)的影響不大，所以整個(gè)裝置的抗衰落性能好，特別是抗頻率選擇性衰落的性能很好；同時(shí)，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)偽碼的相關(guān)特性，使系統(tǒng)可以在城市等地形復(fù)雜的環(huán)境下正常工作，抗多徑干擾的性能很好；另外，可使整個(gè)裝置具有很強(qiáng)的隱蔽性和抗截獲的能力，具有較強(qiáng)的安全保密性。
三、網(wǎng)絡(luò)接口電路本實(shí)用型的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的有效傳輸距離在10公里左右，在某些重大事故中，需要將現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像信息傳送到更遠(yuǎn)的地方，基于互聯(lián)網(wǎng)的種種優(yōu)勢，最好的辦法是通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸，可采用目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的IP技術(shù)，使視頻壓縮編碼形成的碼流適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸要求的接口及其協(xié)議體系。為此，本實(shí)施例中采用目前廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)接口10BASE/100BASE-T，例如利用Realtek公司的RTL8019AS提供物理層接口，網(wǎng)絡(luò)高層協(xié)議族內(nèi)容則由DSP軟件實(shí)現(xiàn)，即可完成實(shí)現(xiàn)視頻的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化傳輸。同時(shí)，本實(shí)施例中還采用了無線局域網(wǎng)接口電路，使接收機(jī)可直接與無線局域網(wǎng)(WLAN)連接，通過無線局域網(wǎng)向遠(yuǎn)程發(fā)送所收到的視頻信息。
這樣，可借助于現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行事故現(xiàn)場圖像的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸，如通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)及互聯(lián)網(wǎng)(Internet)來進(jìn)行圖像文件的傳輸與瀏覽，將遠(yuǎn)程傳輸問題轉(zhuǎn)化為將壓縮后的圖像文件(或說流媒體)，即圖像壓縮編碼器能直接接入Intranet，甚至Internet，被授權(quán)的用戶(例如控制指揮中心)可以在本地的辦公地點(diǎn)上網(wǎng)，也可遠(yuǎn)程上網(wǎng)進(jìn)行圖像瀏覽和現(xiàn)場監(jiān)控。
權(quán)利要求1.一種無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，包括便攜式發(fā)射機(jī)及與之配合的接收機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)包括對輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼處理以輸出壓縮視頻信號(hào)的圖像壓縮編碼電路，對所述壓縮編碼電路所輸出的壓縮視頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理的擴(kuò)頻電路，以及將擴(kuò)頻處理后的信號(hào)發(fā)射出去的發(fā)射電路；所述接收機(jī)包括用于接收所述發(fā)射機(jī)所發(fā)出信號(hào)的接收電路，對所述接收電路所輸出的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻處理的解擴(kuò)頻電路，以及對所述解擴(kuò)頻電路所輸出的信號(hào)進(jìn)行解壓縮處理以還原并輸出視頻信號(hào)的圖像解壓解碼電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中還包括將擴(kuò)頻處理后的信號(hào)調(diào)制成中頻信號(hào)的調(diào)制電路，將所述調(diào)制后的中頻信號(hào)變頻處理為高頻信號(hào)的發(fā)送端變頻電路，對所述高頻信號(hào)進(jìn)行放大的發(fā)射端放大電路，以及將放大后的高頻信號(hào)發(fā)射出去的發(fā)射天線；所述接收機(jī)的接收電路中還包括用于接收所述發(fā)射機(jī)所發(fā)出高頻信號(hào)的接收天線，對所接收到的高頻信號(hào)進(jìn)行放大的接收端放大電路，對放大后的高頻信號(hào)進(jìn)行變頻處理以輸出中頻信號(hào)接收端變頻電路，以及將所述中頻信號(hào)解調(diào)處理成數(shù)字視頻信號(hào)并輸出到所述解擴(kuò)頻電路的解調(diào)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，在所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中的所述發(fā)射端放大電路與發(fā)射天線之間，還接有一個(gè)用于對所述發(fā)射端放大電路輸出高頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波處理的帶通濾波電路；在所述接收機(jī)的接收電路中的所述接收端放大電路與接收端變頻電路之間，還接有一個(gè)用于對所述接收端放大電路輸出的高頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波處理的帶通濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，在所述接收機(jī)中還包括與所述解壓解碼電路的輸出端連接、用于將所述解壓解碼電路所輸出的視頻信號(hào)輸出到外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)接口電路和無線局域網(wǎng)接口電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，所述壓縮編碼電路為MPEG-4壓縮編碼器；所述解壓解碼電路為MPEG-4解壓解碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，所述擴(kuò)頻電路是直接序列擴(kuò)頻電路，所述解擴(kuò)頻電路是直接序列解擴(kuò)頻電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的工作頻率為336-344MHz頻段。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無線數(shù)字?jǐn)U頻圖像傳輸裝置，包括便攜式發(fā)射機(jī)及與之配合的接收機(jī)；在發(fā)射機(jī)中，先由圖像壓縮編碼電路對輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼處理，再由擴(kuò)頻電路對壓縮視頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，然后輸出到其后面的發(fā)射電路；在接收機(jī)中，先由接收電路接收發(fā)射機(jī)所發(fā)出信號(hào)，再由解擴(kuò)頻電路對收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻處理，然后再由圖像解壓解碼電路進(jìn)行解壓縮處理，還原并輸出視頻信號(hào)。在圖像解壓解碼電路的輸出端還連接的網(wǎng)絡(luò)接口電路，可用于將視頻信號(hào)輸出到外部網(wǎng)絡(luò)。通過上述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，可組成相應(yīng)的無線圖像傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的圖像傳輸，提高搶險(xiǎn)救災(zāi)的工作效率。
文檔編號(hào)H04N5/14GK2627742SQ0322488
公開日2004年7月21日 申請日期2003年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者劉玉貞, 郭逸龍, 楊文義, 胡斌, 由鑫堂, 沈剛健, 楊全 申請人:深圳市威迪泰通信技術(shù)有限公司