一種穿戴式td-lte終端裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種穿戴式TD-LTE終端裝置，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。該終端裝置包括：頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊；頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊之間通過穿戴式互連模塊的USB、Bluetooth接口實(shí)現(xiàn)連接；所述穿戴式TD-LTE終端裝置能夠通過TD-LTE傳輸模塊接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò)或TD-LTE應(yīng)急通信系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)終端之間、以及終端與遠(yuǎn)端指揮中心寬帶多媒體信息交互。本裝置克服了普通TD-LTE終端需要手持，影響自然災(zāi)害、大型事故救援等現(xiàn)場處置人員使用工具的缺點(diǎn)，同時解決了復(fù)雜環(huán)境中TD-LTE終端方便使用和安全防護(hù)難題。
【專利說明】—種穿戴式TD-LTE終端裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種穿戴式TD-LTE終端裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在自然災(zāi)害、大型事故救援，公共安全突發(fā)事件等處置過程中，需要保持事發(fā)現(xiàn)場與遠(yuǎn)方的指揮中心實(shí)時通信，特別是將現(xiàn)場視頻等信息的實(shí)時傳送，以便于有效的指揮調(diào)度，也便于高效的現(xiàn)場救援和處置，事后分析、取證等工作。由于現(xiàn)場處置人員通常處于艱苦、復(fù)雜多變的環(huán)境，需要使用救援工具或安全防護(hù)等裝備進(jìn)行移動作業(yè)，無法使用普通的手持式通信設(shè)備，也難以保障與指揮中心以及隊(duì)友間的全天候?qū)崟r多媒體通信聯(lián)系。
[0003]隨著技術(shù)的成熟，中國移動等電信營運(yùn)企業(yè)加快了 TD-LTE的部署，將逐步建成覆蓋全國的寬帶移動通信網(wǎng)絡(luò)。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)可提供下行100Mbps、上行50Mbps的傳輸速率，是現(xiàn)有3G技術(shù)的數(shù)十倍，可有效支撐高清度視頻、圖像、文本信息的實(shí)時通信；TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的廣域全覆蓋能力可保障現(xiàn)場人員團(tuán)隊(duì)之間、以及現(xiàn)場人員與異地指揮中心的實(shí)時寬帶通?目。
[0004]針對現(xiàn)有移動通信終端無法滿足自然災(zāi)害、大型事故救援，公共安全突發(fā)事件等現(xiàn)場處置人員方便攜帶及使用的要求；現(xiàn)有WIF1、3G技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)高清視頻等多媒體信息遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)募夹g(shù)難題，本發(fā)明提供一種穿戴式TD-LTE終端裝置，解決了惡劣及復(fù)雜環(huán)境中信息采集、寬帶無線傳輸和交互問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種穿戴式TD-LTE終端裝置，該裝置基于TIDM3730處理器的ARM+DSP雙核結(jié)構(gòu)，采用頭盔式攝像頭以及腕式顯示控制模塊，進(jìn)行視頻圖像的采集、存儲、壓縮編碼，并通過TD-LTE傳輸模塊實(shí)現(xiàn)高速率低延遲傳輸。該視頻采集裝置以穿戴形式連接，操作便捷，應(yīng)用于井下或地下礦山作業(yè)、應(yīng)援救災(zāi)等場景。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種穿戴式TD-LTE終端裝置，包括:頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊；頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊之間通過穿戴式互連模塊的USB、Bluet00th接口實(shí)現(xiàn)連接；所述穿戴式TD-LTE終端裝置能夠通過TD-LTE傳輸模塊接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò)或TD-LTE應(yīng)急通信系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)終端之間、以及終端與遠(yuǎn)端指揮中心寬帶多媒體信息交互。
[0008]進(jìn)一步，所述頭盔視頻采集模塊包括:具有安全防護(hù)能力的頭盔、高清視頻攝像機(jī)和耳麥，頭盔視頻采集模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場高清視頻拍攝和音頻信號變換，并通過USB接口與腕式顯示控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息交互。
[0009]進(jìn)一步，所述腕式顯示控制模塊由低功耗嵌入式處理器、IXD顯示屏、存儲器和接口電路組成，佩戴于人體手腕，用于實(shí)現(xiàn)視頻編解碼、文本信息錄入與顯示、視頻的本地播放、系統(tǒng)控制和信息交互接口管理；該腕式顯示控制模塊通過USB接口與頭盔視頻采集模塊及TD-LTE傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息交互。
[0010]進(jìn)一步，所述TD-LTE傳輸模塊由TD-LTE基帶信號處理器、模擬射頻電路和用戶身份識別卡組成，可佩戴于人體腰部，用于TD-LTE協(xié)議和信號處理以及接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò)基站；該TD-LTE傳輸模塊通過USB接口與腕式顯示控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息交互。
[0011]進(jìn)一步，所述穿戴式互連模塊內(nèi)置多種導(dǎo)線，并可牢固掛附多種微型裝備的警用或戶外背心，用于上述模塊接口連接和電池供電。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
[0013]1、克服了普通TD-LTE終端需要手持，影響自然災(zāi)害、大型事故救援，公共安全突發(fā)事件等現(xiàn)場處置人員使用工具的缺點(diǎn)，同時解決了復(fù)雜環(huán)境中TD-LTE終端方便使用和安全防護(hù)難題。
[0014]2、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置可接入商用TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了全國范圍的遠(yuǎn)程通信，解決了遠(yuǎn)端指揮中心及時獲得突發(fā)事件現(xiàn)場態(tài)勢信息，實(shí)現(xiàn)有效指揮調(diào)度的難題。
[0015]3、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置可接入TD-LTE應(yīng)急通信系統(tǒng)等專用網(wǎng)絡(luò)，解決了突發(fā)事件現(xiàn)場快速恢復(fù)通信的難題。
[0016]4、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置的傳輸速率較現(xiàn)有2G、3G技術(shù)大幅提高，可傳送更高質(zhì)量的實(shí)時視頻等多媒體信息。
[0017]5、所述的穿戴式TD-LTE終端裝置適用于搶險救災(zāi)、反恐維穩(wěn)、礦山及野外工作等場所。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0019]圖1為本發(fā)明的實(shí)用場景工作示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的穿戴式裝備圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的腕式顯示控制模塊原理框圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的TD-LTE傳輸模塊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025]圖1示出了本發(fā)明的實(shí)用場景工作示意圖:監(jiān)控中心利用通信網(wǎng)絡(luò)，與穿戴式終端進(jìn)行互連。通過穿戴式圖像采集裝置，即可便捷、高速率地將現(xiàn)場場景實(shí)時傳送至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮監(jiān)控的目的。
[0026]圖2示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖，具體包括:頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、便攜式TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊。
[0027]圖3示出了穿戴式裝備圖，頭盔視頻采集模塊I通過戶外背心2內(nèi)置互連模塊連接至腕式顯示控制模塊3，便攜式TD-LTE傳輸模塊通過網(wǎng)絡(luò)接口直接插入到腕式顯示控制模塊3。
[0028]本發(fā)明的工作方式是:終端穿戴者開始作業(yè)，通過頭盔上方高清攝像頭采集現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)穿戴式互連模塊，將視頻數(shù)據(jù)傳送到腕式顯示控制模塊，將原始視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼處理后，利用TD-LTE傳輸模塊與監(jiān)控中心建立連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與交互。
[0029]所述的頭盔視頻采集模塊中，采用基于Linux系統(tǒng)的視頻設(shè)備驅(qū)動接口 V4L2程序框架，控制攝像頭開始或終止采集視頻圖像。嵌入式終端初始化后，V4L2程序框架以流水線的形式開啟工作模式，工作流程主要包括:
[0030](I)檢查并以讀寫、非阻塞模式開啟攝像頭設(shè)備；
[0031](2)初始化視頻設(shè)備，獲取并分析V4L2設(shè)備屬性，調(diào)用相應(yīng)函數(shù)設(shè)置攝像頭設(shè)備參數(shù)、幀格式:采集視頻格式設(shè)置為YUYV，圖像高度為320像素，圖像寬度為480像素；
[0032](3)開啟內(nèi)存映射，申請一個空的視頻緩存區(qū)隊(duì)列，將申請的緩存轉(zhuǎn)換成物理地址；調(diào)用映射函數(shù)將申請完的內(nèi)核空間映射到用戶空間，并將緩沖入隊(duì)列；申請相同個數(shù)的RGB圖像緩沖區(qū)，用于IXD顯示屏的實(shí)時顯示；
[0033](4)通過控制語句開始數(shù)據(jù)信息的采集；
[0034](5)循環(huán)獲取采集數(shù)據(jù)。
[0035]本發(fā)明所涉及的穿戴式互連模塊包括內(nèi)置導(dǎo)線與接口兩部分。
[0036]穿戴式互連模塊所涉及的接口包括:頭盔視頻采集模塊與腕式顯示控制模塊的連接接口、TD-LTE傳輸模塊與腕式顯示控制模塊的連接接口。頭盔視頻采集模塊通過HDMI接口與腕式顯示控制模塊連接，HDMI接口傳輸未經(jīng)壓縮的高清視頻數(shù)據(jù)。TD-LTE傳輸模塊與腕式顯示控制模塊之間采用的是DM9000低功耗自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口連接互通，該接口高度集成了快速以太網(wǎng)控制器與通用處理器，內(nèi)置10/100M Ethernet模塊，兼容IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
[0037]圖4示出了本發(fā)明所述的腕式顯示控制模塊原理框圖，該模塊是整個終端裝置的核心部分。結(jié)構(gòu)上主要包括IXD顯示器接口、存儲模塊、USB HOST與擴(kuò)展I/O外部接口、低功耗嵌入式處理系統(tǒng)以及綜合管理器。其中，低功耗嵌入式處理系統(tǒng)采用集成了主頻為IGHz的ARM Cortex-A8內(nèi)核和主頻為800MHz的TMS320C64x+DSP Core的雙核架構(gòu)處理器，DSP具有對數(shù)據(jù)信號的高速處理能力，同時ARM對外設(shè)具有強(qiáng)大的管理能力。
[0038]腕式顯示控制模塊在獲取頭盔視頻采集模塊采集到的視頻數(shù)據(jù)后，進(jìn)行兩類處理:一方面由MPU處理器讀取緩存器指令，控制數(shù)字信號處理器DSP對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；另一方面ARM處理器將原始數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為RGB格式。一幀RGB圖像數(shù)據(jù)存放的是320*240各個像素點(diǎn)的RGB值，利用QT軟件進(jìn)行重繪，將RGB圖像數(shù)據(jù)投放到LCD顯示屏進(jìn)行實(shí)時顯不O
[0039]數(shù)字信號處理器DSP的處理工作包括:將YUYV格式的原始視頻圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為UYVY格式，然后以DMA方式將數(shù)據(jù)搬移到DDR，進(jìn)行H.264編碼。H264編碼技術(shù)的分層處理架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了將視頻編碼與傳輸信道隔離開來。編碼線程創(chuàng)建后，根據(jù)信道質(zhì)量等級進(jìn)行編碼器參數(shù)配置，進(jìn)入主線程，獲取幀緩沖數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮編碼處理；編碼同時根據(jù)監(jiān)控中心反饋的TD-LTE無線信道的質(zhì)量等級，實(shí)時地對H.264可變參數(shù)的動態(tài)配置,通過管道傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行處理。
[0040]上述所涉及的視頻編碼線程中，將每一幀數(shù)據(jù)分包，放入到UDP發(fā)送隊(duì)列，隊(duì)列時間間隔為5ms ;每隔5ms執(zhí)行一次UDP發(fā)送操作，保證數(shù)據(jù)寫入與讀取操作的速率同步。UDP協(xié)議是面向無連接的，其優(yōu)勢在于延時低，滿足視頻實(shí)時傳輸對延時的要求。但該協(xié)議可靠性較低，需通過TCP心跳操作，以保持監(jiān)控臺和終端的通信連接。與UDP相反，TCP協(xié)議是面向連接的，其心跳線程每隔5s檢測一次連接狀態(tài)，一旦檢測到連接斷開，則會進(jìn)行重新連接，從而保證連接的可靠性。
[0041]DSP編碼后的數(shù)據(jù)分兩部分處理:一方面將數(shù)據(jù)信息存儲于SDRAM，進(jìn)行本地存儲；另一方面將編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分打包、添加幀頭、存入循環(huán)隊(duì)列中，以便視頻圖像數(shù)據(jù)的無線傳輸。無線傳輸模塊讀取循環(huán)隊(duì)列中數(shù)據(jù)，通過TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)模塊接入到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，并利用Μ)Ρ傳輸協(xié)議發(fā)送至監(jiān)控中心。
[0042]圖5示出了本發(fā)明所述的TD-LTE傳輸模塊，主要包括:TD-LTE基帶處理器、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)輸出模塊以及網(wǎng)絡(luò)接口接入裝置等。該模塊通過USB2.0接口連接到腕式顯示控制模塊的USBH0ST接口。其中，所述的網(wǎng)絡(luò)接口采用的是DM9000低功耗自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，高度集成了快速以太網(wǎng)控制器與通用處理器。
[0043]TD-LTE傳輸模塊插入到終端設(shè)備時是以usb-storage模式被識別，為使其開啟正常工作模式，即以modern模式被識別，需要進(jìn)行串口模式轉(zhuǎn)換工作:
[0044]I)系統(tǒng)內(nèi)核中修改與USB設(shè)備串口轉(zhuǎn)換相關(guān)的驅(qū)動源碼文件，即在相應(yīng)位置添加此傳輸模塊的VID和PID ；
[0045]2)重新編譯內(nèi)核，使得內(nèi)核支持該傳輸模塊的串口轉(zhuǎn)換；
[0046]3)修改配置文件,完成傳輸模塊的模式轉(zhuǎn)換。
[0047]至此，便可進(jìn)行PPP撥號，使TD-LTE傳輸模塊可以接入到LTE網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)無線通信。
[0048]本發(fā)明解決了 3G網(wǎng)絡(luò)對于處理高數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)分組傳送、降低延遲、廣域覆蓋以及向下兼容等要求存在一定劣勢的問題，并解決了在某些特定場合下視頻采集裝置攜帶不便、不易作業(yè)等限制條件，實(shí)現(xiàn)了目前某些特定場合可視化要求；提供了一種將TD-LTE通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與穿戴式互連技術(shù)相結(jié)合的視頻采集裝置解決方案，使用了先進(jìn)的H264視頻編碼算法，H264編碼壓縮算法的優(yōu)秀特性可以在同種畫質(zhì)下?lián)碛懈叩膲嚎s率，降低系統(tǒng)的帶寬壓力，且該方案具有畫面質(zhì)量好等特點(diǎn)；本發(fā)明采用穿戴式裝置，將高清攝像頭、信息處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊有效的連接互通，達(dá)到方便攜帶者作業(yè)的效果。
[0049]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特征在于:包括:頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊以及穿戴式互連模塊；頭盔視頻采集模塊、腕式顯示控制模塊、TD-LTE傳輸模塊之間通過穿戴式互連模塊的USB、Bluetooth接口實(shí)現(xiàn)連接；所述穿戴式TD-LTE終端裝置能夠通過TD-LTE傳輸模塊接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò)或TD-LTE應(yīng)急通信系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)終端之間、以及終端與遠(yuǎn)端指揮中心寬帶多媒體信息交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特征在于:所述頭盔視頻采集模塊包括:具有安全防護(hù)能力的頭盔、高清視頻攝像機(jī)和耳麥，頭盔視頻采集模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場高清視頻拍攝和音頻信號變換，并通過USB接口與腕式顯示控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息交互。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特征在于:所述腕式顯示控制模塊由低功耗嵌入式處理器、LCD顯示屏、存儲器和接口電路組成，佩戴于人體手腕，用于實(shí)現(xiàn)視頻編解碼、文本信息錄入與顯示、視頻的本地播放、系統(tǒng)控制和信息交互接口管理；該腕式顯示控制模塊通過USB接口與頭盔視頻采集模塊及TD-LTE傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息交互。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特征在于:所述TD-LTE傳輸模塊由TD-LTE基帶信號處理器、模擬射頻電路和用戶身份識別卡組成，可佩戴于人體腰部，用于TD-LTE協(xié)議和信號處理以及接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò)基站；該TD-LTE傳輸模塊通過USB接口與腕式顯示控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿戴式TD-LTE終端裝置，其特征在于:所述穿戴式互連模塊內(nèi)置多種導(dǎo)線，并可牢固掛附多種微型裝備的警用或戶外背心，用于上述模塊接口連接和電池供電。
【文檔編號】H04N7/18GK104270621SQ201410583919
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】余翔, 張曉寧, 段思睿, 黃小敏, 張麗 申請人:重慶郵電大學(xué)