基于北斗和4G网络技术的车载高清视频监控调度一体终端的硬件研究及设计

摘要

在公共交通行业，实现车辆实时状态查询检测、及时获取车辆采集的信息是智能化中必不可少的一环。北斗/GPS技术能够有效地获取车辆的位置状态，视频压缩技术能够对车辆运行的环境进行有效的采集，视频智能分析技术能够对获取的视频进行自动分析从而获得数字化的车辆数据，移动通信技术能够将车载高清视频终端获得的数据利用移动网络实时的传输到公交调度中心服务器以便于进行数据分析。将这些技术与成熟的计算机技术相融合，形成集实时调度、视频监控以及定位于一体的高科技产品，便于运输单位实时而全面地监控、调度运营车辆。它的使用能够有效地缓解交通拥挤、提高公共车辆运营的有效性与安全性。
　　本文主要目的以A17四核微处理器为主CPU配合ARM7从CPU，实现车载高清视频终端产品的双CPU硬件基础平台以适用产品化应用要求。通过对北斗定位技术的研究与应用，实现基于北斗定位的车辆实时运营位置监控、车辆运营过程中的站点自动播报提醒、以及后台对于公交车辆的运营及调度管理等功能。通过外接支持PoE供电技术、内部集成视频解压缩算法的高清网络摄像机，实现对车辆车厢内外的高清视频监控。通过采用4G通信技术及WiFi技术，实现与后台中心服务器的实时通信和数据传输。通过外围接口的定制开发实现乘客服务信息发布、票款统计、信息采集等功能。
　　本论文的主要贡献有:
　　1)系统的核心电路单元的设计，主要包括主CPU和从CPU的选型、DDR电路单元设计、Flash电路单元设计、时钟和复位电路单元设计;
　　2)系统的关键电路单元设计，主要包括适应于车载环境的电源设计、北斗/GPS定位模块电路单元设计、4G通信模块电路单元设计、WiFi模块电路单元设计;
　　3)系统的接口电路设计，主要包括以USB接口、太网接口、RS232接口、RS485接口、SATA接口、CAN接口等车载产品常用的接口电路设计;
　　4)信号处理电路设计，针对车载应用环境的特殊性，对音频信号、开关信号、脉冲量信号的处理电路进行了详细设计，并结合应用介绍了注意事项;
　　5)车载高清视频终端的测试与验证:对系统硬件的关键模块功能进行了测试，并重点对北斗模块、4G通信模块、以太网接口功能进行了测试介绍，最后测试了车载高清视频终端的整机性能，包括环境温度适应性试验、产品的静电放电抗扰度测试、还有辐射杂散骚扰测试等。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．2 车载视频监控调度系统简介

1．3 论文的目标及主要工作

1．4 论文的目的和组织结构

第二章 系统的硬件平台及关键技术介绍

2．1 系统的硬件平台介绍

2．2 系统的硬件需求分析

2．3 高清视频芯片方案选型总结

2．4 系统的关键技术介绍

2．4．1 北斗定位技术

2．4．2 4G通信技术

2．4．3 PoE供电技术

2．4．4 CAN总线技术

2．4．5 WiFi技术

第三章 车载高清视频终端的硬件系统设计

3．1 系统的关键电路单元设计

3．1．1 北斗／GPS电路单元设计

3．1．2 4G模块电路单元设计

3．1．3 WiFi模块电路单元设计

3．2 系统的核心电路单元设计

3．2．1 DDR电路单元设计

3．2．2 Flash电路单元设计

3．2．3 时钟和复位电路单元设计

3．3 系统的其他电路单元设计

3．3．1 车载电源设计

3．3．2 USB接口电路设计

3．3．3 以太网接口电路设计

3．3．4 串行接口电路设计

3．3．5 SATA接口电路设计

3．3．6 CAN接口电路设计

3．3．7 音频信号处理电路设计

3．3．8 开关信号处理电路设计

3．3．9 脉冲量信号处理电路设计

第四章 车载高清视频终端的测试与验证

4．1 关键模块功能测试

4．1．1 北斗模块的测试

4．1．2 4G通信模块的测试

4．1．3 以太网接口功能测试

4．2 系统外部环境测试

4．2．1 环境温度试验测试

4．2．2 静电放电抗扰度测试

4．2．3 辐射杂射骚扰测试

4．3 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录

致谢