基于ARM的交通信息传输终端的设计与实现

论文摘要

传统的交通信息传输系统一般功能单一，仅仅实现交通监控功能，然而随着现代交通的发展，交通监控已无法满足现代交通的要求，结合图像处理、嵌入式等技术的智能交通系统（ITS）便应运而生。新一代视频编码技术（如H.264）为视频传输提供了有力的技术支持，嵌入式技术极大地促进了终端设备的智能化发展。在上述背景下，本文提出了基于ARM的嵌入式交通信息终端解决方案。该方案来源于黑龙江省交通运输厅重点科研项目《基于视频图像的车型识别与交通信息基站研制》，综合视频编码、嵌入式等技术，实现了获取交通信息的压缩并实时传输，对实现现代交通信息的智能化有积极的意义。本文首先从系统的角度概述了系统的总体实现方案，重点介绍了终端采用的硬件平台和软件平台，其中核心处理器采用S3C6410，软件平台使用开源的Linux操作系统；接下来介绍了嵌入式Linux系统开发环境的搭建，制作了根文件系统，移植了Bootloader、Linux内核和相关的驱动程序，并在此基础上开发应用程序：首先基于V4L2接口开发了视频采集程序，并利用多线程技术实现了视频采集和编码的同步；其次阐述了H.264编码关键技术并对编码方案进行了仿真和分析，在此基础上实现了H.264编码器，并重点对其进行了优化；然后论述了H.264码流网络传输的设计与实现，详细分析了H.264码流的RTP封装方法，重点对RTCP网络拥塞控制机制进行了研究和仿真分析。最后进行了系统测试，测试表明：系统运行良好，本文提出的解决方案合理可行，具有较大的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 交通信息检测技术研究现状
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容及安排
• 第2章 系统方案设计和开发环境的建立
• 2.1 系统总体框架
• 2.2 系统硬件平台
• 2.3 系统软件平台介绍及选型
• 2.3.1 系统软件框架
• 2.3.2 操作系统选择
• 2.4 开发环境的搭建
• 2.4.1 交叉编译环境的建立
• 2.4.2 Bootloader 移植
• 2.4.3 linux 内核移植
• 2.4.4 根文件系统的制作
• 2.5 本章小结
• 第3章 视频采集系统设计与实现
• 3.1 视频采集
• 3.1.1 视频采集模块简介
• 3.1.2 摄像头驱动移植
• 3.1.3 V4L2 接口介绍
• 3.1.4 视频采集的实现
• 3.2 视频采集编码的同步
• 3.2.1 多线程技术
• 3.2.2 采集编码同步的实现
• 3.3 本章小结
• 第4章 H.264 编码器的实现与优化
• 4.1 H.264 编码关键技术
• 4.1.1 H.264 编码器结构
• 4.1.2 帧内预测
• 4.1.3 帧间预测
• 4.1.4 整数变换与量化
• 4.1.5 熵编码
• 4.2 H.264 编码方案选择
• 4.2.1 档次选择
• 4.2.2 编码模型测试
• 4.2.3 测试结果仿真分析
• 4.3 编码器的实现与优化
• 4.3.1 编码器的移植
• 4.3.2 编码器参数配置
• 4.3.3 基于优化因子的编码器优化
• 4.4 本章小结
• 第5章 网络传输系统的设计与实现
• 5.1 RTP 协议介绍
• 5.1.1 传输协议的选择
• 5.1.2 RTP 数据包格式及会话过程
• 5.2 H.264 码流 RTP 封装和传输
• 5.2.1 H.264 码流的结构
• 5.2.2 H.264 码流的 RTP 封装方案
• 5.3 RTP 网络传输的实现
• 5.4 RTCP 网络拥塞机制的实现与研究
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统测试
• 6.1 终端模块测试
• 6.2 接收端测试
• 6.2.1 接收功能测试
• 6.2.2 现场与重构视频图像质量测试
• 6.3 交通基站功能测试
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢