矿山多媒体应急通信系统软件设计

论文摘要

本课题来源于国家安全生产监督管理总局的矿山多媒体应急通信系统研发任务,主要任务是进行第二代矿山多媒体应急通信系统的软件系统开发和测试工作,主要包括视频采集（包括显示和传输）、多方通话、信息记录及回放等问题。同时,该软件所取得的技术成果也可以应用到其他应急通信或信息采集系统中。论文从分析矿山应急通信的特点和需求入手,结合第二代矿山多媒体应急通信系统的硬件环境,确定了软件的功能需求为视/音频多媒体通信以及信息的记录和回放,并根据其功能需求提出软件应具备视频处理、多方通话、信息记录和数据回放这四大主要功能模块。研究了MPEG-4视频压缩算法的原理和实现方法,并成功的运用到软件的视频信号处理模块中。出于对系统硬件能力和便携性的考虑,又经过对多种网络通信和传输软件的研究,论文提出了一种最新的多方通话解决方案。这一方法最大的创新就是摒弃了传统多方通话软件的独立服务器这一要求,大大提高了系统利用率。同时,论文研究了语音激活检测技术的原理和实现方法,并将其运用到多方通话软件的开发中。这一运用大大节省了系统资源和带宽。此外软件系统还具备一些其他附属功能,如对USB接口和串口的支持、对硬件按钮的控制和对电源的检测等。本课题在完成软件系统研究和开发的同时,实现了其在嵌入式Windows系统中的移植和实际应用。这就更加拓宽了软件的应用领域。经过测试,软件系统完全达到了第二代集成化矿山多媒体应急通信系统的要求。在实际测试中,现场记录仪和井下基地之间有效通信距离为1000m;井下基地与井上指挥中心之间的有效通信距离为5km;视频的传输分辨率超过CIF分辨率,达到了640×480;多方语音通话质量达到了普通电话的水平;可以进行所有记录信息的同步回放。整个系统在运行时的系统占用率不到10%,并且只占用2.5M左右的系统内存。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 项目研究的背景及选题意义
• 1.2 国内外发展情况介绍
• 1.3 论文工作及安排
• 1.3.1 论文所完成的工作
• 1.3.2 论文章节安排
• 2 硬件系统平台
• 2.1 第一代矿山多媒体应急通信系统
• 2.2 第二代矿山多媒体应急通信系统
• 2.2.1 系统主要模块
• 2.2.2 系统改进
• 3 软件系统总体设计方案
• 3.1 矿山应急通信的特点和要求
• 3.1.1 矿山通信的特点
• 3.1.2 矿山救援对应急通信系统的要求
• 3.2 软件需求分析
• 3.2.1 软件运行环境
• 3.2.2 软件系统需求分析
• 3.3 软件系统主要模块总体设计方案
• 3.3.1 视频处理模块设计方案
• 3.3.2 多方通话模块设计方案
• 3.3.3 记录模块设计方案
• 3.3.4 回放模块设计方案
• 4 软件系统详细设计
• 4.1 网络模块详细设计
• 4.1.1 TCP/IP 协议研究
• 4.1.2 网络模块流程
• 4.2 视频处理模块详细设计
• 4.2.1 MPEG-4 算法研究
• 4.2.2 视频采集功能的实现
• 4.3 多方通话模块详细设计
• 4.3.1 主要相关技术研究
• 4.3.2 新型多方通话解决方案
• 4.3.3 语音激活检测（VAD）技术研究及应用
• 4.4 记录模块详细设计
• 4.5 回放模块详细设计
• 4.6 系统配置模块
• 4.7 用户界面模块详细设计
• 4.8 固件控制设计
• 5 软件系统测试
• 5.1 软件运行平台的构建
• 5.1.1 嵌入式Windows XP 的安装与设置
• 5.1.2 硬件驱动的安装
• 5.2 软件整体测试
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录