基于CDMA2000-1X的无线视频监控系统的研究与实现

论文摘要

为了满足对难以布线的无人值守设备进行远程监控的需要,本文提出并设计实现了一种基于CDMA2000-1X网络的无线视频监控系统。系统融合了嵌入式系统、无线网络、视频编码等多项快速发展中的技术,实现了视频图像的远距离无线传输,并克服了传统监控系统需要复杂连线的局限性,能够广泛地应用于多种行业的远程监控中。硬件方面,以基于ARM920T核的AT91RM9200微处理器为核心建立了监控终端的嵌入式控制平台,并为监控终端设计了CDMA接口电路和视频、温度采集模块。处理器通过CDMA接口电路连接CDMA网络,并建立与监控服务器的数据通道,以传输采集的视频流和温度监测数据。CDMA接口电路采用了中兴公司的CDMA模块MG815+,视频采集模块则采用了视频编码芯片IME6410实现MPEG-4编码。软件方面,首先在微处理器上移植了Linux操作系统,并在嵌入式Linux环境下编写了各硬件模块的驱动程序。然后在驱动程序的基础上设计了读取视频流、PPP拨号、网络通信等应用程序模块,实现了监控终端所必需的各项功能。服务器端是一台接入Internet并具有固定IP地址的计算机,为其所设计的软件实现了控制命令的发送、数据包的接收和处理等功能。经测试,系统运行正常,较好地实现了各项设计目标,从而证明了本文的设计方法是可行的。该系统为高压输电线路、油田油井等设备的远程视频监控提供了一种可靠的解决方案,具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 远程监控系统现状
• 1.1.2 视频监控系统现状
• 1.1.3 课题的提出
• 1.1.4 课题的研究意义
• 1.2 论文的主要内容
• 1.2.1 系统整体结构
• 1.2.2 主要工作内容
• 1.3 论文的结构安排
• 1.4 本章小结
• 2 监控终端的平台设计
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.1.1 嵌入式系统的定义及组成
• 2.1.2 ARM 处理器
• 2.1.3 嵌入式Linux 操作系统
• 2.2 硬件平台设计
• 2.2.1 AT91RM9200 微处理器
• 2.2.2 硬件平台整体结构
• 2.2.3 核心板设计
• 2.2.4 扩展板设计
• 2.3 软件平台设计
• 2.3.1 软件平台的设计内容
• 2.3.2 建立开发环境
• 2.3.3 固化启动加载程序
• 2.3.4 裁剪Linux 内核
• 2.3.5 制作文件系统
• 2.3.6 设备驱动程序
• 2.4 本章小结
• 3 CDMA 网络接口设计
• 3.1 CDMA 网络简介
• 3.1.1 CDMA 的基本概念及特点
• 3.1.2 CDMA 技术的演进
• 3.1.3 CDMA2000-1X 网络结构
• 3.1.4 CDMA2000-1X 分组数据业务
• 3.2 相关通信协议
• 3.2.1 TCP/IP 协议
• 3.2.2 PPP 协议
• 3.2.3 PPP 链路工作过程
• 3.3 CDMA 模块选型及接口设计
• 3.3.1 CDMA DTU 简介
• 3.3.2 AT 指令概述
• 3.3.3 模块接口板设计
• 3.3.4 CDMA 网络连接过程
• 3.4 本章小结
• 4 视频采集与处理单元
• 4.1 MPEG-4 视频编码标准简介
• 4.1.1 视频编码标准
• 4.1.2 MPEG-4 标准及其主要特点
• 4.1.3 颜色空间及MPEG-4 的图像格式
• 4.1.4 MPEG-4 标准的核心思想和关键技术
• 4.2 编码芯片
• 4.2.1 MPEG 编码芯片
• 4.2.2 IME6410
• 4.2.3 SAA7114
• 4.3 视频单元的硬件连接
• 4.3.1 视频单元总体结构
• 4.3.2 IME6410 外接SDRAM
• 4.3.3 SAA7114 与IME6410 的连接
• 4.3.4 IME6410 的主机接口
• 4.4 本章小结
• 5 监控系统实现与测试
• 5.1 硬件体系
• 5.1.1 监控终端的硬件连接
• 5.1.2 温度采集单元
• 5.1.3 视频单元与控制平台的连接
• 5.2 软件体系
• 5.2.1 温度采集的软件设计
• 5.2.2 读取MPEG-4 视频流的软件设计
• 5.2.3 通过CDMA DTU 建立PPP 连接
• 5.3 网络通信
• 5.3.1 总体设计
• 5.3.2 数据格式的约定
• 5.3.3 网络通信的软件流程
• 5.4 系统测试
• 5.5 系统的补充设计——监控终端维护代理单元
• 5.5.1 Xmodem 协议及其实现
• 5.5.2 Kermit 协议及其实现
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录