車載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

陳炳煌，楊冰冰

(福建工程學(xué)院 電子信息與電氣工程系，福州 350108)

近年來由于汽車倒車、追尾所引起的交通事故頻繁發(fā)生，由此推動了車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于長途客車、公交汽車以及家用轎車，車載視頻技術(shù)也逐漸受到人們的重視。但目前車載視頻大部分還只局限于觀看錄制的電視節(jié)目及車外實(shí)時視頻等，即便能夠查看除此以外的一些重要信息，如：汽車行駛參數(shù)、車內(nèi)外溫度、系統(tǒng)狀態(tài)等，卻必須不斷地切換視頻信號或者只是通過數(shù)碼顯示不易于警示車主。更重要的是視頻傳輸?shù)姆绞蕉际峭ㄟ^有線傳輸，不便于安裝，影響了車內(nèi)的美觀。通過分析目前車載視頻監(jiān)控存在的問題，本文設(shè)計了一種無線視頻車載監(jiān)控系統(tǒng)，使車外視頻信號和車內(nèi)各種數(shù)據(jù)信號能夠同時疊加并通過無線視頻傳輸顯示在監(jiān)視屏上，提高了車輛行駛的安全性能，既節(jié)省了成本又能使車內(nèi)更加美觀。

1 系統(tǒng)的特點(diǎn)和傳輸模式

特點(diǎn)：(1)與有線視頻傳輸?shù)能囕d監(jiān)控系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)采用無線視頻傳輸，這樣就減少成本，同時不會影響車內(nèi)美觀；(2)傳統(tǒng)的車載視頻監(jiān)控，顯示的內(nèi)容只有車內(nèi)外視頻或者字符提示中的一種；而本系統(tǒng)同時具備這兩種功能，實(shí)現(xiàn)字符與視頻疊加同時顯示[1]；(3)具有集成程度高、功能全、低功耗、低電壓、可靠性高且易于拓展等特點(diǎn)；(4)支持接收其他汽車行駛中涉及到安全駕駛參數(shù)的接口；(5)具有視頻通道選擇的功能，可切換娛樂節(jié)目和車載視頻；

無線視頻傳輸發(fā)展的迅速，使無線技術(shù)根據(jù)不同的用途和頻段被分為不同的類別，其中包括藍(lán)牙、Wi-Fi(IEEE 802.11)、Infrared(IrDA)、ZigBee(IEEE 802.15.4)等多個無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而本系統(tǒng)采用的無線視頻傳輸?shù)哪Ｊ绞抢秒娨曨l道的發(fā)射和接收的原理。主要考慮到：(1)在車輛上的無線視頻傳輸?shù)木嚯x較短；(2)必須避免無線頻段之間的相互干擾；(3)目標(biāo)客戶是中檔車，要求成本較低。

因此本系統(tǒng)的無線視頻傳輸模式采用了電視機(jī)的原理設(shè)計，而不采用藍(lán)牙技術(shù)或者3G技術(shù)。

2 系統(tǒng)的方案設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)是一個采集汽車原終端設(shè)備參數(shù)，將不同的參數(shù)信息轉(zhuǎn)化為字符或影像信息，并通過無線傳輸顯示于同一監(jiān)視器上的信號轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)在字符疊加電路[2]、系統(tǒng)控制模塊、無線發(fā)射、無線視頻接收等硬件技術(shù)處理的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用了超聲波測距信號處理算法、小波相關(guān)理論[3]、信號傳輸算法等軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“一屏顯多參”的功能[1]，系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖Fig.1 System diagram

2.2 無線視頻硬件電路的設(shè)計

本系統(tǒng)其他硬件電路已在文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)描述，故本文主要介紹無線視頻硬件電路的設(shè)計思路，詳細(xì)框圖如圖2所示。

圖2 無線視頻硬件電路框圖Fig.2 Wireless video hardware diagram

2.2.1 前端視頻采集發(fā)射

前端是由專用車載攝像頭和無線發(fā)射機(jī)組成，主要實(shí)現(xiàn)視頻信號的采集和發(fā)射。攝像頭采用打孔式通用型后視攝像頭(帶標(biāo)尺)，電源通過倒車燈引入。攝像頭的鏡頭視角為150°，圖像傳感器采用的高清彩色專用芯片，可以保證輸出的信號清晰。

無線視頻發(fā)射電路是利用小功率電視發(fā)射機(jī)的原理設(shè)計的，如圖3所示，采用日本 NEC公司生產(chǎn)的調(diào)制器集成電路PC1507作為調(diào)制芯片。圖像信號從插座P2輸入，再經(jīng)電位器RP2調(diào)整為合適的電壓后，由電容C9耦合至PC1507的第16腳進(jìn)行圖像信號的箝位與白電平限幅處理，后與內(nèi)置的副載波振蕩器或外置的圖像載波信號實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制，視頻信號從PC1507的15腳輸出，再經(jīng)帶通濾波器濾波后，輸出所欲發(fā)射頻道的視頻信號(圖像信號被載頻為f0MHz所調(diào)幅，伴音信號被載頻為fSMHz所調(diào)頻)。

圖3 無線視頻發(fā)射電路原理圖Fig.3 Wireless video transmitter circuit diagram

此時輸出的視頻信號的功率比較弱，不易于接收且發(fā)射的距離很短。因此需要在視頻發(fā)射前對視頻信號進(jìn)行放大處理。放大電路主要是采用三極管對信號進(jìn)行放大。三極管VT1是緩沖放大兼帶通濾波，VT2調(diào)諧回路諧振頻率為(fS+f0)/2(MHz)，帶寬為8MHz，讓本頻道的視頻信號通過，其余信號被抑制掉，達(dá)到帶通濾波的目的。三極管 VT3、VT4、VT5組成參差調(diào)諧放大，輸出功率大于120mW，視頻信號從插座輸出接入到天線發(fā)射出去。

同時為避免無線頻段容易出現(xiàn)互相干擾的現(xiàn)象，系統(tǒng)選擇在Z-6頻道，圖像的頻率為155MHz，可以有效的避免信號的干擾。

2.2.2 后端視頻監(jiān)控

后端視頻監(jiān)控主要由無線視頻接收電路、字符視頻疊加器和液晶監(jiān)控屏。

電路如圖4所示，由高頻調(diào)諧器輸出的38MHz的圖像中頻信號，輸入到中頻通道處理電路。中放電路采用PC1366集成電路。PC1366集成電路內(nèi)含四級中頻放大、AGC、視頻檢波等電路。該集成電路的作用是放大38MHz的圖像中頻信號，對圖像中頻信號進(jìn)行檢波處理，產(chǎn)生全電視信號。將中頻信號經(jīng)前置中放VT1放大后，再經(jīng)聲表面濾波器送至PC1366的8腳和9腳，中頻信號經(jīng)四級中放電路放大后，送至同步檢波器，由同步檢波器檢出視頻信號。

圖4 無線視頻接收電路原理圖Fig.4 Wireless video receiver circuit diagram

最后將從中放檢出的視頻信號輸入到字符視頻疊加器中，實(shí)現(xiàn)對視頻的疊加處理。將系統(tǒng)采集的溫度、距離以及胎壓等信號，疊加在視頻上。最終的視頻信號通過終端屏幕顯示。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)在車載視頻字符疊加技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了無線視頻的傳輸模式，經(jīng)過試用，該無線視頻字符疊加系統(tǒng)工作可靠，響應(yīng)時間快，通過無線傳輸?shù)寞B加字符圖形清晰，距離和溫度數(shù)字測量顯示準(zhǔn)確。同時在系統(tǒng)的視頻通道具有選擇性，可以通過按鍵選擇車尾的視頻信號或娛樂的視頻節(jié)目，具備娛樂和安全警戒功能，具有很好的應(yīng)用前景和使用價值。

[1]陳炳煌，羅大庸.基于MB90092的視頻字符疊加技術(shù)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2008(2)：69-70.

[2]宋傳明.車載視頻系統(tǒng)中字符疊加技術(shù)的應(yīng)用[J].廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005(3)：202-205.

[3]吳賽燕，楊輝.超聲波測距信號處理算法研究[J].福建電腦.2009(3)：73-74.