车载监控系统漫谈

    随着车辆数量和保有量的不断增加，进而引发的各类社会问题也困扰着“汽车人”。如何有效应对这些问题，实施必要的监控措施无疑是最直接和高效的方案。而由此带来的GPS和车载监控市场的兴起也就势在必行。 

    生机勃勃的中国汽车市场

信息时代的高效互通使得我们的这个世界不断地“扁平”化了。而与人类生活息息相关的衣、食、住、行等方面无不承载着这个时代带来的巨大变化。在生活水平不断提高的同时，庞大的中国汽车市场所展现的巨大商机无疑将吸引全球众多的目光。 

    据不完全统计，截至2007年上半年，中国大陆机动车保有量为152807598辆。其中汽车有53558098辆。持有驾驶证件的汽车驾驶员有1279701人。中国汽车市场的家庭化乃至个人化已经成为必然的趋势。汽车将不仅仅是女士们择偶的首要条件之一，甚至有人戏称其为现代家庭必备的“大件家具”。

    为什么需要车载监控

    随着车辆数量和保有量的不断增加，进而引发的各类社会问题也困扰着“汽车人”。 

    对于个人车主们来说，居高不下的汽车（或配件）失窃事件无疑是一场场噩梦；遭遇事故时，普通消费者也期盼能客观地记录下影像材料，以免除当事人的担心；针对出租车司机的恶性案件，令众“的哥”闻者色变；而在我们为交通事故造成的堵车事件怨天尤人的时候，更加头痛的人是交警和保险公司；公共交通的安全问题无疑也随时牵动着市政官员的神经。 

    如何有效应对这些问题，一直是专家和学者们讨论的话题。而在各种千奇百怪的解决方案之中，实施必要的监控措施无疑是最直接和高效的方案。而由此带来的GPS和车载监控市场的兴起也就势在必行。

    车载监控方案

    朴实无华的汽车“黑匣子” 

    就如同飞机上使用的“黑匣子”，此类车载设备主要应用于特种用途车辆和长途大巴上。数字存储技术的迅猛发展，使得其得以大展拳脚，由于用于存储长时间的图像数据，使用大容量硬盘是该类设备的特点。与普通DVR设备不同的是此类设备没有即时输出图像的需求，而需要使用其他途径进行图像传输。如今，小型化、安装简便、面向普通消费者的驱动器、记录机也已投入市场，存储方式变为更加小巧的SD卡；另外，麦克、操作开关内藏于机体，提高了安装性。此类设备可以用朴实无华来进行描述，没有显示解码需要的“面子”，其重要性体现在可靠性和稳定性上。但供电和抗震一直是困扰其应用的主要障碍。 

    “舍本逐末”的车载广告机 

    与名不见经传的车载“黑匣子”相比，车载广告机更加艳丽而夺目。由于运营情况不同，此类设备一般由广告运行商来经营并免费安装。其所附带的监控和安防功能通常被作为吸引公交公司或长途运输公司安装其设备的筹码，广告上的获利才是运营机构的最终目的。因此，其安防功能反倒成了“副业”。此类设备具有解码功能，能够实现播放存储在硬盘中的数据。但是由于增加了系统的复杂度，也相应带来了稳定性的降低。有过乘坐公交汽车的人对此深有体会。相信随着固态存储技术和更先进的视频压缩算法如H.264等技术的发展相信能很好地解决这个问题。 

    大行其道的Double-G（GPS、GPRS） 

    GPS网络式防盗系统是一种市场广泛流行的防盗产品。车载GPS系统与监控中心通过无线网络连接，定位准确，主动报警，在车辆被偷之前能够主动通知车主。即便车辆被偷走，该装置也能够协助警方探测出车辆的下落，很快便可以找回失窃车辆。另外，在夜间能够自动识别警情并提醒车主。但是，虽然用户能随时知道汽车的位置，还是无法看到汽车现场的情况。GPS+图像监控的安全控制平台，在满足原有监控图像传输的需求同时，可以根据用户的需要随时升级许多其他的新功能。在全球定位的同时，通过传输照片对车内进行实时监控。摄像头会按照一个固定的频率对车内的情况进行拍摄，并将所拍数据存入到硬盘，闪存或SD设备中。通常，存储内容会被新拍下的内容所覆盖。如果遇到紧急情况，摄像头就会加快拍摄速度，并对拍摄内容进行保存和及时地发送。这种技术已经与车载媒体播放器相融合，广泛应用于城市的出租车管理系统中。 

    同时，在现有的很多此类产品当中使用GPRS作为信道来进行图片或图像的传输，CDMA和EDGE的传输方案也有使用。同时，不排除热得发紫的三G技术进入该领域。 

    H.264算法助力车载视频监控 

    为了能够更有效地获得事故或紧急状态下的真实情况，便于公安部门取证，单一的拍照已无法满足日益增加的需求，而图像压缩算法本身，需要一定的无线网络带宽来承载。如广泛应用于传统监控市场的MPEG4编解码算法，对CIF图像要求，至少需要384K的带宽才能记载实时的图像，而基于目前搭建的无线网络，该带宽是无法承载的。这也成为无线视频车载监控发展的瓶颈。 

    H.264算法的出现使得高带宽实时录像+低带宽无线传输的产品成为可能。依托压缩率高，适合无线网传的H.264视频编码技术，能在32K的带宽下实时地传送车上画面，并且在有限的车载存储介质上保留时间更长，质量更高的图像。在相同的重建图像质量下，H.264比传统的MPEG-4节约50%左右的码率。同时，H.264在设计之初就考虑到了在不同网络资源下的分级编码传输。H.264具有较强的容错能力，在质量不稳定的网络环境中，可以得到比MPEG4编码视频更好的质量。因其更高的压缩比、更好的IP和无线网络信道的适应性，便在车载视频通信和车载存储领域得到越来越多的关注。新型车载无线视频监控系统根据具体车型的不同，分一路/两路/四路等多种产品形态，均能实现H.264算法的双码流功能，即本地录制DI或CIF格式的清晰录像，并通过CDMA/EDGE方式无线传输清晰度或帧率较低的H.264实时图像到控制中心。并且通过警前录像功能，可以将突发事件前后的最真实情况还原在黑匣子中。同时值得关注的是，H.264获得优越性能的代价是计算复杂度增加，据估计，编码的计算复杂度大约相当于H.263的3倍，解码复杂度大约相当于H.263的2倍，给算法的应用产品化带来难度。

    车载监控方案实例

    下面以海思半导体的多媒体网络处理芯片Hi3510为例介绍一种4路实时视频车载方案。该芯片是一颗已广泛应用于可视电话、网络摄像机、网络视频服务器及数字可视对讲等产品的SOC。它的特点是以硬件方式来实现复杂的H.264算法，并在其ARM926核的Linux操作系统上为车载监控设计了一套较完整的单路/多路方案，有效地简化了设计者的开发难度和产品上市时间。下图是标注信号处理流程的最小应用系统。基于该系统的产品已经在城市公交系统中得以应用和实践。 

    图像采集部分为装载在大巴车辆内外的4个摄像头和音频Mic，采集后的信号送入前端的图像音频合路芯片，被封装成标准的BT.656格式和I2S方式，送入3510主芯片。其中，4路实时的音频数据被合成为一路I2S接口接入。主芯片对4路不同的视频分别进行H.264的实时CIF编码压缩和G.726的语音编码压缩，压缩后的码流进行音视频的复合，并存入硬盘。同时可将其中任意一路实时地通过无线模块传输到监控中心。带宽控制在32k以内，可以每秒传送5帧的CIF图像。而清晰的实时数据被记录在本地的存储介质上。车辆同时配备GPS导航模块，监控中心通过电子地图对车辆的实际位置一目了然，并能有效地进行控制。 监控中心也可以实时浏览和切换每辆车上的摄像头，了解客流情况和安全情况。系统也可以将录制好的音视频码流通过主芯片解码，DA转换后，再现在车内显示屏上。 

    主芯片上有着丰富的接口，可以根据不同类型的车辆应用，选择不同的存储介质，如硬盘，存储卡或U盘。也可以将多种告警信号和云台控制信号接入。并且，通过变化前端的AD芯片或者采用多芯片之间的网络级联方式，实现单路/两路/四路/CIF及D1格式的车载实时监控系统。并且，由于内部使用ASIC结构来实现编解码，使得使用者能够更加充分地利用Arm9芯片资源来实现更多的附加功能。很多先前在车载领域成熟的应用可以方便地移植到此系统中来。

    结语

    汽车电子市场是否能成为下一个杀手级应用，目前还难以肯定。但是从目前发展的情况来看市场产品还没有实现有机地整合和固有的模式，仍存在很多难以确定的因素。这些方面与其说是困难不如说是一种机遇。在行业市场还没有完全定型的情况下做市场的领跑者将带来更大的利润。