互联网+信息技术服务Word格式.docx

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☑创意组□初创组□成长组

类别

□“互联网+”现代农业□“互联网+”制造业

☑“互联网+”信息技术服务□“互联网+”商务服务

□“互联网+”公共服务□“互联网+”公益创业

项目主持人及成员

主

持

人

所在学校

毕业时间

学历/学位

所学专业

2017年7月

本科/学士

电子科学与技术

成

员

航

马金龙

黄金涛

帅

指导教师

性别

职务/职称

研究方向

亚辉

女

教师

一、项目简介（500字以）

该作品设计用于GPS自主导航智能车远程视频监控。

可作为一种远程监控装置，通过GPS全球定位系统和无线局域网络进行远程位置检测和视频传输，并可以通过对GPS和传感器的数据的处理进行自动行驶。

在无线局域网，智能车（服务器端）进行视频采集和路况信息采集，客户端访问服务器端的IP，可实时显示智能车采集的视频信息和位置信息，用户在网络应用的交互界面可实时控制智能车的行驶。

在无线局域网覆盖不到的地方，智能车的处理器可通过对GPS、超声波和陀螺仪等传感器的数据进行算法处理，从而实现自主导航行驶，并可以同时将摄像头采集的视频信息存进SD卡中，实现对户外网络覆盖不到的地方的监控。

由于该智能车的实时性可数据可靠性，可在复杂的环境中进行探测，为人们的生活带来了很多便利。

其实际应用领域如下：

1.医院市场：

安防系统作为智能化系统的一个部分，正在医院的日常管理中发挥着越来越重要的作用。

随着平安医院建设的不断走向深入，给广大安防企业带来了巨大的发展机遇。

卫生部的统计数据显示，我国有20多万家医疗机构，在“十一五”期间，80%的医院对其安防系统进行了改造，其中70%的医院完成了部监控网的改造。

随着大量的医院建新分院，大医院合并小医院等改扩建工程的持续展开，使得医院对安防产品的需求规模不断扩大，由此可见国医院安防市场将是一个无限庞大的市场。

现在，医院的安防系统不仅仅满足于安防需求，而是提升到了对医院的管理、医疗、服务之上，这就需要将安防系统与医院的业务紧密结合起来，如医院的病房呼叫、互动式手术教学、远程医疗会诊等，可以与现有的安防系统进行对接，通过高清网络系统实现音视频的传输、对讲、报警等功能，这将是医院安防应用市场发展的一个必然趋势 

2.监控市场：

由于本小车搭载了无线的视频传输系统，所以它可以作为一个“活”的监控系统。

在当今的许多大小型企业、社区、学校等的安全监控中都是使用定点的监控系统，这使得很多地方都不能得到很好的监控，假若要实现全面的监控，就得在各个角落都装上监控系统，在经济上这显得多么的浪费，而在应用上这又显得多么的不灵活。

而小车搭载无线视频传输不仅可以实现灵活的全面监控功能，而且还可以为企业、社区、学校等节约开销。

假若对其车型扩大化，他将可变成一个机器“保安员”，我们可以控制其在企业园区、社区、校园等围进行日夜的监控，让它起到保卫人民的生命财产与人身生命安全作用。

显然，这活的监控系统的运用，将会为人们生活带来很多的便利，这也将使它更加的为人们喜爱，市场需求必将增大。

3.探险市场：

在探险方面，由于我们对未知空间的探索和侦察工作会存在一定的危险性，如果通过我们人类亲身去探索，那将可能造成不必要的损失，有时甚至危机到生命的安全问题，则我们可以通过无线小车的远程操作，对路况进行实时的探测和危险的评估，让其充当着一个打前锋“侦察兵”的角色！

让人们在未知领域的探索和研究中，可以把成本和危险降至最低。

而且小车搭载的无线视频传输，不仅可以实时地采集图像信息，而且还可以在接收端存储起来，这使得探索的数据采集显得更为详细和方便。

这样用低成本的科技工具处理大事情，这不仅显得效率高，而且还可以为人们免去不必要的损失。

总的来说，无线控制小车搭载无线视频传输功能用途非常的广泛以及它的设计成本低而实用，使得它需求状况显得非常的好。

随着科技的进步，人类很多东西都已经向着智能化这一步走，用机器人劳动替代人类的体力劳动，这是科学家们很早就提出来的假想，这样的智能化发展，这将大大的提高了人类的经济效益，加大了人类社会的发展步伐。

特别是机器人“保安员”这一方向的发展，更是体现了人类社会智能化这一特色。

而且它的用途不仅仅是以上几种，其用途还有很多。

又随着当今科技的不断发展，此设计也将不断的跟随科技的进步而不断的完善，使它的功能更加强大，给人们的生活带来更多的好处，使之成为深受人们喜爱的科技“宠物”。

智能视频监控技术能够可靠地、有效地完成对重要场所的监视保护任务，从而备受人们的关注。

随着计算机技术、硬件技术与通信技术的飞速发展，视频监控技术也得到了不断地发展。

而随着越来越多技术被应用到监控领域中，监控技术目前的发展也开始向着数字化、智能化的方向发展。

二、项目实施背景

智能视频应用围极为广泛，主要包括军事、交通、银行以及商业等部门。

视频监控技术在21世纪得到迅猛发展，这与硬件技术、计算机技术以及通讯技术的发展有密切的联系。

运动目标检测与跟踪是智能视频监控系统中令人印象最为深刻的部分。

其有利于对监控视频中的容进行数据分析，分析结果可靠性更高。

1.视频监控系统的基本应用概述 

　　随着社会发展的提速，传统的监控技术已经无法满足人们对监控的严格需求。

所以在目前我国的视频监控技术发展进程中，视频监控系统的应用也开始朝着高科技化进军。

利用远程监控技术，可以更为便捷地进行信息的攫取，更有利于公共场所的监管，提升公共场所监管的安全性。

比如在日常生活中，我们常常可以看见一些重要的交通枢纽如：

机场、火车站、汽车站等人流多的区域进行监控设置，这些监控设备的配置是为了更好的对公共场所进行监控管理，通过视频监控的模式进行社会公共秩序的维护。

2.智能视频监控技术研究现状 

　　2.1视频监控由传统向现代转变 

　　传统的视频监控基本上是模数与模拟交叉使用进行监控的，支持D1、CIF格式的图像分辨率，而现在正在普及的现代化视频监控大都是智能化、全数字化的，分辨率正在向数字电视中的高分辨率格式发展。

我们现在社会出现了越来越多的高清视频监控，这一趋势是不可阻挡的。

视频监控原本是警方在案件发生后用作取证的，而现在更多的具有预警功能。

目前越来越多高速上的移动、无线传输方式也被智能监控应用。

综合观之，安防行业视频监控系统融合无线、高清、智能以及IP等技术已经成为一种趋势。

　　2.2视频监控技术的发展经历了几个阶段 

目前视频技术的发展已经进入到以pc端多媒体监控时代，也就是我们常说的嵌入式视频服务器监控时代，又被称为是智能视频监控。

在这一代的监控技术发展的进程中，主要是借助一些电缆、光缆以及摄像头、摄像机等技术来进行视频的录制。

这种监控主要适用于短时间、小围的视频监控开展。

随着社会的进步和发展，监控技术的发展进入到硬盘录像机时代。

这一阶段的视频监控将计算机技术融入其中，从而促使监控技术增加了人性化的特色。

而今我们所使用的监控

技术也就是前面所提到的智能化监控技术。

这种技术不受时间、地点、空间的限制，是通过数字信号技术进行视频监控的智能化监控技术

3.智能视频监控技术新发展　　

3.1向网络化、数字化、智能化发展　　

随着科学技术的发展视频监控在短短的几年也得到迅猛发展，目前发生质的飞跃，向着网络化、数字化、智能化方向发展。

监控系统功能日趋得到完善，结构也变得庞大而复杂。

系统复杂，表面上看似功能已经得到满足，实际上在实践中存在许多问题。

即使各种数字、模拟、视频、服务器、信令以及非标的异构的子系统已经实现了重叠、堆积，各个必备软件已经齐全，但有关图像调用、保存、维护等需求仍不能得到好的满足，这与建立监控系统的原始目的是相悖的。

系统规模越大，问题就会越突出，最终有可能导致整个系统不受控制。

监督系统的网络化、数字化、智能化发展能够恰当的解决此类问题，监控系统智能化有利于结合其他传感器、安防手段，促进联合多方位监控。

互联网已经渗透到生活的各个部门，监控系统也是如此，监控系统的网络化、数字化已经成为时代发展的要求。

3.2高端控制工作台与显示大屏投入应用　　

大型监控网络的监控点多，其必须保证使用者能够随时查看想要提取的录像，保障图像高清，实现重点监控。

因此监控网络所支持的收敛比要高，就是将多个监控点的录像在一个或者多个屏幕上层叠放映。

传统的监控网络所提供的实时监控码流是基于UDP的，这种情况下在高收敛比的影响下实时流被反复利用，图片清晰度会严重下降，同时也可能会出现延迟，实时性差，不能满足现实需要。

所以在实时性与高质量高收敛比之间很难达成平衡，所以最好能够在让监控终端实现只需一次编码便可实现全网使用的实时流，并且其图像质量并不会受到高收敛的影响而有所降低。

高端先进的大屏显示对于应急指挥系统以及大型监控中心来讲是必不可少的，同时也需要高端的控制工作台。

三、项目研究与实施的基础条件

项目组成员多次参加TI杯电子设计竞赛、挑战杯创新设计大赛、全国教育机器人、大学生创新创业训练项目，并且在此过程中获得过优异的成绩。

其中航在2015年期间分别获得科技大学“仪器杯”一等奖、二等奖和三等奖，科技大学大学生创新创业大赛特等奖，全国电子设计大赛省“TI杯”一等奖和二等奖，全国电子设计大赛“瑞萨杯”国家二等奖和VEX全国智能车大赛国家二等奖，全国教育机器人大赛一等奖和二等奖等。

同时也拥有一些电子技术知识和电路技巧，在系统设计与机械模型的制作方面具有非常丰富的经验。

目前成员针对网络通信、无线视频传输和机电控制，具有了深刻的了解，初步设计出了无线智能小车基本模型，无线视频传输已经在ok6410嵌入式开发板上测试通过，小车的车体经过精心设计也已基本成型。

在此基础上，我们将以stm32为核心控制板控制小车自主运行和底层数据处理，以ok6410为服务器搭建局域网实现无线视频传输和智能导航，而核心控制板与stm32之间利用串口进行数据交互，以实现对项目的设计要求。

四、项目优势（新颖性、先进性、独特性、竞争优势）

1.成本低

使用远视视频监控单机系统，用户不需要额外配置专用电脑和设备，电脑不需要24小时开机，耗电量低。

除初始购机费用外，使用费仅为手机上网费、网络摄像机上网费（可与家庭宽带上网共用）和少量服务费。

2.灵活性高

用户可以通过互联网进行异地监控，有别于传统的只能在固定机房进行监控。

更有强大的手机互动功能，通过手机客户端、手机浏览器、手机短信，用户可时刻接收报警信息和观看监控图像，在最短的时间获取自己最关注的监控信息，实现完全意义上全天候的监控。

3.可靠性高

传统监控系统多数没有远程报警功能，用户不能在第一时间获得警情，从而延误事件处理的最佳时机；

部分监控系统虽然具备远程报警功能，但是用户不能及时查看监控场所的情况（例如系统不具备远程电脑客户端软件，或用户身边无可上网电脑），如小猫小狗等触发误报警的时候，因用户不能在第一时间看到监控图像而虚惊一场，不仅浪费用户的时间和精力，而且还造成在真正有警情的时候麻痹大意。

而远视视频监控单机系统，只要用户的手机正常，就可以在第一时间收到报警信息，可以在第一时间查看监控图像，可以第一时间判断是否误报并作出决策。

4.部署快速、方便

智能网络摄像机一体化设计，只需要插上电源、连上网络，默认不做配置或简单配置，即可正常工作。

用户可根据需要采用有线或无线的方式安装。

不需要在监控场所配置电脑，远程监控电脑不需要24小时开机。

监控操作软件人性化设计，易学易用。

5.系统稳定，便于维护

用户仅需维护网络摄像机的电源和网络环境；

后台复杂的加密认证、录像存储、报警处理等，均由专业服务器在电信专业机房完成，电信专业机房24小时专人值守、具备大容量备用电源等。

杜绝传统监控的停电、电脑病毒、采集设备损坏、人为干扰破坏等问题。

五、项目实施方案

5.1方案概述

本项目系统原理图如图1所示

图1系统原理图

5.2无线视频传输的设计

1、TCP/IP协议栈

视频模块程序设计中，除了完整的视频采集和压缩，还需要传输实时视频信号、供用户访问、查看和显示。

本系统设计的无线数据传输是对控制信号以及视频信息的传输，是基于TCP/IP协议进行传输。

在服务器一侧，TCP/IP协议的主要应用是接收远程客户端的各种请求，并且负责与远程客户端建立和取消连接，将客户机的需求的数据传到远程客户端。

对于用户来说，TCP/IP协议的主要应用是与客户端建立连接，接收或取消数据数据信息。

TCP/IP协议被称作国际互联网基础协议，是一种协议套件，部包括TCP和IP两种协议。

TCP/IP主要包括四层结构分别是网络接口层、互联网层、传输层和应用层。

在按照TCP/IP网络传输协议的基础上，本系统采用的是Socket线程循环。

Socket套接字是在基于Unix文件描述符的基础上用于其他机制进行的通行的一种方法，发送端将要发送的数据信息写入嵌套字结构中，接收端用来接手嵌套字的数据信息，这样的方式有利于实现不同主机之间同步通信。

根据与本地嵌套字连接目标的方式可将参数分为三种:

通信对象、IP地址与端口号、以及传输协议等，通过判断这三种参数就能识别各网络之间连接通信的进程。

在进过路由器初始化进程后，根据创建特定的IP与端口号进行绑定连接，与连接对象进行通信。

2、图像处理-MJPG解压算法

通过MJPG解压算法和TCP/IP网络协议实现视频流的采集和传输；

通过多线程编程实现视频传输和控制命令同时实时进行；

通过对GPS数据处理和算法调试进行GPS自主导航；

通过WEB网络应用在地图上实时显示位置信息。

mjpg-streamer是用于从webcam摄像头采集图像，把他们以流的形式通过基于TCP/IP的网络传输到浏览器端，如火狐、Cambozola和VLC播放器等。

它可以利用某些webcam的硬件压缩功能来降低服务器CPU的开销。

为嵌入式设备和一些常规服务器提供一个轻量且更少CPU消耗的方案。

在其源代码中主要围绕linuxv的V4l2接口（注意低版本核不存在V4l2接口因此无法使用）、socket网络编程、多线程编程。

3、客户端界面

本项目中使用网络应用代替app应用，因为网络应用可以跨平台，且不受终端硬件的差异的影响。

网络应用程序是一种使用网页浏览器在互联网或企业部网上操作的应用软件。

是一种以网页语言（例如HTML、JavaScript、Java等编程语言）撰写的应用程序，需要通过浏览器来运行。

网络应用程序风行的原因之一，是因为可以直接在各种电脑平台上运行，不需要事先安装或定期升级等程序。

5．3GPS自主导航和自主行驶的设计

1、GPS自主导航

该研究基于GPS的车辆自主导航，车辆自主导航的主要功能是定位功能和导航功能.该智能车采用模块化方法确定了车辆自主导航的体系结构:

电子导航地图数据的组织和管理模块；

导航信息的获取和分析；

导航信息的显示；

电子导航地图的显示;

电子导航地图的查询；

电子导航地图的数据结构和制作;

2、基于GPS和运动传感的自主行驶

该研究在GPS自主导航的基础上，利用GPS模块采集到的位置信息，对数据进行处理并且与预设路线数据进行比对，从而得出一条最优路线，实现智能车的自主行驶。

并且利用陀螺仪和加速度计等运动传感检测智能车的运动姿态从而得出即时的地形信息，从而自动控制车的行驶速度，实现功耗最小化控制。

同时利用超声波等传感器模块进行避障，实现智能车的安全行驶。

在这里，大幅提升GPS测量精度的是差分GPS测量技术。

相比传统的GPS技术，差分GPS测量会在一个测站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的观测量或一个测站对一个目标的两次观测量之间进行求差，目的在于消去公共的误差源，包括电离层和对流层效应等。

由于GPS定位精度有限，所以在这里使用惯性导航技术与之相辅相成。

它采用陀螺仪、加速度计作为惯性传感器，不间断采集载体的瞬时加速度、瞬时角速度和旋转角度，以牛顿力学三大定律为理论基础推算载体的运行速度和运行轨迹，通过不断的实时计算得到载体位置信息。

六、预期成果

（1）系统预期可实现的功能性能和技术指标：

1.通过MJPG解压算法实现无线视频采集和传输（15dps）；

2.动态图像捕捉追踪；

3.GPS定位信息通过WEB网络应用在地图上显示（误差5米）；

4.局域网远程控制和视频传输（TCP/IP协议）；

5.GPS自主导航；

6.在客户端实现跨平台网络应用，并兼容不同硬件，实现兼容视图的web应用。

（2）未来实际开发中可能出现的技术难点和解决方案

技术难点：

1、视频局域网传输的距离限制

2、GPS传感器准确度不够

解决方案：

针对技术难点1，通过在控制围进行局域遥控,在局域网外进行自主行驶；

针对技术难点2，通过GPS自主导航算法和加高天线来增加精度；

七、经费预算

（1）前端摄像机：

200

（2）Arm92440506无线网卡：

（3）数据传输线：

150

（4）支架：

250

（5）12V电池：

（6）元器件若干：

300

（7）复印费：

（8）其他：

550

合计：

2000

八、学校推荐意见：

学校负责人签名：

学校盖章

年月日

九、省教育厅评审意见：

单位盖章

十、其它附件材料（可另行装订）