XX公安局应急指挥无线视频传输系统.docx
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XX公安局应急指挥无线视频传输系统
XX公安局
应急指挥无线视频传输系统
设
计
方
案
深圳市科卫泰实业发展有限公司
二〇〇九年XX月
第一章总体需求3
一、总体要求3
二、系统功能需求3
1、无线高清晰度视频实时传输系统前端需求3
2、无线高清晰度视频实时传输系统接收机功能需求4
三、无线高清晰度视频传输系统组成4
1、图像传输前端设备4
2、接收设备4
3、系统主要技术性能指标要求5
四、系统接口技术要求8
第二章XX公安局应急指挥图像传输系统产品简介9
一、MV2000T/R系列移动车载图像传输系统9
二、单兵背负式发射机及接收系统简介11
第三章XX公安局应急指挥无线传输系统结构和应用方案14
一、系统组成14
二、系统应用方案14
第四章相关技术介绍17
一、传输机理17
二、COFDM技术原理18
三、COFDM抗多径干扰传输技术的工作原理20
四、COFDM技术应用于无线图像传输优点22
五、高清晰图像的编解码技术23
第五章售后服务25
一、技术支持服务机构25
二、技术支持服务方式25
三、售后服务承诺26
四、培训计划26
（1）.培训目标26
（2）.培训项目26
（3）.培训计划26
第一章总体需求
一、总体要求
为了响应国家提出的“科技强警、向科技要警力”的号召，结合XX实际应用需求，实施公安部提出的金盾工程中的移动图像传输项目，在各级领导和有关部门的大力支持和配合下，计划在XX范围内，采用固定地点摄像（机动）和运动跟踪摄像（移动）相结合的方式，在城市环境、郊区环境和山地环境等不同位置、不同角度对重要场景和主要部位进行高质量图像拍摄，并将所拍摄的图像、声音信号通过目前最新的COFDM技术的无线电超短波或微波的传输方式传输到各接收点或各中继点，中继点再通过网络视频设备传输到指挥中心，进行视频信号的分发和处理。
依据公司多次对现场的勘察和多年从事无线图像传输和控制的实践经验，对XX公安局移动图像传输系统做如下方案设计，该方案可由XX公安局随时提出修改和增补。
二、系统功能需求
1、无线高清晰度视频实时传输系统前端需求
（1）图像传输前端设备分为便携、车载两种类型。
（2）要求无线图像传输前端采用COFDM调制技术和MPEG-2图像压缩技术，以确保传输的高性能和图像的高质量。
（3）所有前端都要求具有非视距、运动中传输的功能；
（4）图像传输前端设备必须使用通用视频接口，即可以接普通模拟摄像机和数码摄像机，也可以连接摄像头（包括头盔式摄像机）和专用夜视、红外及热成像仪等军用图像采集设备，还可以连接专业摄像机；
（5）便携型设备要求使用军用标准背架；
（6）便携型设备必须采用全封闭式防爆机箱，不能使用内置风扇散热方式，机壳具有防暴，防尘，防水，防震功能；
（7）便携型设备的视频和音频接口，电源接口一律使用军用航空插头，并且采用不同芯数以区分各功能接口，以防止误插损害设备；
（8）便携型主要用于地面人员或配普通车辆进行实况信号传输，也可在水面航行的船舶上进行实况传输，传输距离在通视条件下要求不低于10公里，非通视条件下不低于2-5公里，载体运动速度要求不低于每小时80公里；
（9）车载型主要用于陆地、水上大范围视频传输。
要求其和便携型设备有通用射频接口，车载型主要利用便携型设备发射机，使用独立的功率放大器对其射频信号进行放大，从而起到一机两用，通用性高等功能，并可大大降低装备经费；
（10）车载型传输设备便于安装、撤收和携带。
传输距离在通视条件下不低于35公里，非通视条件下传输范围5-15公里，载体运动速度不低于每小时80公里；
2、无线高清晰度视频实时传输系统接收机功能需求
（1）采用全向天线接收；
（2）采用分集天线接收，使用两根天线接收，可以使用全向天线和定向天线的不同组合，方便工程安装，利用定向天线可以提高增益，扩大传输范围；
（3）能够同时输出图像、声音信号；
（4）接收机备有三路VIDEO接口，可以支持三路视频输出；
三、无线高清晰度视频传输系统组成
系统采用全数字传输方式，由图像传输前端设备（便携、车载）、接收设备组成；
1、图像传输前端设备
（1）便携型无线高清晰度视频实时传输系统前端组成包括：
便携天线、全向高增益车载天线、图像前端发射模块（发射机）、电池组、便携背架；
（2）车载图像传输前端组成包括：
车载天线、功率放大器模块、电源电池组、车载安装机架等；
2、接收设备
接收设备包括：
分集天线、馈线、避雷器、功分器、接收机、电源、接地装置等；
3、系统主要技术性能指标要求
（1）、无线传输发射设备
序号
技术指标
1
调制方式
COFDM，2K，QPSK
2
工作频段
可在340MHz,400～800MHz,2.0G～2.3GHz内选择;频率直接可调、频率直接显示
3
信道带宽
8MHz
4
图像压缩格式
MPEG24：
2：
0
5
传输距离
单兵便携式不低于10公里（通视情况下）;车（船）载式35公里（通视情况下）;
6
输出功率
便携型2W（含手提箱式）,车载型10-20W，大功率型20-50W
7
传输时延
小于40ms
8
移动速度
车载式每小时不低于180公里
9
通道带宽
8MHz
10
FEC
1/2
11
加密算法
AES/ABS
12
保护间隔
1/8
13
电池工作时间
单兵便携式4小时以上,车载式4小时以上
14
电源接口
航空插头
15
设备重量
室外大功率设备不大于30公斤；机载式设备不大于5公斤；
16
供电
AC220VDC12V
17
工作温度
-5°C~+70°C；
18
设备外观
银灰色，620×460×800，45Kg
19
环境湿度
不小于95%
20
射频接口
车载型可和便携型设备通过射频接口连接
21
发射机结构
防爆机箱，全铝合金机壳，全封闭
22
防护标准
军标，防爆，防尘，防水，防锈蚀，防震
（2）、无线传输设备音视频技术指标
序号
技术指标
1
图像制式
PAL
2
视频压缩解压标准
MPEG-2
3
分辨率
704*576
4
视频速率
大于4Mbit/s（速率可调）
5
音频通道
左右声道
（3）、车载发射功放一体机技术指标
技术参数：
序号
技术指标
1
调制方式
COFDM，2K，QPSK
2
工作频段
可在336－344MHz内选择;频率直接可调、频率直接显示
3
信道带宽
1.25/2.5/6/7/8MHz可调整;
4
图像压缩格式
MPEG-24：
2：
0
5
传输距离
单兵便携式不低于10公里（通视情况下）;车（船）载式80公里（通视情况下）;
6
输出功率
便携型2W（含手提箱式）,车载型10-20W
7
传输时延
小于40ms（超低延时设置）
8
移动速度
车载式每小时不低于180公里
9
通道速率
400kbps-12Mbps可设置
10
FEC
1/2
11
加密算法
AES/ABS
12
保护间隔
1/8
13
电池工作时间
单兵便携式4小时以上,车载式4小时以上
14
电源接口
航空插头
15
设备重量
室外大功率设备不大于30公斤；机载式设备不大于5公斤；
16
供电
AC220V
17
工作温度
-40°C--+50°C；
18
设备外观
银灰色，620×460×800，25Kg
19
环境湿度
不小于95%
20
射频接口
车载型可和便携型设备通过射频接口连接
21
发射机结构
3U机箱
22
认证防护标准
警用装备认证，防爆认证，防尘，防水，防锈蚀，防震
（6）、无线图像接收设备技术指标
序号
技术指标
1
接收技术
空间分集接收，可双天线接收，也可单根天线接收
2
覆盖范围
全向360°
3
接收天线增益
＞10db
4
接收门限
5
输出接出
标准AV接口，可同时输出三路VIDEO视频输
6
设置接口
RJ45/RS232
7
解密
AES（128位256位）/ABS
8
图像显示
带马塞克消隐（保留最后一帧有效图像）
9
中继输出
带ASI输出
10
接收机
频率直接显示频率直接可调
11
电源供电
DC12V/AC220V.
12
信号判选功能
FSK方式
13
显示部分
手提箱式7寸液晶监视器
四、系统接口技术要求
序号
名称
技术指标
一
便携式无线图像传输前端发射设备接口技术要求
1、与摄像设备接口：
复合图像BNC接口,声音2通道（单声/立体声）左/右
2、机箱接口：
6芯/8芯军用航空插座
3、电源接口：
2芯航空插头
4、电池：
锂电10AH或车载电瓶
5、与电源充电设备接口：
DC16.8V充电
二
车载式图像传输功率放大器
1、外置独立功放射频接口：
L16；
2、与电源设备接口技术要求：
AC220V12A；
3、实际输出发射功率：
10-20瓦
4、可利用车载车自身直流电源供电；
5、安装尺寸：
19寸标准机架式；
三
图像接收设备
1、输出接口：
标准AV接口，声音RCA（L/R）；
2、接地电阻要求：
小于4欧姆；
3、电源要求：
AC220VDC12；
4、安装要求：
19寸标准机架式；
四
手提箱式图像接收设备
1、输出接口：
标准AV接口，声音RCA（L/R）；
2、接地电阻要求：
小于4欧姆；
3、电源要求：
AC220VDC12；
4、安装要求：
免安装手提箱式；
第二章XX公安局应急指挥图像传输系统产品简介
一、MV2000T/R系列移动车载图像传输系统
MV-2000T/R以及MV2025T/R移动图像传输系统，基于COFDM调制技术和MPEG-2图像编解码技术，广泛应用于公安，武警和各种政府部门的应急指挥系统中，深受各界用户好评。
尤其是今年5月份以来的奥运圣火传递接力安全保障活动中，大放异彩，已经成功应用于广东的广州，深圳，惠州，汕头，江西井冈山，南昌，瑞金，湖北省公安厅，广西省厅，贵州省厅，辽宁沈阳，郑州等等7个省份的十几个城市。
MV2000T/R车载发射接收机的产品外观如下所示：
技术参数：
序号
技术指标
1
调制方式
COFDM，2K，QPSK
2
工作频段
可在336－344MHz内选择;频率直接可调、频率直接显示
3
信道带宽
1.25/2.5/6/7/8MHz可调整;
4
图像压缩格式
MPEG-24：
2：
0
5
传输距离
单兵便携式不低于10公里（通视情况下）;车（船）载式80公里（通视情况下）;
6
输出功率
便携型2W（含手提箱式）,车载型10-20W
7
传输时延
小于40ms（超低延时设置）
8
移动速度
车载式每小时不低于180公里
9
通道速率
400kbps-12Mbps可设置
10
FEC
1/2
11
加密算法
AES/ABS
12
保护间隔
1/8
13
电池工作时间
单兵便携式4小时以上,车载式4小时以上
14
电源接口
航空插头
15
设备重量
室外大功率设备不大于30公斤；机载式设备不大于5公斤；
16
供电
AC220V
17
工作温度
-40°C--+50°C；
18
设备外观
银灰色，620×460×800，25Kg
19
环境湿度
不小于95%
20
射频接口
车载型可和便携型设备通过射频接口连接
21
发射机结构
3U机箱
22
认证防护标准
警用装备认证，防爆认证，防尘，防水，防锈蚀，防震
二、单兵背负式发射机及接收系统简介
MV2025T/R系列图像传输系统，主要应用于公安武警等对于应急现场的图像采集。
通常的应用是，首先利用MV2025单兵设备，将现场图像传输到应急通信指挥车，然后通过移动通信指挥车的图像传输系统，将图像传输到各派出所接收基站，然后通过各派出所的现有视频会议系统传输到XX公安局指挥中心，显示在指挥中心的大屏幕上，或然后进入公安网，将图像传输至市公安局、省公安厅或公安部。
单兵设备为背负式设备，采用锂电池供电，可以连续工作3小时以上。
单兵设备配有军用背架，可以解放双手，方便使用。
简介如下：
单兵型发射机的产品图片如下：
第三章XX公安局应急指挥无线传输系统结构和应用方案
一、系统组成
XX公安局应急指挥无线传输系统由以下二个子系统组成：
1．单兵背负式无线图像传输系统
2．车载式无线图像传输系统
二、系统应用方案
针对XX独特的地形、地貌，应急指挥无线传输系统应用有以下方式：
应用方式1：
单兵---通信指挥车
应用方式2：
单兵---通信指挥车---各派出所---县公安局指挥中心---市公安局、省公安厅、公安部指挥中心
一、单兵无线传输系统器材清单
名称
型号
单位
备注
1、单兵发射机
MV2000TBMD
1台
2W输出功率
2、1U机架式接收机
MV2000RU
1台
3、吸盘天线
2根
4、全向玻璃钢天线
1.7米
1根
5、SYWV50-5电缆
1根
6、滤波放大器
1台
7、单兵背架
1套
8、锂电池
2块
9、锂电池充电器
1套
二、车载无线传输系统
名称
型号
单位
备注
1、车载发射一体机
MV2000T20F340
1台
20W输出功率
2、车载吸盘天线
2根
3、1U机架式接收机
MV2000RH4
1台
4、低噪声放大器
LNB-340
2个
5、全向玻璃钢天线
1.7米
1根
6、定向天线
八单元
1根
7、射频电缆
50－750米
2根
8、500W逆变器
DC12V/AC220
1台
选配
9、接头及配件
1套
第四章相关技术介绍
一、传输机理
信道包括调制器，发射机，天线，接收天线和解调器以及发射机和接收机之间的中转部分。
通常最不受控制的就是传输途径。
传输路径将引入宽带噪声或者高斯噪声，以及由于闪电引起的脉冲噪声等,这两种效应都能通过误码矫正来处理。
卷积内码抗噪声性能很好，而交织的里德-索罗门码可以解决突发误码。
随着射频传输频率越来高，波长越来越短。
对于任何类型的高频传输，最大问题之一就是多径接收。
无线电信号受障碍物的影响是与波长与物体的相对大小而定。
波长为数百米的调幅（AM）传输可以轻易地绕过较大的物体。
传输波长越短，则同样的障碍物影响越大，这些物体造成的反射越大。
经过反射物体的延时反射信号叠加在接收机接收的直达信号上，在模拟传输过程中这将导致重影。
在简单的数字传输中，比特率非常高，以至反射信号可能落后直达信号几个比特，引起码间串扰。
与噪声不同，噪声是统计的，由反射造成的干扰则是连续不断的，其结果就是一个高比特误码率，造成纠正系统难以应付。
提高发射机功率于事无补，因为反射的功率也按比提高。
如同模拟电视UHF传输一样，对于普通的数字传输，必须具备一幅定向天线，因为它能帮助抑制反射。
事实上，在调整天线时，最佳的结果将是让反射波在极坐标图的零点里，而不是调到有最大的信号。
当前国际上全数字高清晰度视频实时传输系统中采用的调制技术主要有：
QPSK（四相移相键控）,MQAM（多电平正交幅度调制）,VSB（多电平残留边带调制）和COFDM（正交频分复用调制）。
QPSK广泛应用于数字微波通讯系统，数字卫星通讯系统及有线电视的上行传输；美国HDTV传输系统中采用MQAM和VSB方案，有线电视的下行传输亦采用QAM技术；COFDM为欧洲HDTV传输系统采用。
采用这些高速数据调制技术，能有效的提高频谱利用率，进一步提高抗干扰能力，满足电视系统的传输要求应用。
并被作为DVB-T标准，已被世界各国采纳。
二、COFDM技术原理
COFDM的解决办法是发送许多个载波，而每个载波都具有一种低的比特率。
它是把多个载波紧密而高效地组装起来，相互间没有干扰。
由于使用很低的比特率，反射信号与直达信号可在同一比特的期间到达，收反射的干扰比较小。
一个串行数据信号波形基本上包含一序列矩形脉冲。
矩形的变量是sinx/x函数，因此基带脉冲序列具有sinx/x频谱特性。
当这个信号波形被用来调制一个载波频率时，结果为一个以载波频率为中心的对称sinx/x频谱。
如图2所示，频谱里的零点出现在载波后几倍比特率的间隔上。
接下来的载波可以其它零点为中心放置，
图2载波频谱
如图2所示。
载波之间的相位为90o，或sinx的一个象限。
也就是说，这些载波是相互正交的。
实际上，整个频谱几乎是矩形的，由几千个载波被插入在一起，并填满可用的传输信道。
为了使调制系统更有效的克服码间干扰，还可以进一步采取措施，利用保护间隙（GuardInterval）进一步抑制反射。
保护间隙设在比特与比特之间。
在保护间隙里，载波返回到未调制状态，保护间隙的周期比反射周期更长。
这样，在接受到下一个比特之前，就有足够时间让反射信号衰减掉。
保护间隙的使用，无疑降低了载波的效率，因为有些时间它是不发射数据的。
一般效率降低20%左右。
但是，因为这种设计大大改进了误码统计，纠正系统只需要很小的冗余，所以大大提高了有效传输率。
采用传统的调制技术，在几台发射机所覆盖区域之间的某些位置是没有信号的。
但是，COFDM能工作在多径环境下。
只要正确同步，几部发射机就能精确的发射相同信号，整个地域都可以高效的重复使用一个信道，不存在禁用信道。
阴影区可以由转发器使用同频道来链接信号。
保护间隔的使用可以避免符号间的干扰，但接收到的信号的相位和幅度仍然会受到影响，这个问题靠动态均衡来解决，一个已知相位和幅度的预定信号定期发送，接收机利用这个信号来测量信道的响应，各个载波的均衡特性就根据这个测量来计算。
实际上就是COFDM频谱要带有一个“向导”信号，其能量比其它信号稍强。
此向导信号是在整个信道指定的频率上分布，构成整个传输的标准。
COFDM接收机对这个载波的符码进行快速傅立叶（FFT）计算，甚至在多经环境下，FFT计算能提供一种有效的频谱分析，算出相关系数，完成多径接收频谱变更的均衡计算。
只要信号强度足够，对采用COFDM调制技术的信号进行接收就不需要定向天线，可以进行全向天线移动接收。
一般来说，每个系统都具有自己独特的优势和劣势。
COFDM采用了级联的正向纠错和交织措施。
COFDM的外码（outercode）是具有12个RS块交织措施的RS（204，188t=8）。
从RS（255，239）缩减而得的RS（204，188）编码，能够纠正8个字节的传输误码；在内码调制上，COFDM系统采用次最佳的收缩卷积编码，这样COFDM系统相加性白高斯噪声（AWGN）信道方面有较强的能力，具有较高的频谱效率和较低的峰值—平均功率比，并且抗脉冲噪声和相位噪声的能力较强。
它在低电平回波（鬼影）效果及模拟电视对数字电视的干扰方面可能具有较大的优势。
考虑到高电平（高至0dB）、长时间延迟的动态和静态多径失真时，COFDM系统具有性能上的优势。
当需要大范围单频网络（SFN）（8k模式）或运动接收（2k模式）的服务时，COFDM系统性能上具有优势,如COFDM2K系统能承受达数百赫兹的移动回波,所以COFDM系统对移动更为可取。
但COFDM技术上的优势也使发射机的设计变得更加严格，发射机的线性失真会引起交调，两个输入频率产生和频或差频，导致多载波互相干扰。
但是，应该指出：
当前在任何现存的DTTB系统中，任何信道间隔，无论是6MHz，7MHz或8MHz，还不能实现大范围SFN、运动接收以及HDTV服务。
针对每一特殊应用必须选择特定的系统参数
三、COFDM抗多径干扰传输技术的工作原理
编码的正交频分复用即COFDM（CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）技术是无线数字高清晰度视频传输系统为克服在广播发送中多径传播的干扰和移动接收以及频率资源的利用问题而引入的。
在COFDM传输系统中，将传输信道分成许多子信道，每个信道对应一个载波，同时将需要传输的信号分割成许多部分，每个部分采用一个载波进行传输。
经过这样的分割后，每个信道中传输的信号的速率将会变得很低，于是信道中的每个调制后的符号的时长将远远大于回波的延时长度，如果在每个符号间插入保护间隔，则只要多径延时不超过保护间隔的长度，多径传输就不会带来符号间的相互干扰，只能是在符号内部相互叠加或相互削弱，而这种特性可以表示为信道的传输函数，使用适当的导频信号可以在接收端得到这样的传输函数，从而可以正确恢复符号的原始值。
在无线数字高清晰度视频传输系统发送图像时，每个子信道的特征会不一样，在不同地点的信道特征也不一样，另外，在移动接收的情况下信道的特性还随时间的变化而变化。
可能某些子信道上的回波特别强，并且与直接传播的载波反相，引起信号的严重衰弱，而另外一些子信道上的回波可能与载波的相位相差不大，反而增强了直接传播的载波信号。
因此，可能会出现部分子信道上的信噪比会比没有回波时更高的情况。
为充分利用这种回波增强信号的作用，必须解决部分信道严重受损的问题。
在COFDM传输系统技术中，解决这一问题的重要途径是采用有效的信道上进行编码的方法。
信道编码的作用是与时间、频率交织一起将各个不同载波上的信号相互联系起来，信道的特性可以实时地合理设置的一些导频信号导出，由此可以知道哪些信道的结果是可信的，哪些信道是严重受损的。
对于部分严重受损的信道，由于其他信道和时间段的信号与该信道的信号有交织，可以通过其他信道上解调出的信号来恢复被衰弱的信号。
它的作用相当于对所有的信道进行了一个平均，从而克服频率选择性带来的问题。
上述的特性一方面使得COFDM传输系统技术比较适合无线数字高清晰度视频传输系统传输实时图像的复杂情况，包括移动接收时信道特性不断变化的情况，另一方面也使得COFDM技术比较容易实现单频网络。
COFDM的功能框图如图一，在发送端建立信号和接收端分析信号使用的是离散付里叶变换，可以采用实现成本较低的快速变换。
图三：
COFDM的功能框图
一般COFDM可以看成由受时间限制的一系列正弦或余弦波的片段组成，COFDM的信号可以写成下式：
其中am,n表示由第m个载波在第n个符号间隔内传送的信号，xm,n（t）是基信号函数
信号的长度T0要比载波的正交时间τ0长一些（载波的间隔为τ0的倒数），即它包含有效符号时间τ0和保护间隔。
Rect函数定义为：
由于对边界附近的部分载波进行抑制，可以认为对符号时长进行限制所
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