張劍龍，王耀青，楊 柳

(武漢科技大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430081)

基于3G和WiFi的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張劍龍，王耀青，楊 柳

(武漢科技大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430081)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程環(huán)境的無(wú)線智能監(jiān)控和提高用戶控制體驗(yàn)，研究了3G和WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出一種以ARM和Linux為平臺(tái)，融合3G和WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)一款無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。利用攝像頭進(jìn)行視頻圖像的采集，使用H.264進(jìn)行圖像的編碼壓縮和RTP協(xié)議進(jìn)行圖像傳輸，借助3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制傳輸，同時(shí)利用WiFi實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)接入的補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)PC、平板PC、手機(jī)同時(shí)多路連接監(jiān)控，3G、WiFi網(wǎng)絡(luò)可任意切換，達(dá)到預(yù)期效果。

3G；WiFi；無(wú)線視頻監(jiān)控；ARM；Linux；H.264；RTP

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)論在移動(dòng)性、覆蓋面以及便利性上面都有很大的局限性，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)越來(lái)越成熟，3G蜂窩移動(dòng)通信能提供完善的簽權(quán)和計(jì)費(fèi)機(jī)制，具有廣覆蓋、高移動(dòng)性、中低的傳輸速率特性。WiFi作為WLAN的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速率高達(dá)11 Mbit/s。從而實(shí)現(xiàn)WiFi和3G的融合，可以彌補(bǔ)3G數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足[1]。因而利用3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，輔助WiFi網(wǎng)絡(luò)方便用戶的接入，從而能實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。嵌入式系統(tǒng)具有開(kāi)放性和可伸縮的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)并能提供統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)接口，支持網(wǎng)絡(luò)功能，對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸提供了可靠的支持。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，以ARM為平臺(tái)搭載Linux操作系統(tǒng)，利用H.264和RTP分別實(shí)現(xiàn)圖像的編碼壓縮和傳輸，使用3G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)入Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，借助WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以迅速構(gòu)建無(wú)線局域網(wǎng)，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)組建資源的消耗，并能實(shí)現(xiàn)3G網(wǎng)絡(luò)共享，Linux系統(tǒng)應(yīng)用的易加載性，為后期功能的擴(kuò)展提供了很好的支持，因而使用ARM和Linux平臺(tái)的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)不失為一種良好的解決方案。

1 系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)

該系統(tǒng)采用分層、分離和模塊化的設(shè)計(jì)理念[2]，整個(gè)系統(tǒng)宏觀上由支撐性硬件平臺(tái)、系統(tǒng)軟件、客戶端三部分組成，而每一部分又由多個(gè)子模塊組成，這有助于功能的劃分和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每個(gè)部分可以并行開(kāi)發(fā)，最后集成測(cè)試，縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的周期。

1.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件平臺(tái)以三星的S3C2440為核心，此處理器采用RISC體系結(jié)構(gòu)，具有低功耗、高主頻等特點(diǎn)，而且內(nèi)部集成了多種總線接口和控制器資源，如I2C、SPI、IIS音頻接口，SDRAM控制器，LCD控制器，USB Slave等[3]。這種高集成度為硬件的設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便，因此很容易加入攝像頭模塊、3G網(wǎng)絡(luò)模塊、WiFi模塊。該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)分為硬件驅(qū)動(dòng)層、Linux操作系統(tǒng)層、應(yīng)用程序?qū)印Ｓ布?qū)動(dòng)層主要實(shí)現(xiàn)底層硬件驅(qū)動(dòng)的功能并為上層提供操作的接口，Linux操作系統(tǒng)層主要負(fù)責(zé)內(nèi)存資源的管理以及進(jìn)程間的通信的調(diào)度等，同時(shí)為應(yīng)用層提供統(tǒng)一的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)底層硬件的控制。而應(yīng)用程序?qū)觿t負(fù)責(zé)視頻圖像的采集、檢測(cè)、編碼、傳送、3G網(wǎng)絡(luò)的連接、WiFi無(wú)線局域網(wǎng)的組建、客戶端的連接請(qǐng)求，以及系統(tǒng)的整個(gè)邏輯結(jié)構(gòu)的控制。系統(tǒng)的軟件層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件層次結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為底層硬件驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用程序兩部分。底層硬件驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)，第一個(gè)階段在硬件平臺(tái)上移植Linux操作系統(tǒng)時(shí)完成必要的硬件開(kāi)發(fā)，這部分硬件是Linux操作系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，如SDRAM、Nand Flash和DM9000網(wǎng)卡等。這部分硬件驅(qū)動(dòng)是以編譯進(jìn)內(nèi)核的形式存在。而第二個(gè)階段則是功能性硬件驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)，如uda1341聲卡、攝像頭、3G模塊、WiFi網(wǎng)卡，這部分硬件的驅(qū)動(dòng)采用模塊化的形式加載到了內(nèi)核，從而節(jié)省了耗時(shí)的內(nèi)核編譯過(guò)程?，F(xiàn)從視頻監(jiān)控應(yīng)用層選取主要功能模塊進(jìn)行描述。

2.1 視頻采集的實(shí)現(xiàn)

視頻采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)是基于V4L2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，視頻設(shè)備屬于字符設(shè)備類型，驅(qū)動(dòng)中的分離分層模型使用v4l2-dev.c實(shí)現(xiàn)了字符設(shè)備的file_operation結(jié)構(gòu)，使用v4l2-ioctl.c實(shí)現(xiàn)了視頻設(shè)備的屬性控制。視頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)層主要體現(xiàn)在對(duì)video_device，V4L2_file_operations，v4l2_ioctl_ops結(jié)構(gòu)體的設(shè)置，video_device結(jié)構(gòu)體用來(lái)描述設(shè)備是一個(gè)視頻采集設(shè)備，然后向核心層注冊(cè)，標(biāo)識(shí)該設(shè)備驅(qū)動(dòng)的存在[4-5]。應(yīng)用層的讀寫操作最后都間接調(diào)用V4L2_file_operations來(lái)實(shí)現(xiàn)，v4l2_ioctl_ops結(jié)構(gòu)體提供對(duì)視頻設(shè)備圖像的提取、參數(shù)的設(shè)置。應(yīng)用層利用驅(qū)動(dòng)提供的調(diào)用接口來(lái)時(shí)視頻圖像的采集，即驅(qū)動(dòng)層提供機(jī)制，應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)策略。視頻采集的流程如圖3所示。

圖3 視頻圖像采集流程

2.2 H.264編碼壓縮

H.264是IEO/IEC和ITU-T兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)手指定的高壓縮率視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264采用的是預(yù)測(cè)編碼加變化編碼的混合編碼模式，融合了以往各個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，獲得了更好的壓縮性能，在同等質(zhì)量要求的前提下，H.264的壓縮比可以是MPEG-4的2倍。H.264擁有良好的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法，能對(duì)速率、解析度進(jìn)行靈活配置滿足不同的傳輸需求[6]。H.264的編碼架構(gòu)如圖4所示。

圖4 H.264編碼架構(gòu)

H.264同時(shí)也采用幀內(nèi)和幀間預(yù)測(cè)的編碼方式，除了擁有預(yù)測(cè)、變換、量化、熵編碼功能模塊外，還增加了環(huán)內(nèi)濾波功能，可以去掉馬賽克效應(yīng)，增加圖像的編碼質(zhì)量。從其編碼架構(gòu)框圖可知，編碼器包含2個(gè)通路，分別是從左向右的編碼通路和從右向左的解碼通路。

利用H.264的開(kāi)源編碼器x264實(shí)現(xiàn)視頻圖像的編碼壓縮，獲取x264的源碼包后，進(jìn)行配置、編譯安裝，然后把生成的共享庫(kù)拷貝到系統(tǒng)的根文件目錄中的lib目錄中，以后調(diào)用的編碼模塊就能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接。當(dāng)獲得采集的視頻圖像后，編碼壓縮步驟如圖5。

圖5 H.264編碼流程

2.3 視頻流的RTP傳輸

RTP(Real-time Transport Protocol)實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議主要用于多媒體數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，RTP協(xié)議位于UDP協(xié)議之上，它不能提供數(shù)據(jù)包的可靠傳輸，還必須借助RTCP協(xié)議輔助完成。

視頻圖像經(jīng)過(guò)H.264進(jìn)行編碼壓縮后，需要對(duì)視頻的碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行RTP打包傳輸，H264的功能分為視頻編碼層VCL(Video Coding Layer)和網(wǎng)絡(luò)提取層NAL(Network Abstraction Layer)，VCL數(shù)據(jù)要封裝到NAL單元后，才能用來(lái)傳輸和存儲(chǔ)。其NAL單元的數(shù)據(jù)格式如圖6所示。

圖6 NAL單元

其中NAL頭由1個(gè)字節(jié)組成，F(xiàn)為1時(shí)表示此幀錯(cuò)誤，NRI表示NAL單元的重要等級(jí)，值越大重要性越高，TYPE表示NAL單元的類型，取值0到32，在對(duì)NAL單元進(jìn)行RTP包封裝時(shí)會(huì)用到此類型參數(shù)。EBSP為擴(kuò)展字節(jié)序列，是在RBSP的基礎(chǔ)上添加訪校驗(yàn)字節(jié)0x03，主要是為了和起始碼相區(qū)別；RBSP為原始字節(jié)序列載荷，是在原始編碼數(shù)據(jù)SODB后面添加了結(jié)尾比特，1個(gè)比特1或若干個(gè)比特0用于字節(jié)對(duì)齊。RTP協(xié)議就是以NAL單元進(jìn)行打包封裝，RTP包主要由RTP固定包頭和有效數(shù)據(jù)載荷構(gòu)成。

H264碼流中每一個(gè)NAL單元都會(huì)添加一個(gè)起始碼0x000001，從而在碼流中可以分離出每一個(gè)NAL單元，在IP網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸IP數(shù)據(jù)報(bào)文都會(huì)有限制，當(dāng)數(shù)據(jù)超過(guò)最大傳輸單元MTU(Maximum Transmission Unit)時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)進(jìn)行分割分批傳輸，然而IP傳輸是不可靠，這導(dǎo)致RTP包被分割后丟失的可能性增大，以致影響接收端數(shù)據(jù)的恢復(fù)，因而一般采用對(duì)NAL單元進(jìn)行分類處理，相應(yīng)的組包策略如下[7]：

1)每個(gè)NAL單元單獨(dú)封裝成一個(gè)RTP包，針對(duì)NAL單元小于MTU，此為單一模式。

2)多個(gè)NAL單元組合成一個(gè)RTP包，而且RTB的大小不超過(guò)MTU，此為組合模式，這有利于提高傳輸效率。

3)對(duì)于NAL單元超過(guò)MTU時(shí)，對(duì)NAL單元進(jìn)行分割，分別進(jìn)行RTP封裝，此為分片模式。

對(duì)NAL單元進(jìn)行組包，最終的目的都是使每一個(gè)RTP包都能完整傳輸，保證數(shù)據(jù)的可靠性。

2.4 3G網(wǎng)絡(luò)模塊

3G網(wǎng)絡(luò)具有高速的數(shù)據(jù)下載能力，相比2.5G(GPRS/CDMA1x)100 kbit/s的速度，3G在高速運(yùn)動(dòng)的情況下能達(dá)到144 kbit/s，低速時(shí)能達(dá)到384 kbit/s，靜止?fàn)顟B(tài)能到達(dá) 2 Mbit/s， 在傳輸聲音和圖像的速度上相比2G/2.5G有明顯的提高，因而非常適合傳輸視頻數(shù)據(jù)。

2.4.1 3G撥號(hào)聯(lián)網(wǎng)

首先配置內(nèi)核支持PPP(Point-to-Point Protocol)和支持USB串口模塊加載；下載安裝libusb庫(kù)和編譯usb_modeswitch；然后根據(jù)設(shè)備屬性編寫配置文件，使用usb_modeswitch進(jìn)行模式切換[8]；對(duì)生成的驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行加載安裝，根據(jù)不同的3G標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置相應(yīng)的撥號(hào)配置腳本；最后使用pppd call xx-dailer進(jìn)行撥號(hào)連接，此時(shí)就可以訪問(wèn)Internet。

2.4.2 DDNS技術(shù)的定向訪問(wèn)

DDNS為動(dòng)態(tài)域名服務(wù)，目的是將動(dòng)態(tài)IP地址映射到一個(gè)固定的域名解析服務(wù)上，用戶每次接入Internet時(shí)，客戶端都會(huì)把主機(jī)的IP信息傳遞給服務(wù)商的服務(wù)器，服務(wù)器提供DNS和動(dòng)態(tài)域名解析[9]，其工作模式如圖7。

圖7 DDNS工作模式

DDNS采用客戶端和服務(wù)器的模式，DDNS客戶端每次捕獲到動(dòng)態(tài)變化的IP時(shí)，都會(huì)向DDNS服務(wù)器發(fā)送更新域名和IP對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求，DDNS服務(wù)器收到請(qǐng)求后，會(huì)向DNS服務(wù)器發(fā)送重新建立域名和IP映射的請(qǐng)求，DNS服務(wù)器則會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)變化的IP實(shí)現(xiàn)更新。這樣用戶只需通過(guò)域名訪問(wèn)，無(wú)需記住IP。系統(tǒng)使用3G模塊實(shí)現(xiàn)撥號(hào)聯(lián)網(wǎng)，但是每次連接時(shí)，所分配的IP地址不是固定的，因此首先申請(qǐng)獲得一個(gè)固定的域名，然后在系統(tǒng)中添加DDNS客戶端，每次進(jìn)行3G撥號(hào)連接時(shí)，DDNS客戶端就會(huì)把IP發(fā)送給DDNS服務(wù)器實(shí)現(xiàn)域名綁定更新。

2.5 WiFi無(wú)線模塊

WiFi采用的是IEEE802.11b協(xié)議，具有頻帶寬、傳輸速率快、組網(wǎng)方便以及費(fèi)用低等特性，已成為各種通信技術(shù)的補(bǔ)充。WiFi有兩種類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于AP組建的基礎(chǔ)網(wǎng)和STA形成的自組網(wǎng)。支持多種安全認(rèn)證機(jī)制，包括WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK，能實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線漫游。

2.5.1 WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的組建

本系統(tǒng)使用WiFi模塊用于AP熱點(diǎn)模式，采用WPA2-PSK認(rèn)證方式，通過(guò)移植hostapd來(lái)實(shí)現(xiàn)AP熱點(diǎn)的建立，具體參數(shù)配置如下：

interface=wlan0//WiFi網(wǎng)卡接口

driver=nl80211//對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)

ssid=3G-WIFI//無(wú)線接入點(diǎn)名稱

channel=1//設(shè)定無(wú)線頻道

//認(rèn)證加密方式，使用WPA2-PSK

macaddr_acl=0//mac地址過(guò)濾規(guī)則，0表示允許

auth_algs=1//認(rèn)證算法，1表示開(kāi)放性認(rèn)證

ignore_broadcast_ssid=0//

wpa=2//wpa的類型，即啟用WPA2

wpa_passphrase=yourpassword//連接登入密碼

wpa_key_mgmt=WPA-PSK//加密認(rèn)證方式

wpa_pairwise=TKIP//對(duì)應(yīng)WPA

rsn_pairwise=CCMP//對(duì)應(yīng)WPA2

建立AP熱點(diǎn)后，相當(dāng)于建立了一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)，任何外部設(shè)備都可以連接進(jìn)來(lái)，同時(shí)使用dhcpd來(lái)進(jìn)行局域網(wǎng)內(nèi)IP的自動(dòng)分配。其配置參數(shù)設(shè)置如下：

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0{

range 192.168.1.10 192.168.1.100； //IP分配區(qū)間

option domain-name-servers 192.168.1.1；//DNS

option routers 192.168.1.1；//路由

}

上面的配置參數(shù)主要設(shè)置WiFi局域網(wǎng)內(nèi)IP地址的分配范圍以及數(shù)據(jù)流的IP路由端口。

2.5.2 3G網(wǎng)絡(luò)的共享

3G模塊實(shí)現(xiàn)Internet接入，WiFi模塊實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的組建和外部終端的接入，3G和WiFi分別位于不同網(wǎng)段，為了實(shí)現(xiàn)WiFi局域網(wǎng)內(nèi)的用戶共享3G網(wǎng)絡(luò)，必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)到外網(wǎng)訪問(wèn)通常使用位于網(wǎng)絡(luò)層的包過(guò)濾防火墻和位于應(yīng)用層的代理服務(wù)型防火墻來(lái)實(shí)現(xiàn)，而實(shí)際中使用兩者的融合，先檢查網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)然后再轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用層進(jìn)行二次檢查。

Linux內(nèi)核中有一個(gè)netfilter組件，用于擴(kuò)展各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它提供5個(gè)hook function并向用戶開(kāi)放，從而用戶可以用iptables向netfilter傳遞規(guī)則，用于內(nèi)核確定如何處理數(shù)據(jù)包。iptables使用地址轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路共享[10]?，F(xiàn)在添加iptables規(guī)則實(shí)現(xiàn)WiFi局域網(wǎng)內(nèi)的用戶能訪問(wèn)3G網(wǎng)絡(luò)。

往/proc/sys/net/ipv4/ip_forward文件寫入1開(kāi)啟內(nèi)核路由功能，然后清空表中所有鏈表，設(shè)置INPUT，OUTPUT，F(xiàn)ORWARD 為ACCEPT，即允許接收、輸出、轉(zhuǎn)發(fā)，最后使用 iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)地址到ppp0的轉(zhuǎn)換。

通過(guò)上面的設(shè)置就可以使用WiFi訪問(wèn)3G網(wǎng)絡(luò)的資源了，在該系統(tǒng)中編寫各種模式的配置腳本，同時(shí)利用mdev機(jī)制，配置腳本自啟動(dòng)，在系統(tǒng)初始化時(shí)就使WiFi無(wú)線網(wǎng)卡工作于指定的模式。

3 Web客戶端

該視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用B/S模型[11]，Web瀏覽器采用的是http協(xié)議，http協(xié)議是基于TCP協(xié)議之上的應(yīng)用層協(xié)議。http協(xié)議主要分成請(qǐng)求協(xié)議和響應(yīng)協(xié)議，服務(wù)器軟件主要負(fù)責(zé)解析http請(qǐng)求數(shù)據(jù)，并構(gòu)造http響應(yīng)數(shù)據(jù)包。對(duì)于Web的連接請(qǐng)求，通過(guò)在Web頁(yè)面中嵌入ActiveX控制來(lái)完成[12]， ActiveX使用MFC庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)接收的RTP包的去封裝，對(duì)H.264視頻流進(jìn)行解碼播放，ActiveX最后要封裝成cab類型的文件，并嵌入到HTML頁(yè)面中，其格式如下：

其中id為控件的名稱；width，height指定視頻顯示區(qū)域；classid用于唯一對(duì)應(yīng)該控件；codebase指定控件下載的路徑；param描述控件的屬性，如IP、端口。使用瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)，會(huì)進(jìn)行ActiveX的自動(dòng)下載安裝，然后Web頁(yè)面開(kāi)始實(shí)時(shí)顯示視頻圖像。

4 系統(tǒng)的測(cè)試運(yùn)行

在ARM平臺(tái)上移植Linux操作系統(tǒng)后，并制作根文件系統(tǒng)。然后加載聲卡、攝像頭、3G、WiFi網(wǎng)卡的驅(qū)動(dòng)模塊，編寫啟動(dòng)腳本實(shí)現(xiàn)3G模塊的自動(dòng)撥號(hào)連接、DDNS客戶端的自啟動(dòng)和WiFi網(wǎng)卡工作模式的設(shè)置，并設(shè)置環(huán)境的變量，最后運(yùn)行測(cè)試系統(tǒng)。使用手機(jī)先連接到新生成的AP熱點(diǎn)或直接利用3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，然后通過(guò)瀏覽器輸入事先申請(qǐng)的固定域名訪問(wèn)，立即出現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)好的頁(yè)面，頁(yè)面中視頻區(qū)域用于顯示圖像，控制區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)視頻設(shè)備屬性的設(shè)置，同時(shí)可以設(shè)置拍照、預(yù)警、光控、電源管理等功能。測(cè)試結(jié)果表明達(dá)到預(yù)期效果。

5 總結(jié)

3G和WiFi網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，可以進(jìn)一步擴(kuò)展監(jiān)控的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享，網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用會(huì)進(jìn)一步降低，同時(shí)用戶使用更加方便，在智能家居、安防監(jiān)控以及不適合布線的地勢(shì)區(qū)域等都能得到有效應(yīng)用，ARM和Linux的靈活性對(duì)系統(tǒng)擴(kuò)展提供了有力的支持，可以完全按照個(gè)人要求來(lái)定制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)各個(gè)模塊都進(jìn)行功能的劃分和單獨(dú)設(shè)計(jì)，這有利于新功能的加入，而且給后期系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)帶來(lái)很大的便利。

[1] 苗俊峰，馬春光，黃予洛，等.3G-WLAN安全接入方案的研究與分析[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2014(10)：24-30.

[2] JONATHAN C，GREGKROAH H，ALESSANDRO R. Linux device drivers 3rd[EB/OL].[2014-12-30].http：//lwn.net/Kernel/LDD3/.

[3] Samsung.S3C2440Adatasheet[EB/OL].[2014-12-30].http//www.samsung.com/Products/Semico-nductor/FLASH/TechnicalInfo/Datasheets.html.

[4] 王建新，張凱，王秀.基于S3C2440的視頻采集及傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子器件，2013，36(3)：367-370.

[5] 王飛，孔聰. 基于V4L2的Linux攝像頭驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)[J].電子科技,2012，25(2)：86-87.

[6] 潘國(guó)輝.安防天下2：智能高清視頻監(jiān)控原理精解與最佳實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[7] 李校林，劉海波，張杰，等.RTP/RTCP/RTSP在無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2011，35(19)：89-92.

[8] 閆巧，牛軍軍.嵌入式3G路由器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2013，34(3)：868-872.

[9] 田建勇，石林江.基于DDNS的移動(dòng)嵌入式Web服務(wù)器的接入方案[J].電視技術(shù)，2013，37(15)：122-125.

[10] 趙亞楠，馬兆豐.Linux中Netfilter/iptables的研究與應(yīng)用[J].信息通信，2013，9：61-62.

[11] 許春杰，杜仲.基于ARM9260的嵌入式無(wú)線Web設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2013，37(13)：83-85.

[12] 劉曉梅，王彥永，魏立峰，等.基于IE瀏覽器H.264視頻播放插件的實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2009，18(3)：161-163.

張劍龍(1987— )，碩士生，主要研究方向?yàn)榍度胧綉?yīng)用開(kāi)發(fā)；

王耀青(1961— )，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榭刂评碚撆c應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制；

楊 柳(1989— )，碩士生，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制。

責(zé)任編輯：時(shí) 雯

Design of Wireless Video Monitoring System Based on 3G and WiFi

ZHANG Jianlong，WANG Yaoqing，YANG Liu

(SchoolofInformationScienceandEngineering，WuhanUniversityofScience&Technology，Wuhan430081，China)

In order to achieve the wireless intelligent monitoring of the remote environment and improve the user’s control experience， the characteristics of 3G and WLAN wireless network are studied， an idea of developing a wireless monitoring system is proposed，using ARM and Linux as a platform， integrating contents of 3G and WiFi wireless network. The camera is used for video image collection， H.264 is used for image compression and RTP protocol is used for image transmission， to realize remote control transmission of 3G network， WiFi is used to realize the supplement of local area network access. Experimental results show that PC， tablet， mobile phone can connect the system at the same time， 3G and WiFi network can switch to each other， the outcome achieves the desired effect.

3G；WiFi；wireless video monitoring；ARM；Linux；H.264；RTP

TN929.5

B

10.16280/j.videoe.2015.16.016

2015-01-24

【本文獻(xiàn)信息】張劍龍，王耀青，楊柳.基于3G和WiFi的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù),2015，39(16).