一种基于达芬奇平台的公交车载视频监控及调度管理系统

摘要

一种基于达芬奇平台的公交车载视频监控及调度管理系统，由电源模块（1100）、主机（1200）和操作终端（1300）三部分组成。其中，电源模块（1100）面向系统提供电源输出，通过数字/模拟接口与主机（1200）进行通信，主要实现系统工作状态切换、音频功率放大等功能；主机（1200）作为系统的核心，主要完成音视频数据采集、数字信号处理、车辆实时定位、系统网络控制、无线通信控制及车载设备管理等功能；操作终端（1300）是面向车辆驾驶员的人机接口，使用RS485接口与主机（1200）进行通信，通过相关功能按键、红外遥控器及彩色液晶显示屏，实现车辆驾驶员与系统之间的人机交互。

主权项

一种基于达芬奇平台的公交车载视频监控及调度管理系统，其特征在于：系统由电源模块（1100）、主机（1200）和操作终端（1300）三部分组成；其中，主机（1200）是系统的核心，电源模块（1100）面向系统提供电源输出，通过数字/模拟接口与主机（1200）进行通信，操作终端（1300）是面向车辆驾驶员的人机交互接口，通过RS485接口实现与主机（1200）之间的数据及控制信号的传输，通过模拟接口接收主机（1200）发出的复合模拟视频信号，通过相关功能按键、红外遥控器并配合彩色液晶显示屏，实现车辆驾驶员与系统之间的人机交互；所述电源模块（1100）支持直流宽电源输入，主要包括电源转换输出、工作模式控制、功率网络控制及音频功率放大四部分功能电路，实现系统前端电源转换、系统工作状态切换、音频功率放大、功率网络控制；所述电源转换输出功能电路支持9‑36V直流宽电源输入、12V/6A电源输出，其中分别面向主机（1200）、视频采集功能模块（1202）的四路外接摄像头及操作终端（1300）各提供12V/2A直流输出；所述工作模式控制功能电路通过数字接口实时监测车辆启动信号，配合系统休眠/唤醒控制信号，在主机（1200）的配合下，控制系统在工作模式和低功耗模式之间自动切换；所述功率网络控制功能电路根据系统当前不同的工作模式及状态，通过数字接口对面向视频采集功能模块（1202）的四路外接摄像头电源及音频功率放大输出进行开关控制；所述音频功率放大功能电路通过模拟接口接收来自主机（1200）的两路模拟音频信号，支持两路桥接式负载音频功率放大输出，输出功率分别为10W和40W；所述主机（1200）是系统的核心部分，采用DaVinci(达芬奇)+FPGA的框架结构，主要包括信号处理器（1201）、视频采集功能模块（1202）、音频采集功能模块（1203）、音频播报功能模块（1204）、车载设备接口模块（1205）、无线移动通信模块（1206）、Wi‑Fi模块（1207）、GPS模块（1208）、接口扩展功能模块（1209）、SD卡存储功能模块（1210）及系统程序存储模块（1211），实施音视频数据采集、数字信号处理、车辆实时定位、系统网络控制、无线通信连接及车载设备的控制；所述信号处理器（1201）是数字信号处理的核心单元，由DaVinci(达芬奇)+FPGA组成；系统工作时，主要由FPGA实现对采集获得的视频数据的预处理以及外围电路与DaVinci(达芬奇)之间的通信连接，由DaVinci(达芬奇)实施音视频数据编解码处理、系统网络控制以及外围各功能模块的控制；所述视频采集功能模块（1202）支持4路CIF格式（标准化图像格式）视频的实时采集；四路摄像头由电源模块（1100）供电，采集到的视频数据送信号处理器（1201），首先由FPGA实施4路CIF格式（标准化图像格式）视频到4CIF分辨率视频的合成，再通过VPFE接口(Video Processing Front‑End，视频处理前端接口)送DaVinci(达芬奇)进行统一编码处理；所述音频采集功能模块（1203）通过ASP接口（Audio Serial Port，音频串行接口）与信号处理器（1201）进行通信，支持两路音频的实时采集；所述音频播报功能模块（1204）实施文本到语音的转换，通过ASP接口（Audio Serial Port，音频串行接口）与信号处理器（1201）进行通信，支持三路语音播报；其中两路配合电源模块（1100）内的音频功率放大电路实现车辆内部和外部的语音播报，第三路用于实施公交调度管理中心下发的面向车辆驾驶员的文本信息的语音播报；三路音频通道的切换、开关及音量通过数字接口分别可控；所述车载设备接口模块（1205）包含三路标准工业串行接口（RS232或RS485）以及多路数字/模拟接口，供车载电子设备的接入以实施车载电子设备的统一管理；其中，每一路串行接口的类型（是RS232还是RS485）是可配置的，用于实现与车载LED显示屏设备的通信，数字/模拟接口可以实现车辆开关门、车内灯光的控制以及车载设备状态的监测；所述无线移动通信模块（1206）用于实现系统与公交调度管理中心及公共无线网络的无线移动通信连接；根据不同的需求，无线移动通信模块（1206）可以选择使用GPRS技术的模块，也可以选择使用3G技术的模块；当无线移动通信模块（1206）采用GPRS技术时，模块通过UART接口与信号处理器（1201）进行通信；当无线通信模块采用3G技术时，模块通过USB接口与信号处理器（1201）进行通信；所述Wi‑Fi模块（1207）通过USB接口与信号处理器（1201）进行通信，配合无线移动通信模块（1206）搭建无线局域网络，面向乘客提供本地免费无线接入服务，通过与公交站内Wi‑Fi热点的连接实现系统程序的无线更新及系统采集获得的海量数据的批量上传；所述GPS模块（1208）通过UART接口与信号处理器（1201）进行通信，在车辆运行过程中实时采集车辆位置、速度等状态信息，配合无线移动通信模块（1206）通过无线移动通信网络将采集到的车辆当前位置、速度等状态信息实时上传至公交调度管理中心服务器；所述接口扩展功能模块（1209）通过USB接口与信号处理器（1201）进行通信，根据客户需要，提供多路类型可配置的工业标准串口（RS232/RS485）、CAN总线接口及数字/模拟接口；所述SD卡存储功能模块（1210）通过DaVinci(达芬奇)上的SD卡控制器接口与信号处理器（1201）进行通信；所述系统程序存储模块（1211）采用大容量NAND FLASH芯片，通过DaVinci(达芬奇)上的外部存储器接口与信号处理器（1201）进行通信，存储系统程序；NAND FLASH芯片与DaVinci(达芬奇)之间通过FPGA实现信号电平的转换；所述操作终端（1300）作为人机交互接口，主要包括红外遥控功能模块（1301）、手动报站功能模块（1302）、微控制器（1303）、射频识别功能模块（1304）及视频播放功能模块（1305）；该终端面向车辆驾驶员提供20个按键，包括“开始”键、“结束”键、“切换”键、“确认”键、“菜单”键、“报警”键、四个方向键及0到9共十个数字按键，配合红外遥控器及彩色液晶显示屏，实现车辆驾驶员与系统之间的人机交互；所述操作终端（1300）在微控制器（1303）的控制下通过工业标准串口RS485与主机（1200）实现通信，实现数据及控制信号等的传输；所述红外遥控功能模块（1301）通过微控制器（1303）上带有中断功能的I/O口接收红外遥控指令，以实现对系统状态、系统时间、系统网络连接、报站音量等进行设置及调整；所述手动报站功能模块（1302）通过微控制器（1303）上带有中断功能I/O口与微控制器（1303）进行通信，配合功能按键实现公交站点及公交服务用语的手动语音播报，根据车辆运行情况的需要实现车辆运行任务的开始、切换、确认、终止及意外情况的报警；所述射频识别功能模块（1304）通过SPI接口(Serial Peripheral Interface，串行外设接口）与微控制器（1303）进行通信，读取公交驾驶员的IC卡信息；所述视频播放功能模块（1305）通过模拟接口接收来自信号处理器（1201）中VPBE接口（Video Processing Back‑End,视频处理后端接口）输出的复合模拟视频信号并转换成数字RGB格式视频信号，通过位于操作终端（1300）的7寸彩色液晶显示屏显示。