一、概述：

    視頻監控系統是安全防范系統的組成部分。近五年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發展，視頻監控技術也有長足的發展與進步。我國視頻監控行業經過了四個發展階段，分別為：視頻監控模擬階段；視頻監控數字化智能階段；視頻監控IP化階段；視頻監控無線化階段。每一個階段的出現，都代表了我國視頻監控行業前進的步伐，也展現出視頻監控技術發展趨勢。

    視頻監控系統主要用于針對重要地點的監視和控制，包括遠程地點的實時監控，視頻監控系統已經從金融、銀行、證券領域的安全監控拓展到水利、航運、零售、制造業、大型企業、治安、消防、小區安保、邊防、機場、廣場、交通、環境檢測等眾多領域，對于平安城市的建設，視頻監控系統已成為首選的服務內容之一。在我國視頻監控已經成為發展勢頭最為迅猛的產業，年產值過千億，對國內的經濟建設具有舉足輕重的地位。

    當前國內安防業界普遍采用的數字化視頻監控系統，是包含音視頻輸入采集單元，音視頻編碼壓縮存儲單元，管理控制單元，顯示輸出單元，網絡傳輸管理單元，這幾大部份均采用數字化的處理技術。它的另一特點是經過數字化處理的圖像，可利用現有的網絡技術，將現場圖像傳輸到遠端監控中心。因此數字化視頻監控系統的兩大技術核心就是圖像壓縮存儲技術和網絡傳輸技術，圍繞這兩種技術在視頻監控系統中的廣泛應用，視頻監控系統迎來了發展的捷機。

    但是在很多的應用場所中，如：公安、消防、交警、人防應急、城管執法、銀行押運、環保監控、消防應急、水利防汛、電力搶險、鐵路搶險、海事執法、海監巡查、海關邊防、碼頭監控、森林防火、油田防盜、軍事偵察等,監控場所的環境又比較復雜，如海上、山地、礦井、地下室等，在這些復雜的環境下，無法實現有線網絡架設，視頻監控點和視頻監控接收端又都處于移動的狀態之下，或者一方在移動的狀態下，視頻監控點和接收端之間的距離都在500M－20KM的范圍，這些特殊的環境，如何實現視頻監控，是目前安防業界普遍關注的話題。

    安特視訊研發團隊應用COFDM調制技術，使得在“高速運動中”和“非視通條件下”實現高質量實時圖像和數據傳輸成為可能。Television移動多媒體傳輸系統采用了先進的COFDM調制解調技術、信道編解碼技術，并結合數字圖像壓縮MPEG2／MPEG4等多媒體網絡傳輸技術，能夠在高速移動環境下實現視頻、語音、數據等寬帶多媒體業務的實時、同步傳輸。具有覆蓋范圍廣、靈敏度高、移動性好、抗干擾和抗衰落能力強、傳輸數據率高、穩定性和可靠性突出等顯著優點，為指揮、搶險、偵察、野外作戰等應急通信提供遠距離、高質量、高速率、無線實時傳輸的理想解決方案，廣泛應用于公安、武警、消防、野戰部隊等軍事部門和交通、海關、油田、礦山、水利、電力、金融等國家重要部門。

    二、系統特點和優勢：

    COFDM即編碼正交頻分復用的簡稱，是目前世界最先進和最具發展潛力的調制技術。它的實用價值就在于支持突破視距限制的應用，是一種在無線電頻譜資源方面充分利用的技術，可以對噪聲和干擾有著很好的免疫力，繞射和穿透遮擋物是COFDM的技術核心。其基本原理就是將高速數據流通過串并轉換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進行傳輸。

    COFDM技術能同時分開多個數字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運行。正是由于具有了這種特殊的信號“穿透能力”，使得COFDM技術深受通信設備商的喜愛和歡迎。COFDM技術能夠持續不斷地監控傳輸介質上通信特性的突然變化，通信路徑傳送數據的能力會隨時間發生變化，COFDM能動態地與之相適應，并且接通和切斷相應的載波以保證持續地進行成功的通信。COFDM技術特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號撒播的地區、高速的數據傳播的地方。

    COFDM技術在無線圖像傳輸方面應用有以下獨特的優勢：

    1、非可視和有阻擋的環境中應用，卓越的“繞射”與“穿透”能力使得適合在城區、城郊、建筑物內實現無線圖像實時傳輸

    傳統的微波設備，必須在可視條件（既收發兩點之間必須無阻擋）下才能建立無線鏈接通道，所以使用中受環境制約較大，需要提前考察應用環境，選擇、測試收發點，調整天線的方向，架設天線的高度測算等，工作量非常大，也相當煩瑣，不僅直接限制音視頻的傳輸與接收，而且系統的可靠性、工作效率也大打折扣。

    COFDM無線圖像設備則徹底改變了這種局面。因其多載波等技術特點，COFDM設備具備“非視距”、“繞射”傳輸的優勢，在城區、山地、建筑物內外等不能可視及有阻擋的環境中，該設備能夠以高概率實現圖像的穩定傳輸，不受環境影響或受環境影響小。系統采用全向天線，可以在最短的時間內架設無線傳輸鏈路，采集端和接收端也可以隨意移動，不受方向的限制，系統簡單、可靠，應用靈活。

    2、適合于高速移動中無線傳輸實時的圖像，可在車輛、船舶、直升機等平臺上使用

    微波（數字微波、擴頻微波）、無線LAN等設備因其技術體制的原因，無法獨立實現采集端和接收端在高速的移動過程中實時傳輸圖像。在車輛、船舶上應用微波和無線LAN等設備進行無線圖像傳輸時，通常的方案是再配置附加的“伺服穩定”裝置，以解決電磁波定向、跟蹤、穩定等問題，但是也僅僅能在一定條件下實現移動點對固定點的傳輸，并且圖像常常會出現中斷，嚴重影響傳輸接收的效果。工程復雜，可靠性降低，造價極高。

    但對于COFDM設備，它不需要任何附加裝置，就可實現固定—移動，移動—移動間的使用，非常適合安裝到車輛、船舶、直升機等移動平臺上。不僅傳輸具有高可靠性，而且表現出很高的性價比。

    3、傳輸帶寬高，適合高碼流、高畫質的音視頻傳輸，圖像碼流一般可大于4Mbps高碼流、高畫質的音視頻數據流對編碼、信道速率要求十分高。一般的數字微波，擴頻微波傳輸鏈路中，雖然采用MPEG-2編碼，但信道多采用2M速率，如E1，使得解碼后的圖像分辨率可以達到720×576，但是圖像壓縮碼流只有1M左右，無法滿足接收端后期音視頻分析、存儲、編輯等具體的要求。

   COFDM技術每個子載波可以選擇QPSK、16QAM、64QAM等高速調制，合成后的信道速率一般均大于4Mbps。因此，可以傳輸MPEG-2中4:2:0、4:2:2等高質量編解碼圖像，接收端圖像分辨率可達到720×576或720×480，碼流可以在6M左右，接收后的圖像質量接近DVD畫質，完全可以滿足接收端后期音視頻分析、存儲、編輯等具體的要求。

    4、在復雜電磁環境中，COFDM具備優異的抗干擾性能

    對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾及信號波形間的干擾性能優越，通過各個子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力。在單載波系統中（如數字微波，擴頻微波等），單個衰落或干擾能夠導致整個通信鏈路失敗，但是在多載波COFDM系統中，僅僅有很小一部分子載波會受到干擾，并且這些子信道還可以采用糾錯碼來進行糾錯，確保傳輸的低誤碼率。

    三、系統傳輸結構

    根據系統傳輸結構特點，可以分為以下3類：點對點應用,點對多點應用和多點對多點應用

    1.點對點:使用一套Television系統，由一個前端發射系統和一個接收系統組成，這種應用最為廣泛，大部分使用都是采用該結構。

圖1點對點應用系統組成示意圖

    2.點對多點

    點對多點應用一般有兩種方式：

    •一發多收，即一點發多點收

    其實這種方式為點對點應用的延伸。一個發射前端只占有一個傳輸通道，接收系統由多個同頻段接收機組成。

圖2Television系統一發多收系統示意圖

    •多發一收

    采用這種結構，必須采用頻分方式，由多個不同頻點的發射機組成前端發射系統，而接收系統則必須能接收到不同頻段發射機傳回來的信號。 

圖3多發一收系統示意圖

   3.多點對多點

    多點對多點，指的是由多個不同頻點的發射前端和接收系統組成的應用網絡，系統比較復雜，成本較高。一個中等以上的城市采用多點對多點的網絡結構，可以將多個部門的圖像共享，傳輸多路圖像。

圖4多發多收系統示意圖

    四.系統工作方式

    根據系統工作方式則可以分為下列五種方式應用：人到車,車到車,車到指揮中心,艦船、飛機到指揮中心和全城聯網覆蓋（移動基站覆蓋方式）.

    1.人到車應用

    一般的，在某些部門使用Television系統，由工作人員攜帶前端設備，如軍隊的偵察人員、消防部門的消防和搜救隊員已經公安部門的刑偵隊員等，工作人員采用專用背架背負Television發射前端設備，將信號從各種現場（建筑物內，街道，廣場，戰場等）傳到后方的指揮車或者直接傳到指揮中心，這種應用方式主要是受到發射機功率的限制，因為人員攜帶設備在功耗和功率上都必須降低要求，對發射機的供電和天線的長度以及設備的體積和重量都要綜合考慮，因此，傳輸距離較短。在城市環境同一水平面的街道上，我們通過測試得出的傳輸距離一般在有阻擋情況下可以達到1公里以上，最遠能達到3公里。在城市環境同一水平面路面上，無阻擋情況下可以傳輸3公里以上，最遠可以達到7公里。

圖5發射前端到車載接收系統

    2.車到車應用

    車到車方式，一般在軍隊和公安等部門使用比較廣泛，由于發射前端安裝在機動車上，從而能夠保證有正常的供電系統，可以在機動車上使用大功率發射機，從而提高傳輸距離，在城市環境同一路面，有阻擋情況下，最小傳輸距離可以達到2公里，最大傳輸距離可以達到4公里，在城市環境同一路面，無阻擋情況下，車到車之間的最小傳輸距離可以達到5公里，最大傳輸距離可以達到7公里。

    車載接收系統可以使用帶升降桿和高增益全向天線結合的方式，接收天線的高度越高，傳輸距離越遠，因此，車載接收系統使用車載天線也要盡可能的使用高增益天線，并盡可能使用大型車輛及升掛設備。

圖6車載前端到車載接收系統

    3.車到指揮中心應用

    車到指揮中心，一般指的是發射前端安裝在機動車上，而接收系統安裝在指揮中心，這和車到車方式類似，但由于接收系統安裝在指揮中心，也就有條件安裝在比較高的位置上，這樣，其覆蓋范圍大大提高。如果安裝接收天線的高度達到100M，則在有樓群阻擋的情況下，Television無線高清晰度視頻實時傳輸系統能夠傳輸5－10公里，最遠傳輸距離可以達到20公里。如果高度達到200米，則可以在有阻擋的情況下可以傳輸20公里，而在無阻擋的情況下，一般有效距離為50公里以上（視距傳輸），如果傳輸環境理想，最大可以傳輸100公里遠。車到指揮中心這種工作方式，適合在大、中型城市使用，也可以作為一種中繼方式使用，適合公安、消防指揮車等應用。

圖7車載前端至指揮中心的通信方式

 4.艦船、飛機到指揮中心應用

    艦船、飛機到指揮中心和車到指揮中心類似，一般發射前端安裝在艦船或飛機上，而接收系統安裝在指揮中心。和車到指揮中心相比，飛機離地面較高，艦船水面空間較開闊，所以其傳輸環境建筑物遮擋相對較輕，同時飛機和艦船移動方向相對來說比較容易定位。所以結合定向高增益全向天線，其覆蓋范圍大大提高。如表4所示，可以分短距離、中距離和長距離三種覆蓋范圍。 

表：艦船、飛機到指揮中心的3種覆蓋方式

    覆蓋范圍傳輸距離發射天線接收天線

    短距離2-5公里全向天線全向天線

    中距離到80公里全向天線定向高增益天線

    長距離到160公里或更高定向高增益天線定向高增益天線

圖8艦船、飛機到指揮中心的通信方式

    5.全城聯網覆蓋應用（移動基站覆蓋方式）

    所謂全城聯網覆蓋是采用以上介紹的點對點、點對多點和多點對多點組網方式，構造各個基站，然后結合微波中繼、衛星中繼、光纖和網絡中繼，以及差頻中繼，將各個基站連接到中心站，從而構造覆蓋整個大城市、特大城市的無線移動視頻監控。一個具體應用的例子如圖9所示。

圖9微波中繼＋網絡中繼的城市覆蓋示意圖

    五、COFDM無線傳輸技術在視頻監控中的應用

    采用COFDM技術的無線圖像傳輸方案，具有良好的非視距傳輸和高速移動傳輸性能，能提供DVD質量的實時圖像和聲音。通過車載或便攜式設備可靈活、迅速地將現場實況聲像直接傳輸或通過轉信臺、光纖網等傳輸回至指揮中心。設備可與其他微波、衛星、光纖通信設備組建遠距離鏈路，建設實用有效的圖像傳輸系統。COFDM技術的無線圖像傳輸設備主要應用環境為：城市建筑物阻擋環境，樓宇之間，建筑物內外，建筑物地下到地面之間；移動中使用；海上圖像、空中圖像傳輸等。是國內公安、部隊、武警、消防、人防（民防）、水利、海事、海關、廣播電視等行業在安全保衛、野戰指揮、任務偵察、災難救援、現場轉播等任務中急需的高性能無線圖像傳輸設備。

    北京安特視訊通信技術有限公司開發的無線圖像實時傳輸監控系統，采用了COFDM技術，能夠確保高速移動、抗衰落及多徑干擾下的穩定傳輸與實時監控（移動速率可達180公里/小時），提供廣播級DVD質量的高清晰圖像，強大的非視距傳輸能力，非常適合稱為難度極大的“峽谷通信”的城市阻擋環境應用，無須天線定向。產品具有如下特性：音視頻數字化傳輸，實時圖像傳輸，采集發射端體積小，機動性強，靈活方便，可手持使用，可加密傳輸，保密性好，鏈路傳輸距離可以達到10KM-50KM。

    Television系列產品廣泛應用于公安、消防、交警、人防應急、城管執法、環保監控、消防應急、水利防汛、電力搶險、鐵路搶險、海事執法、海監巡查、海關邊防、碼頭監控、森林防火、油田防盜、軍事偵察等領域,適合城區、海上、山地等多種復雜環境中高質量圖像的實時移動傳輸與監控。