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1、C O F D M 技术在移动C C T V 中的应用江苏连云港海事局孟宪宏【内容提要 此文分析了C C T V 的功能和应用现状，结合连云港V T S 系统改造，提出了以C O F D M 通信调制技术实现移动C C T V 图像传输的方案设计，并对方案的可行性进行了现场测试。 关键词：C O F D M 移动C C T V 应用 0 前言C C T V 监控系统作为V T S 的一个主要辅助设备，具有直观性、实时性的特点，它可以收集其视距范围内船舶的航行、作业、事故、污染、超载、违章等的动态信息，对水域现场具有较好的监控效果，与v T S 系统集成，可以完成船舶目标的识别与抓拍功能，是V
2、T S 雷达设备的有效补充。随着V T S 系统功能的不断完善，已有很多海事局的V T S 系统配置了C C T V 监控子系统，其前端设备如摄像机等均安置在雷达站、重要交通水域或港池、临时停泊区、码头、泊位等处，而其处理控制设备一般放置在V 1 、S 中心，通过遥控远程的摄像机来对过往船舶的航行、作业、事故、污染、超载、违章等动态信息进行监控。但由于摄像机本身特性的限制，一般有效监控范围仅为1 3 k i n 左右，若再加上水面雾气的影响，将使得C C T V 监控的有效距离大大降低。此外，由于摄像设备位置固定，也无法对水域现场进行近距离、全方位地观察。 1 移动C C T V 的发展随着我
3、国经济的发展，港口建设和水上交通运输日趋繁忙，船舶流量不断增加，加之海洋养殖业、捕捞业的发展，使港区水域内本来就有限的可航水域变得更小，如此种种，导致了港口航行风险的增大，造成了船舶交通异常情况和事故频繁发生。当水域出现异常情况和船舶发生交通事故时，及时进行处置就显得尤为重要。而移动C C T V 的出现和发展，就可以把船舶出现异常情况和发生交通事故时的现场图像、通话内容及时传输至V T S 中心。使海事指挥机关和局领导能在指挥中心或在办公室中就可以及时看到实时传输的现场图像，如临现场，及时了解重大突发事件现场实况，作出准确的分析判断，达到实时指挥，提高海事决策系统的快速准确性，增加快速反应能
4、力、指挥能力和突发事件的处置能力。如在2 0 0 4 年1 1 月2 6 日“辽海”轮失火救助的过程中，C C T V 现场监控就发挥了重要作用，它把救助现场的图像及时传输至交通部姆事局中国搜救中心，为交通部领导、海事局领导及时准确地了解救助现场情况，正确组织施救起到了关键性的作用。正如海事局有关主要领导说的那样：在向船舶上喷水灭火时，通过C C T V 图像及时发现了船舶因冲入过参韵海水而造成船身向一侧倾斜近1 5 度，在此情况下，果断下令停止喷水，从而确保了船舶的安全。2C O F D M 通信调制技术C O F D M ( C o d e dO r t h o g o n a lF r
5、e q u e n c yD i v i s i o nM u l t i p l e x i n g ) ，即编码芷交频分复用的简称，是目前世界上最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理就是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。编码( C ) 是指信道编码采带缭码率可变的卷积编码方式，以适应不同重要性数据的保护要求；正交频分( O F D ) 指使用大量的载波( 副载波) ，它们有相等的频率间隔，都是一个基本震荡频率的整数倍；复用( M )指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上，形成一个频道。该技术除具有强大的编码纠错能力外，其最大特点是多载波调制。和传统
6、的宽带图像传输技术不同，该技术将单一信号载波调制成数千个小的子载波发射出去。而在接收端再将这些子载波接收处理还原成原始信号，使以往被当成干扰信号的反射波、折射波、多径效应变成了有用信号，大大提高了接收信噪比。各子载波并行传输，使系统减少了对单个载波的依赖性，其抗多径衰落能力、抗码问干扰能力、抗多谱勒频移能力都得到了显著提高，从而使以往技术不能达到的在严重遮挡条件下传输宽带图像数据的要求得以实现。M P E G ( M o v i n gP i c t u r e sE x p e r t sG r o u p ) ，即运动图像专家组的简称，M P E G 2 是国际标准化组织( I S 0 )
7、 为数 字视频和音频制定的第二代压缩标准，其最大特点是图像的清晰度高。目前，D V D 、数字电视等都是采用这一标准。一采用M P E G 2 数字图像编解码技术和C O F D M 通信调制技术的无线数字图像传输设备，就可以克服模拟技术和常规调制技术下图像传输多径反射及遮挡所带来的困扰，可以实现在高速运动中拍摄并实时非视距传输高质量图像。C O F D M 技术在移动C C r v 中的应用盂宪宏2 9 此无线数字图像传输设备具有以下特点：( 1 ) 由于采用了M P E G 2 图像编解码技术，使得传输的图 像可达到D V D 水平。( 2 ) 由于C O F D M 调制技术的抗多谱勒频
8、移特性，使得该设备可以在高速运动条件下进行稳定的图像传输。运动载体可以是人、车、船、甚至是直升飞机。( 3 ) 由于C O F D M 调制技术的抗多径衰落能力，使得该设0 F D M 子载波频谱O F I ) M 频谱备能够在有阻挡、非通视条件下进行图像传输。圈1( 4 ) 由于C O F D M 调制技术的强大抗干扰和纠错能力，使得该设备在复杂的电磁环境中都可以正常使用。 3 移动C C T V 图像传输方案设计目前，移动C C T V 传输的图像有M P E G 2 ( D V D ) 和H 2 6 4 及M P E G 4 ，而目前最好的数字的视频图像压缩技术适合于网络传输的应该是采用
9、H 2 6 4 高清晰度压缩技术，能在2 M 以内传输D 1 ( 7 0 4 X 5 7 6 分辨率) 的图像效果。因此，当单路图像传输带宽大于5 1 2 K 时传输为H 2 6 4 的图像，当单路图像传输带宽小于5 1 2 K 时传输为M P E G 4 的图像。现结合连云港港口的具体情况来探讨如何在实际应用中进行移动C C T V 的方案设计。如附图1 所示，连云港海事局V T S 系统中C C T V 监控子系统布局方案为：在连岛雷达站和旗台山雷达站建设C C T V 监控站，在连云港海事局监督艇上建设移动C C T V 监控站；两个监控站的图像信息与雷达站的其它信息一起分别通过电信公用
10、网传输至V T S 中心，船载移动C C T V 监控站的图像和音频、云台和镜头控制信号通过无线数字图像传输设备和数传电台传输至旗台山雷达站，再与雷达站其它信息一起通过电信公用网传输至V T S 中心，进行集中处理与显示。具体C C T V 监控子系统的结构如附图2 所示。监督艇上移动C C T V 监控站的监视设备为彩色一体化摄像机，配置船载现场C C T V 显示器和船载现场控制键盘，同时配置一对数传电台，以便在V T S 中心对摄像机云台和镜头进行控制。船载移动C C T V 监控站的图像和音频信息通过采用M P E G 2 数字图像编解码技术和C O F D M 通信调制技术的无线数字
11、图像传输设备传输至旗台山雷达站，再采用H 2 6 4 数字图像编解码技术，通过光纤线路传输至V T S 中心。 4 移动C C T V 图像传输测试情况固2 连云港海事局v 1 S 两个固定点和一个移动点电视监控系统工程布局示意图中国航海学会2 0 0 5 年度学术交流会优秀论文集专刊图3 连云港海事局V T S 两个固定点和一个移动点电视监控系统结构框图为验证上述移动C C T V 方案的可行性，本人于2 0 0 5 年7 月，利用某公司提供的此类无线数字图像传输设备和视频处理设备，在巡逻艇上安装了手持数码摄像机、无线数字图像发送设备和天线，在旗台山雷达站上安装了无线数字图像接收设备和视频处
12、理设备，对水域现场图像的传输稳定性和显示清晰度进行了现场测试，具体测试情况如下：( 1 ) 在旗台山雷达站，利用电视对无线数字图像接收设备收到的视频图像进行了观看，巡逻艇周围的水面和浪花均能清晰地显示，达到D V D 效果。在V T S 中心利用网络观看时，图像效果达到D 1 ( 7 0 4 X5 7 6 ) 标准。( 2 ) 在内港区，在所有码头泊位附近观察时，图像传输稳定，没有因门机和其它装卸设备的影响丽产生传输盲区。( 3 ) 无线传输距离最远可达到5 3 nm i l e 。( 4 ) 为能在V T S 中心观看到如M P E G 2 ( D V D ) 的图像效果，把无线传输接收设备
13、放置在V T S 中心进行了现场测试。经测试，图像传输距离最远为2 4 nm i l e ，可以实现对内港水域的全部覆盖。( 5 ) 该无线传输设备的主要技术参数为：频率4 1 0 M H z ；信道带宽8 M H z ；发射功率5 W ；图像压缩格式M P E G 2 ；图像分辨率7 2 0 x5 7 6 ( P A L ) ；调制方 式c o F D M ；接收灵敏度一9 6 d B m 。5 结束语通过采用M P E G 2 数字图像编解码技术和C O F D M 通信调制技术的无线传输设备，实现移动C C T V 图像传输，不仅可以提高C C T V 的监控范围，而且可对水域现场进行近
14、距离、全方位观察。此外，还可通过网络向上级部门传输C C T V 现场图像，为上级领导决策提供现场信息。总之，随着移动C C T V 的应用，C O F D M 技术必将得到广泛的使用和发展。参考文献1L e o n a r dJ C i m i n iJ r a n dN e l s o nR S o l l e n b e r g e rP e a k t o - A v e r a g eP o w e rR e d u c t i o no fa nO F D MS i g n a lu s i n gP a r t i a lT r a n s m i tS e q u e n c e s I E E ET r a n s C o m m u n J a n 1 9 9 9 ：5 1l 一5 1 5作者：孟宪宏连云港海事局交管台副台长高敏工程师通信地址：连云港市连云区院前路1 1 号连云港海事局交管台邮编：2 2 2 0 4 2电话：0 5 1 8 2 3 3 7 6 9 1C O F D M 技术在移动C C T V 中的应用盂宪宏
