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1、552012 年第 03 期，第 45卷 通 信 技 术 Vol.45，No.03,2012 总第 243 期 Communications Technology No.243,Totally 车载视频监控系统的研究与实现 陈洪太，周渊平，邓昌明（四川大学 电子信息学院，四川 成都 610064）【摘 要】随着人们生活质量不断提高，汽车数量与日俱增，行车的安全变得越来越重要。根据现有的倒车雷达、视频监控等技术，提出了一种基于超声波测距的视频监控系统。采用 HY-SRF05超声波测距模块，将各路距离信号传送给STC89C51单片机进行处理，再通过RS232串口将数据传输给凌动Atom D525
2、主板，以实现最近距离的摄像头图像的自动切换。视频采集卡采用同三维T301系列，视频显示窗的自动切换由各路距离信号进行控制。【关键词】超声波测距；车载视频监控；视频切换【中图分类号】TN971.+1【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2012)03-0055-02Study and Implementation of Car Video Surveillance System CHEN Hong-tai，ZHOU Yuan-ping，DENG Chang-ming (School of Electronics and Information Engineering,Sichuan U
3、niversity,Chengdu Sichuan 610064,China)【Abstract】With the improvement of people s life quality,the number of cars increases with each passing day the safe driving becomes even more important.With the existing reversing radar,video surveillance technologies etc.,a video surveillance system based on u
4、ltrasonic range measurement is proposed.With HY-SRF05 ultrasonic ranging module,various distance signals are transmitted to the microcontroller STC89C51 for processing.Through RS232 serial port,data is transferred to Atom D525 motherboard for implementing the automatical switch of distance image fro
5、m the nearest video camera.With T301 series of video capture card,the video display window could be automatically switched by distance signals.【Key words】ultrasonic range measurement;car video surveillance;video switching 0 引言 近些年来，随着中国经济的不断发展，越来越多的人开始购买私人车、私家车，随之带来很多交通问题，交通阻塞、拥挤、汽车之间的碰撞刮擦在所难免。同时，汽车
6、驾驶员的行车水平更是参差不齐，安全隐患很大。在人员拥挤或者道路角落狭窄的场所，比如车库、街道、停车场、人行道附近，驾驶员既要前瞻，又要顾后，稍有不慎，便会发生刮擦碰撞事故，给人民的生命财产带来很大损失1。本文系统的提出，就是要尝试解决这些问题。既要检测行车时的视线盲区，又要检测周围物体与汽车的距离等，及时提醒驾驶员可能存在的潜在危险，提前有意识躲避，给行车带来很大的安全便利。1 汽车盲区 所谓的汽车盲区，就是驾驶员在车内无法用肉眼看到的区域，也是汽车最容易出现事故的区域。现有的汽车，一般是在汽车前端两侧安装2 个后视镜，以此观察车体两侧及偏后方的物体。车内安装有后视镜，驾驶员大致可以通过它观测
7、到车体后面的物体。仅靠3 面镜子，驾驶员很难观测到汽车周围的全部环境，由此就会产生很多盲区，带来潜在危险。汽车盲区如图1 灰色部分所示。收稿日期：2011-12-02。作者简介：陈洪太（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向为信号与信息处理；周渊平（1955-），男，教授，博士生导师，主要研究方向为通信与信息系统，信号与信息处理；邓昌明（1989-），男，硕士研究生，主要研究方向为信号与信息处理。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -56 图 1 汽车盲区示意 2 系统硬件设计方案 2.1 系统整体方案 该系统主要采用在汽车盲区安装摄像头的方法消除盲区，比
8、如，在汽车左前方、右前方以及车尾后面分别安装监控摄像头，配合距离测试模块，及时检测距离汽车最近物体的位置，系统将各路视频信号及距离信息呈现在显示器上，提醒司机潜在危险，进行有意识规避2。驾驶员既可以手动选择显示哪一路视频信号，也可以让距离信号作为控制信号，进行自动视频切换，在这种情况下，显示器显示的是物体离汽车最近位置的摄像头的图像（也即最有价值的图像）。整个系统的硬件框图如图2 所示。图 2 系统硬件框 2.2 视频采集部分 该系统采用 380线监控摄像头 208C，有效测量距离可达10 m，电源为DC 8 V，有效像素：PAL:512 582，NTSC：512 494，基本上可以满足要求。
9、视频采集卡采用同三维T301 系列，它是一款专业的 USB 接口高清晰视频采集设备，通过Video 端子或 S 端子来接入视频，四路视频输入可以在各路中切换浏览。2.3 超声波测距模块 HY-SRF05 超声波测距模块可以提供2450 cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达3 mm；模块包括超声波发射器、接收器及控制电路3。基本工作原理如下：采用IO 口的 Trig 端触发测距需要至少 10 us的高电平信号；模块自动发送8个 40 kHz 的方波，自动检测是否有信号返回；当有信号返回时，通过IO 口的 Echo 端输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测量的距离=（
10、高电平时间340）/2。2.4 系统控制以及显示部分 超声波测距模块的控制信号由51 单片机的IO口提供，采用外部中断、定时中断方式对检测到的返回信号进行处理，计算出距离，在数码管上显示出来。同时，通过RS232 串口，将各路距离信号发送给 Atom 主板。Atom主板一方面读视频采集卡信号，通过VisualC+生成的界面显示出摄像头端的影像，同时处理各路距离信号，一并显示在图形界面上。3 系统软件设计以及仿真 3.1 单片机程序设计部分 单片机对超声波测距模块的控制以及距离信号的处理如图 3 所示。在对 TCON、TMOD、SCON 等串口、定时器寄存器初始化后，单片机从 IO 口输出一高电
11、平信号，触发测距模块的Trig 端，使其开始工作。测距模块在定时器溢出范围内，如果检测到 Echo回响信号变为高电平，则定时器开始计时，同时开启外部中断。高电平的持续时间，就是超声波从发射到接收的时间间隔。Echo信号变低后，触发外部中断，在中断响应程序中，对定时器进行清零，计算超声波测量的距离并进行 LED 显示。如果在一定时间范围内，检测不到 Echo信号变高，则定时器溢出，在溢出中断程序中，对定时器进行清零，重新开始距离检测4。图 3 单片机测距流程 3.2 基于 MFC 的对话框显示界面 利用 VisualC+的 MFC 类库，创建基于对话框的工程，将摄像头视频信号显示在图像控件上。视
12、频信号的切换是个核心部分。从串口获取距离信号，一般来说有3 种方法：1）利用 Windows API 函数实现串口编程。这种方法具有很强的灵活性，但需要用户详细了解串口程序开发过程和一些复杂的API 函数。在Windows系统中，串口和其他通信设备是作为文件处理的。（下转第 59 页）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -59从莱斯分布，期概率密度函数为：220exp()(),0,()20,0,xxcxcIxP xBBBx（2）式中，B 为瑞利分量中的平均功率；22c为信号中占主导地位的直射信号平均功率；0()Ix 函数为第一类零阶修正贝塞尔函数。高铁网络中信
13、号衰弱较大，即式中B 数值较大，当0B时，无反射信号，信号衰减为零，非高铁网络中也不存在该种情况。在实际建网过程中，应设法增大22c，减小 B。通常定义22cKB，K 为莱斯因子，K 值是越大越好。根据高铁信号模型5，在高铁站点建设过程中，一方面应减小站点和轨道的垂直距离，该距离受限于高铁建设要求，必须距离高铁超过50 米，规划站点位置一般在100150 米之间；另外一方面，扩大图4 中，H 与 h 之间的差值，h 值为高铁高度，为一固定值，只能考虑扩大H 值，现网中单管塔一般高度 50 米，应尽量放在第一平台。4 结语 多普勒效应制约着高铁移动通信，现网中已有很多方案提出了不同的解决办法，但
14、是和陆地移动通信相比，高铁移动通信系统还存在各种各样的问题，比如：切换与重选（切换带较短，加强快速切换，LAC 边界位置更新量较大）问题，小区各种指标异常（无线接入性较差，掉话偏高）问题等等。本文讨论的各种减小多普勒效应方法已经应用于现网方案中，不少厂家高铁解决方案中已经充分利用了 AFC 算法，根据仿真图可以看出效果较好，但是还有很多问题需要解决，需要不断地改进。参考文献 1 中国移动集团上海有限公司.高速铁路专网设计与优化EB/OL.(2008-02-23)2011-10-02.http:/www.fw NATALI F D.AFC Tracking AlgorithmsJ.IEEE Tr
15、ansactions On Communications,1984,32(08):935.3 胡修林,胡磊国,汤晓丹,等.DSSS数字接收机的AFC算法及其实现 J.电子工程师,2004,30(05):15-19.4 苏华鸿.高铁覆盖传播模型的探讨 J.邮电设计技术,2009(06):32.5 黄成财,何海浪.高速无线信道建模与仿真 J.通信技术,2011,44(06):75.（上接第 56 页）2）多线程串口编程CSerialPort 类。其工作流程如下：首先设置好串口参数，再打开串口监测工作线程，检测到串口事件后，以 PostMessage（hWnd,Msg,wParam,lParam）消
16、息通知主程序，激发消息处理函数 RecvSCCMsg(wParam,lParam)来进行数据处理5。3）用 MSComm 控件进行串口通信。它是微软提供的 Windows 环境下实现串行通信的ActiveX 控件，通过添加 MSComm 控件 ID 的控制变量以及串口事件的消息处理函数OnComm()函数，编写处理代码。3.3 测试结果 将硬件系统搭建好后，开启 VC 生成的视频监控程序，测试结果如图4 所示。图 4 距离信号控制视频切换 该系统以两路视频信号输入和两路测距信号输入为基础，当手动选择优先时，距离信号不影响视频源的选取。反之，取消手动选择优先，则窗口显示的是最近的距离信号所在位置
17、的摄像头的信息。从结果可以看出，取消手动优先选项，距离2 小于距离 1，视频显示的是线路2 的摄像头信息。4 结语 本文设计的车载视频监控系统，能够较好地完成从距离信号读取到视频自动切换的过程，具有一定的应用前景。在后面的研究中，加上GPS 模块以及多个视频窗的同时显示，配合视频图像的手机传输，语音信号报警装置，可以实现汽车的定位以及防盗，对行车安全等都有一定的现实意义。参考文献1 郭源源.视频监控技术的研究 J.科技资讯,2009(34):234-235.2 刘文怡,杨慧.基于DSP和以太网的视频监控系统的设计与实现 J.通信技术,2009,42(07):151-153.3 赵旭.超声波测距仪硬件的研究设计J.才智,2011(23):189-191.4 庄益强,余轮.基于DM642的 X264 视频监控系统的软件实现J.通信技术,2007,40(12):394-395.5 龚建伟,熊光明.VisualC+/Turbo C串口通信编程实践M.第 2 版,北京:电子工业出版社,2007:27-174.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -