Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

– заход в запрещенные зоны, падение на пути пассажиров метрополитена;

– обнаружение потенциальных правонарушителей на парковках, пресечение актов вандализма у памятников;

– детектирование появлении посетителя во входной зоне муниципальных учреждений, не оборудованных СКУД;

– выявление ТС, создающих потенциально опасные ситуации для безопасности дорожного движения.

Данные решения систем имеют большое число модулей, следовательно, для решения задачи определения пешеходов на улицах города они будут неэффективными и затратными.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА

2.1 Схема аппаратного модуля

В проекте предлагается использовать для сбора информации о пешеходном и автомобильном потоке автономные видеокамеры со встроенным обработчиком, объеденные в распределенную мультимедийную сенсорную сеть и использующие беспроводной канал связи для передачи данных.

В настоящее время исследования интенсивности пешеходного и автомобильного потоков проводятся с помощью ручного подсчета в реальном времени или по видеозаписи. Автоматический сбор и обработка данных позволит существенно повысить точность геомаркетенговых исследований за счет увеличения объема выборки. Применение встроенного обработчика видеоинформации существенно снизит объем передаваемых данных и позволит использовать для их передачи общественные беспроводные сети (WiFi, GSM-GPSR, 4G-LTE и т.п.). Объединение всех устройств в мультисенсорную сеть повысит общую надежность и гибкость предлагаемой системы.

В ходе предварительного анализа проекта прямых аналогов предлагаемой системы не найдено. В настоящее время все геомаркентинговые исследования проводится на основе визуального наблюдения в течение определенного периода за исследуемым районом. Поэтому основные технические параметры приведены без сравнения с аналогами. Программно-аппаратный комплекс должен состоять из основных двух классов компонентов - автономных видеокамер со встроенным обработчиком видеопотока и сервера для сбора данных и представления результатов анализа.

Требования к автономным видеокамерам:

– светочувствительность и разрешение – 1600x1200, 0,5 Люкс;

– широкоугольный объектив – углом поля зрения не менее 60°;

– скорость формирования и передачи кадров – не менее 32 Кб/с;

– ИК-подсветка и режим день/ночь;

– стандарты сжатия и поддержка двойного потока – H.264, MPEG-4.

Требования к микрокомпьютерам:

– процессор для обработки видео-информации – 4 ядра, частота не менее 900 МГц;

– размер оперативной памяти – не менее 1 Гб;

– размер ПЗУ – не менее 8 Гб;

– беспроводной сетевой интерфейс – WiFi или 4G-LTE;

– напряжение питания – 220 В, 50 Гц.

Требования к серверу:

– процессор – 4 ядра, частота не менее 3 ГГц;

– размер оперативной памяти – не менее 8 Гб;

– размер ПЗУ – не менее 1 Тб;

– беспроводной сетевой интерфейс – LAN 100 Мбит/с;

– напряжение питания – 220 В, 50 Гц.

Автономная видеокамера должна быть выполнена в корпусе, защищенном от влаги и пыли с классом защиты не менее IP67 (международный стандарт IEC 60529, ГОСТ 14254-96), в который помещаются микрокомпьютер на основе микропроцессора Broadcom BCM2836, IP-видеокамера DS-2CD853F-E(W), широкоугольный объектив, WiFi-модуль RTL 8188СUS или 4G-LTE модуль, блок питания PD-25A, обогреватель, коммутационные шнуры и внешняя антенна. Транспортировка предполагается любыми видами транспорта в упакованном виде. Для упаковки прибора предполагается использовать картонные ящики соответствующего размера со специальными распорками из пенопласта.

Видеокамера должна удовлетворять требованием следующих государственных стандартов:

– по электромагнитной совместимости - ГОСТ 30318-95, 29037-91, Р 50016-92;

– по степени защиты от поражения электрическим током - ГОСТ 12.2.007.0-75 (2001);

– по надежности изделий электронной техники - ГОСТ 25359-82;

– по стойкости к механическим воздействиям - ГОСТ Р 52931-2008;

– по упаковке и маркировки - ГОСТ Р 51474-99.

Одним из этапов решения задачи было в проектирование устройства, которое могло бы в реальном времени анализировать видеопоток, т.е. распознавать объекты, а также записывать статистические данные в файл или передавать на сервер. Схема аппаратного модуля приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1– Схема аппаратного модуля

На основе данной схемы будет собран аппаратный модуль программно-аппаратного комплекса.

2.2 Анализ протоколов передачи данных

Современные инфокоммуникационные технологии позволяют реализовать разнообразие приложений на основе беспроводной передачи данных. В том числе, их можно использовать для получения информации в реальном времени из систем видеофиксации подвижной и стационарной техники (землеройного оборудования, видеокамер систем контроля доступа, автомобилей и т.п.) на удаленных территориях, где невозможно или нерационально использовать обычные кабельные каналы связи. Однако при организации передачи больших объемов данных от видеофиксаторов системы к базовой станции в реальном времени возникает проблема выбора протокола коммуникации и определения адекватных каналу связи параметров видеопотока, обеспечивающих необходимый уровень качества обслуживания.

Все чаще для организации видеонаблюдения на труднодоступных территориях предлагают использовать беспроводные мультимедийные сенсорные сети (Wireless Multimedia Sensor Networks, WMSNs). Они представляют собой распределенную сеть миниатюрных электронных устройств (узлов), которые автоматически осуществляют сбор данных о параметрах внешней среды и передачу их на базовую станцию посредством ретрансляции от узла к узлу с помощью беспроводной связи [9]. Подобные сенсорные узлы могут закрепляться стационарно, а также иметь относительную мобильность, то есть произвольно перемещаться друг относительно друга в некотором пространстве, не нарушая при этом логической связанности сети. В последнем случае сенсорная сеть не имеет фиксированной постоянной топологии, и ее структура динамически меняется с течением времени.

Применение беспроводных сенсорных сетей целесообразно в решении сложных задач в следующих областях [10]:

– мониторинг телекоммуникационной инфраструктуры сетей;

– мониторинг транспортных магистралей (железных дорог, метрополитена и др.), нефте- и газопроводов, инженерных сетей энерго- и теплоснабжения;

– контроль и анализ транспортных грузопотоков;

– экологический, биологический и медицинский мониторинг;

– автоматизация систем жизнеобеспечения и системах класса «Умный дом»;

– выявление и предупреждение чрезвычайных ситуаций (мониторинг сейсмической активности и вулканической деятельности, анализ атмосферы и прогноз погоды для своевременного предупреждения о наступлении стихийных бедствий) и др.

Практическое использование WMSN связано с рядом ограничений. Как правило, устройства достаточно просты и имеют низкую стоимость, а, следовательно, относительно слабые вычислительные ресурсы, небольшой объем памяти (не более 1 Гб) и ограниченные ресурсы энергопитания. Поскольку узлы WMSN служат ретрансляторами для информации друг друга, передавая данные по направлению к стационарной базовой станции, то «время жизни» все информационной системы зависит от времени функционирования каждого узла. Следовательно, необходимо выбрать параметры и протоколы коммуникации, которые обеспечивают энергетическую эффективность и уменьшение передаваемой информации, что, безусловно, скажется на качестве передаваемого видеоряда. Нельзя забывать и о требованиях информационной безопасности, которые необходимо соблюдать при передаче мультимедийных данных по открытому каналу связи.

В данной работе рассматриваются два вопроса организации передачи данных в WMSN: выбор протокола передачи данных, а также способа кодирования видеоинформации с целью уменьшить объем передаваемых пакетов при сохранении качества изображения.

В современных публикациях, посвященных развертыванию, эксплуатации и тестированию WMSN отмечается, что такие сети могут быть организованы с использованием различных стандартов, протоколов и технологий телекоммуникации, например: Bluetooth стандарта IEEE 802.15.1; ZigBee, 6loWPAN, DigiMesh стандарта IEEE 802.15.4, WiMedia/MBOA UWB (Ultra Wideband) стандарта ECMA368 (на базе стандарта IEEE 802.15.3a) или DS-UWB Forum стандарта IEEE 802.15.4a. Все эти стандарты включают и методы защиты конфиденциальности и целостности передаваемых сообщений. В таблице 1 приведены некоторые характеристики перечисленных стандартов.

Таблица 1 – Характеристики стандартов коммуникации, рекомендуемых для

использования в WMSN

Исходя из стоимости и доступности на рынке WMSN устройств, снабженных видеокамерами, параметров энергопотребления, диапазона передаваемого сигнала и пропускной способности использование протокола Wi-Fi является предпочтительным для универсальных приложений. Ниже приведены его преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при проектировании сети.

2.2.1 Стандарт IEEE 802.11

Обычно структура Wi-Fi сети подразумевает наличие не менее одной точки доступа и не менее одного клиентского устройства. Также возможно подключение двух клиентов в режиме «точка-точка» (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов при пропускной способности 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в тексте стандарта IEEE 802.11.

Однако стандарт не регламентирует все вопросы построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те методы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Исходя из этого, возникает необходимость классификации способов построения беспроводных локальных сетей.

По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

– автономные точки доступа (самостоятельные, децентрализованные, умные);

– точки доступа, работающие под управлением контроллера («легковесные», централизованные);

– бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера).

По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

– со статическими настройками радиоканалов;

– с динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов;

– со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов.

Протокол Wi-Fi обладает следующими преимуществами:

Характеристики

Список файлов ВКР