[发明专利]一种地铁列车LCD屏的视频传输方法

说明书

本发明公开了一种地铁列车LCD屏的视频传输方法，属于嵌入式计算机领域。该方法由3个模块组成，分别为视频服务器模块、交换网络模块和视频客户端模块。视频服务器模块负责视频信号采集、编码输出和错误数据重传，并根据当前网络状态信息，进行拥塞控制；交换网络模块负责数据的分组转发，实时统计端口流量和丢包数，向视频服务器反馈当前网络状态信息；视频客户端模块负责解码播放和丢包检测，并根据网络拓扑决策是否请求视频服务器重传丢失数据。本发明可以改善LCD屏播放媒体视频信息时的显示效果，提高乘客的感官质量。

技术领域

本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种地铁列车LCD屏的视频传输方法。

背景技术

随着城市的不断发展和人口数量持续增多，地铁作为缓解地面交通压力的最佳方式，运营模式逐渐由以车辆为中心转向以乘客为中心。PIS(乘客信息系统)的出现正满足了这种新型运营模式的需求，它依靠现代科技成熟可靠的网络技术、多媒体技术和显示技术进行信息多样化的显示。通过在地铁空间里建立起动态乘客信息显示，让乘客即便身处地下空间，仍然能够时刻保持与外部世界的信息交流。PIS为乘客提供了丰富的信息资源，已经成为地铁列车不可分割的一部分。

LCD屏作为PIS的重要组成部分，可为乘客提供列车运行状态、站点信息以及媒体视频信息。目前，地铁列车LCD屏的显示方案多基于差分VGA技术，依靠VGA模拟信号进行视频传输，但是该方法不能满足高清要求，并且在长距离传输过程中抗干扰能力差。随着视频技术的发展以及乘客对信息需求的提高，对车载LCD屏显示效果的要求也越来越高，该方法已经不能满足要求。

随着网络技术的发展，流媒体技术作为基于以太网数字媒体技术显示方案的一种，在嵌入式领域逐步应用起来。地铁列车上采用流媒体方案，一般基于UDP组播方式对所有LCD屏进行视频传输。地铁列车司机室车厢的结构如图1所示，由一个机箱、一个媒体控制器和一个触摸屏组成，机箱内含有视频服务器、语音报站控制器和交换机等三个设备。媒体控制器是一个具有数字显示输出功能的设备，触摸屏用于查看列车实时监控信息。地铁列车客室车厢结构如图2所示，由交换机a和交换机b组成，均连接了五个LCD屏和两个摄像头，交换机a还连接有一个DVR(硬盘录像机)。为提高客室车厢交换机的端口使用率，5个LCD屏通过以太网线级联悬挂在交换机的同一个端口上，根据LCD屏上拨码开关的数值进行区分。例如LCDa1拨码开关数值为1，LCDa2拨码开关数值为2，以此类推。各个车厢内的交换机互相连接构成一个局域环网，地铁列车整体的网络拓扑图如图3所示。

在一列地铁中，LCD屏、摄像头、DVR等设备数量都较多，使用时会占用一部分通信带宽，当在司机室需要通过触摸屏查看列车上的实时监控时，所有客室车厢内的摄像头都会向网络上发送数据。同时，视频服务器也在传送给LCD屏1080P高清视频数据，这些带宽消耗都会加重列车网络的负荷，容易造成网络瞬时拥塞而引发数据丢失。由于LCD屏采用级联的方式连接，当列车网络上发生数据丢失的现象时，如果最靠近交换机端口的LCD屏没有收到数据，则后面级联的屏也不会收到该数据。而流媒体技术采用的服务模型具有尽力而为的特点，并不能保证数据的可靠传输，不能进行网络拥塞控制，也不能重传丢失的数据，这会造成LCD屏出现马赛克和卡顿的问题，影响LCD屏的显示效果，降低乘客对地铁的乘坐体验。针对这种现状，本文提出一种新的LCD屏视频传输方法。

如图4所示，地铁列车视频服务器采用基于ARM架构的数字媒体处理器，并且连接一个DVI-D接口、两片DDR3缓存、一块视频信号采集芯片以及一个百兆网交换机。

地铁列车内的所有交换机与各个节点设备共同构成一个环形局域网。交换机采用基于ARM+FPGA架构的处理器，如图5所示，连接两块以太网交换机处理芯片和一个硬件看门狗。节点设备通过交换机面板和背板上的网口连接到以太网交换机处理芯片。