一、需求背景
网信化建设已具备初步基础,但在野外驻训、应急处突等多样化复杂任务场景中,视频资源传输仍沿用传统模式。现场依托摄像头完成高清音视频采集,传输链路高度依赖专网或大带宽网络,特别是在野外临时指挥所搭建过程中,各型设备组网无统一方案,难以快速构建一体化视频联动体系,无法匹配应急任务的快速响应要求。
(一)视频通联稳定性不足
复杂环境下,高清音视频信号回传至指挥所易出现延迟、卡顿甚至中断,直接影响指挥决策时效性。
(二)野外指挥所快速组网能力薄弱
临时搭建指挥所时,众多设备难以快速组网形成闭环联动应对应急任务的快速部署与启动。
上述问题并非个例,在临时指挥所搭建环节,设备组网慢、联动能力弱的问题更为突出,严重制约了网信化支撑能力的整体提升,清扬信安研制了一套机动式无线通信传输系统予以解决。
二、系统规划
清扬信安针对BD野外任务视讯通联痛点,结合机动式无线通信传输系统的核心建设目标,围绕“网络-采集-传输-显示增强”全链路,明确四大核心设计需求。
(一)网络链路设计
为解决野外复杂环境下网络通联不稳定、适配性差及安全防护不足的问题,需构建灵活适配、安全可靠的无线通信链路。
1.链路选型适配野外场景:相较于卫星通信和自组网,4G/5G具有成本低、部署便捷、覆盖范围广的优势,因此优先选用4G/5G无线通信方案。
2.核心设备配置要求:设备自带高增益物理天线,增强野外复杂环境下的信号接收能力,保障网络链路稳定性。
3.网络安全防护要求:为保障视频数据传输安全,需基于专网VPN技术构建加密传输通道,所有接入网络的设备均需在专用VPN隧道内完成数据传输,有效防范数据泄漏、篡改等安全风险,符合用户信息安全管理规范。
(二)视频采集设计
为满足野外任务现场视讯快速采集、灵活部署的需求,需选用便携化、高适配性的采集设备。
1.设备选型适配野外部署:前端布控点需实时采集现场画面,考虑到野外任务的机动性和环境复杂性,选用布控球作为核心视频采集设备。
2.核心性能与功能要求:设备须具备“开机即用”能力,无需复杂配置,降低现场部署难度;支持高清视频采集(分辨率不低于1080P),保障画面清晰流畅;内置大容量锂电池,续航时间长,满足长时间野外任务续航需求;同时具备防尘、防水、抗冲击等工业级防护性能,适配恶劣野外环境。
(三)视频传输设计
为解决野外信号波动、带宽不稳定导致的视频回传卡顿、中断问题,需构建自适应、高稳定的视频传输机制,具体需求如下:
1.传输瓶颈解决需求:单路高清格式视频数据带宽需求约为2~4Mbps,而野外场景常存在信号波动、带宽不足等问题,直接传输易出现卡顿、延迟。
2.核心传输能力要求:传输终端须具备高效视频压缩编码能力,接收前端原始高清视频数据后,通过优化编码算法进行压缩处理,将视频带宽需求精准控制在固定范围;支持100k、200k、256k、512k、1M、2M共6种信道带宽速率档位调节,可根据野外实时信号质量切换最优传输档位,确保视频数据在低带宽、弱信号环境下仍能稳定流畅回传至指挥所。
(四)视频增强设
配备高性能调度终端,终端需内置超强算力芯片,具备AI视频增强处理功能;可对前端传输的视频流进行实时画质优化、分辨率提升,大幅改善弱网环境下视频的模糊、卡顿问题,提升观看清晰度和流畅度,为指挥决策提供清晰、准确的视觉支撑。
三、解决方案
以野外执行任务为应用场景,清扬科技研发的本系统可精准满足野外视频采集、无线传输及临时指挥的核心需求,重点攻克了野外复杂环境下视频信号稳定传输的技术难题。
(一)前端布控点位设计
采用网线直连方式实现布控球与传输终端的对接,传输终端的备用网口接入全网通网关设备。传输终端在获取布控球的RTSP视频流数据后,完成数据压缩处理,随后以固定带宽速率,依托全网通网关的无线网络通道,将处理后的视频数据转发至中心服务端。
(二)网络传输层设计
中心机房承载侧:部署运营商专线,提供≥**Mbps对称带宽,为多路并发视频流的接收、处理及存储提供稳定大带宽支撑,避免核心节点传输瓶颈。
安全传输保障:固定机房路由器部署专属VPN服务,前端所有全网通无线网关接入网络后自动建立加密隧道,视频数据全程加密传输,有效抵御野外开放网络环境下的窃听、篡改等安全风险,保障任务信息保密。
前端接入侧:全网通无线网关支持移动、联通、电信三大运营商2G/3G/4G/5G全制式网络,可自动检测信号强度并切换最优网络,在野外信号薄弱区域最大化网络利用率。支持VPN拨号接入,上网数据流转安全保密。
(三)中心服务层设计
核心处理层部署于固定机房,实现视频流的高效处理与管理:
融合中心设备:具备多路视频流汇聚、解码转换及智能分发能力,可同时接收多路窄带优化后的视频流,完成格式统一后分发至临时指挥所,确保多终端视频数据同步。
管理平台服务器:实现全系统设备的集中管控,包括前端布控球、传输终端、网关的工作状态监控(如信号强度、带宽占用、编码模式)、参数远程配置及异常告警,当带宽低于阈值或设备故障时,立即推送告警信息至运维终端。
(四)临时指挥所设计
设备部署:在临时指挥所内部署1台传输(调度)终端,搭配1块便携显示屏,通过1台全网通网关搭建无线网络链路,实现接收并实时解码播放远端多路布控球采集的视频画面,支持接入会议摄像头、话筒及喇叭等外置设备;
另配置1台便携终端,通过网线直连该全网通网关,可同步查看5路布控球的实时视频,支持画面切换,反向控制,视频会商等,实现移动场景下指挥所的快速搭建与部署。便携手持终端配发至现场负责人,仅需通过单根网线接入该全网通网关,即可入网运行。
四、核心技术优势
(一)清扬QPVN窄带信道复用协议
清扬QPVN窄带信道复用协议专为低带宽环境设计,别人的通用通信协议实现不了的窄带高清,清扬通过自主创新的窄带信道复用协议、通过极致算法处理、却能实现窄带下的高清、协同互动。其核心特性包括:轻量级包头设计、优先级调度机制、自适应重传策略。
(二)双融合架构核心设计
窄带视频传输系统基于“传输终端一级融合+融合中心设备二级融合”的双融合架构,通过分层式数据处理与协同优化,实现低带宽环境下的高效视频传输。
传输终端支持实时接入多路监控摄像头(最多10+路),通过硬件对视频流进行融合,生成一路复合视频流。并支持调度终端对其反向控制。
(三)三维压缩技术原理
在空间维度,采用分层编码策略,将视频画面拆解为基础层与增强层,接收端可按需获取细节;同时,依据画面复杂度动态划分编码块,确保纹理细节精准保留。时间维度上,利用双向预测技术分析连续多帧视频,仅传输帧间差异数据,并对关键帧进行冗余备份,保障画面完整性。频域维度中,通过小波变换将视频信号分解,对低频主要信息分配高比特,高频细节采用稀疏表示,结合动态量化参数,优先保留人眼敏感信息。
(四)全域接入
通过清扬窄带信道复用协议,传输终端、调度终端、便携式终端等,与适配了清扬窄带协议的手机、工业相机、可穿戴设备、车载终端、无人设备、APP/PC程序等多类型设备的互联互通,达到终端全域互联。
(五)反向控制
野外架设具有云台功能的摄像头时,可以在总部选中单个画面远程放大,同时进行远程控制该摄像头,实现远程云台,该功能有利于迅速在野外建立侦察能力。
(六)安全性的可靠保障
1.系统具有跨子网和跨防火墙的穿透能力,可以边联网边使用。野外作业时,不管是卫星网络,还是自组网络,抑或层层防火墙的营连排内部局域网,清扬终端都可以不开端口、穿透防火墙、跨越层层子网,达到联网即用的便利部署效果。
2.系统实现视频数据内容从采集、传输到存储的全程实时加解密处理,每一帧画面都在安全通道中流转,保障低延迟、高可靠、强安全的视频传输体验。
(七)快速部署
前端设备开机后自动完成网络接入与视频传输配置,从设备开启到视频回传成功耗时不超过4分钟,适应野外任务快速响应需求。
五、核心设备
(一)传输终端
传输终端作为贴近摄像头部署的前端传输设备,承担着前端多路视频流一级融合处理。针对复杂场景下的带宽限制问题,其通过专业处理技术优化视频数据结构,灵活调整传输带宽适配策略,实现向后方指挥部的高效稳定传输。即便面临恶劣带宽环境,也能突破网络限制,保障视频信号不中断、画质不失真,为后端指挥决策提供实时可靠的视频支撑。
(二)便携式移动终端
便携式移动终端专为移动作业场景量身打造,采用高度集成化设计,体型小巧轻便、易于携带部署。其适配单兵作战、临时指挥所快速搭建等灵活应用需求,彻底打破传统指挥模式的固定化限制。依托窄带传输核心特性,该终端可从容应对带宽匮乏、信号不稳定等恶劣网络环境,确保在移动状态下依然能实现稳定的数据传输与指挥协同,为一线作业提供灵活高效的技术支撑。
(三)交换融合中心设备
交换融合中心设备是视频传输系统的核心中枢,能够高效接收前端多路视频传输终端推送的视频流数据。通过专业的二次融合处理技术,对不同格式、不同分辨率的视频信号进行标准化适配、同步整合与优化增强,最终实现全系统视频资源的集中汇聚、统一调度。
(四)视频传输管理平台
视频传输管理平台作为整个视频传输系统的核心管理软件,承担全链路管控中枢职责。可调整视频传输带宽策略提高带宽利用率,还全面覆盖系统配置管理、前端/后端终端设备管控、用户账号、服务器运维监控等日常核心工作,实现对视频传输全流程的精细化、一体化管理,保障系统稳定高效运行。
主要特点:
·支持调整视频传输时的带宽速率,提高带宽利用率;
·支持设置带宽传输档位:100k、200k、256k、512k、1M、2M共计6档,满足窄带需求;
·支持国产化申威麒麟V10操作系统;
·************(略)
(五)视频存储中间件
视频中间件服务部署于存储服务器架构之上,其核心职责在于对融合中心输出的整合视频流,通过专业化拆分算法解析为各前端终端对应的原始视频流,并完成结构化存储,确保多路终端视频数据的独立归档。
同时,该服务具备标准化协议接口,可按需向第三方业务系统推送符合RTSP规范的实时视频流,实现跨系统数据共享与业务协同,为视频数据的存储管理、二次应用提供灵活可靠的技术支撑。
五、其他应用场景
(一)靶场监控场景
本项目除支撑任务小队野外执行任务外,可进一步扩展应用于部队靶场打靶训练监控场景。
(二)无人作战场景
本项目可进一步拓展应用于无人机作战场景。随着智能无人装备的普及,无人机已成为部队野外任务中的核心装备之一。
(三)卫星下多级视频指挥场景
本项目可进一步拓展应用于卫星链路多级视频指挥场景。在应急作战、跨区域协同等任务中,多级指挥体系的视频联动是保障作战效能的核心支撑,熟悉指挥中心的多级视频指挥联动效果。