1.背景和痛点
例如在勘察遥远无人区现场,在波涛汹涌的远洋船只上,以及边境巡逻防线内等,当众多工作人员急需通过高清视频会议汇报关键数据、讨论紧急方案时,却常常遭遇画面卡顿、延迟严重的尴尬 —— 这正是当前通信网络的现实困境。卫星带宽资源紧张常受制于2M带宽的技术瓶颈,传统卫星线路难以承载多路高清视频流的并发传输,只能满足标清画质或点对点单线程的基础通信需求。这样的局限,不仅让远程协作效率大打折扣,更在应急救援、跨国商务等对画质和实时性要求极高的场景中,成为制约信息高效流通的 “拦路虎”。
清扬窄带远程实时视频通信系统,是一套“架构稳定、高度集成、多终端兼容”的应用级通信框架,专为复杂场景下的实时视频协同与应急指挥设计。系统以窄带传输技术为核心其核心功能在于:
窄带传输:无线网络、卫星网络等弱网环境下,通过清扬QPVP窄带通信协议,实现传输。
终端全域互联:清扬窄带终端、调度终端、便携式终端等,与适配了清扬QPVP窄带通信协议的工业相机、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。
移动应急适配:轻量化架构支持便携部署,可作为主指挥系统或备用指挥系统,在消防救援、执法监管、工业巡检等场景中快速搭建临时通信枢纽。
自洽性设计:从前端采集、窄带传输到后端调度的全链路自洽,确保视频协同、指令下发、数据存储的稳定性,延迟控制在500ms以内,带宽占用仅为传统方案的1/10。
为实现多级2M带宽下的卫星线路视频通话,需要两个外出勘察现场的小分队各自携带一台便携式终端连接卫星线路,同时中心总部的交换融合中心连接卫星线路,这样,两只勘察现场的小分队各自通过便携式视频终端采集到的现场视频实时的传回中心总部,形成一套地面经过卫星线路的、应用层的、多点视频通信系统。
拓扑连接图如下图所示。
多级通信拓扑示意图
3.2.1 双融合架构核心设计
清扬窄带视频通信系统基于“(传输终端一级融合)+交换融合中心二级融合”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。
仅传输终端支持实时接入多路监控摄像头(最多16路),通过硬件对视频流进行融合,生成一路复合视频流。并支持指挥终端对其反向控制。
交换融合中心支持接入20台传输终端,将多路终端视频流整合成统一视图,指挥终端支持分屏显示、单画面切换、反向控制等操作,确保指挥中心获取全局态势。
3.2.2 三维压缩技术原理
清扬三维压缩技术通过空间、时间、频域三个维度的深度融合,突破传统二维压缩的性能瓶颈,实现低带宽下的高效视频传输。
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。
3.2.3 清扬QPVP窄带通信协议核心机制
清扬QPVP(QingYang Protocol for Video over Narrowband)窄带通信协议专为低带宽环境设计,核心特性包括:
1. 轻量级包头设计
固定包头仅16字节(相比RTSP的40字节减少60%),包含时间戳、帧类型、优先级等关键信息。
2. 自适应重传策略
双融合架构、三维压缩技术配合清扬自主研发的 QPVP 窄带通信协议,可在1Mbps 带宽下实现1080P@30fps 视频传输\ 512Kbps 带宽下实现 720P@30fps 视频传输,压缩比达 1:25 - 1:35,较传统方案提升超 100%,为卫星通信、工业远程监控等场景提供高画质、低延迟的视频传输保障。
清扬窄带远程实时视频通信系统在保证安全性上构筑了强大的壁垒:
1)具有跨子网和跨防火墙的穿透能力,可以边联网边使用。不限场景,不管是卫星网络,还是自组网络,抑或是层层防火墙的内部局域网,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)具有国家保密局的产品信息安全的测评认证证书。该证书能够保证通信过程的具有国家级安全可靠、国密加密通信的特点。
1)窄带协议。清扬QPVP窄带通信协议,核心是自主研发的通信协议。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QPVP窄带通信协议、通过极致算法处理、却能实现窄带下的高清、协同互动。
2)全域接入。通过清扬QPVP窄带通信协议,清扬传输终端、固定终端、调度终端、便携式终端等,与适配了清扬窄带协议的工业相机、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。
3)反向控制。如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建立在陌生场景下侦察能力。
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