一种无线网络摄像机及其数据传输方法.pdf

本发明公开了一种无线网络摄像机，包括：用于采集监控信息的采集单元和用于对所述采集单元采集的监控信息进行压缩编码，生成压缩数据流的编码单元，此外，该摄像机还包括：上级互联定向天线，用于在自身的无线网络摄像机为第一级无线网络摄像机时与基站的天线互联，否则与上一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联；至少一个下级互联定向天线，分别用于与下一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联；无线传输处理单元，用于通过下级互联定向天线接收来自下一级无线网络摄像机的网络数据，将所述网络数据通过上级互联定向天线发送出去。此外，本发明还公开了一种无线网络摄像机的数据传输方法。本发明所公开的技术方案能够提高网络覆盖能力。

1、  一种无线网络摄像机，包括：用于采集监控信息的采集单元和用于对所述采集单元采集的监控信息进行压缩编码，生成压缩数据流的编码单元，其特征在于，该摄像机还包括：
上级互联定向天线，用于在自身的无线网络摄像机为第一级无线网络摄像机时与基站的天线互联，否则与上一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联；
至少一个下级互联定向天线，每个下级互联定向天线分别用于与下一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联；
无线传输处理单元，用于通过下级互联定向天线接收来自下一级无线网络摄像机的网络数据，将所述网络数据通过上级互联定向天线发送出去。

2、  如权利要求1所述的无线网络摄像机，其特征在于，所述无线传输处理单元进一步在自身的无线网络摄像机需要向监控中心传输监控信息时，对编码单元生成的压缩数据流进行网络协议转换及处理，将得到的网络数据与当前接收的来自下一级无线网络摄像机的网络数据进行合并，将合并后的网络数据通过上级互联定向天线发送出去。

3、  如权利要求1或2所述的无线网络摄像机，其特征在于，所述无线传输处理单元进一步在自身的无线网络摄像机为第一级无线网络摄像机时通过上级互联定向天线接收来自基站的控制信息，或者在自身的无线网络摄像机不是第一级无线网络摄像机时通过上级互联定向天线接收上一级无线网络摄像机转发的来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给下一级无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。

4、  一种无线网络摄像机的数据传输方法，其特征在于，为每个无线网络摄像机设置上级互联定向天线和至少一个下级互联定向天线，将多个无线网络摄像机进行n级级联，将第一级的无线网络摄像机的上级互联定向天线与基站的天线互联，下级互联定向天线与第二级的无线网络摄像机的上级互联定向天线互联，当n≥3时，将第m-1级的无线网络摄像机的上级互联定向天线与第m-2级的无线网络摄像机的下级互联定向天线互联，将第m-1级的无线网络摄像机的下级互联定向天线与第m级的无线网络摄像机的上级互联定向天线互联，其中，2≤m≤n；
该方法包括：
第m-1级的无线网络摄像机通过自身的下级互联定向天线接收来自第m级的无线网络摄像机的网络数据，当n≥3时，第m-1级的无线网络摄像机将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给第m-2级的无线网络摄像机，否则，将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给基站。

5、  如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在所述第m-1级的无线网络摄像机需要向监控中心传输网络数据时，第m-1级的无线网络摄像机将自身的网络数据与当前接收的来自第m级的无线网络摄像机的网络数据进行合并，将合并后的网络数据通过上级互联定向天线发送出去。

6、  如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第m-1级的无线网络摄像机为第一级的无线网络摄像机，该方法进一步包括：所述第m-1级的无线网络摄像机通过上级互联定向天线接收来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给第m级的无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。

7、  如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第m-1级的无线网络摄像机不是第一级的无线网络摄像机，该方法进一步包括：所述第m-1级的无线网络摄像机通过上级互联定向天线接收第m-2级的无线网络摄像机转发的来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给第m级的无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。

8、  如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述将n个无线网络摄像机进行级联之前，进一步包括：
根据当前视频监控系统所支持的无线带宽及每个无线网络摄像机所需占用的带宽，确定可级联的无线网络摄像机的个数的最大取值N；
根据所述最大取值N，确定n的取值。

一种无线网络摄像机及其数据传输方法
技术领域
本发明涉及视频监控系统，尤其涉及一种视频监控系统中的无线网络摄像机及其数据传输方法。
背景技术
在视频监控系统中，网络摄像机(如IP Camera)与监控中心的连接主要有两种：第一种是有线连接，如提供以太网RJ45接口方式向外传输视频，但这种有线连接方式存在着需要施工布线、网线好坏经常影响视频传输等问题。
第二种是无线连接，如采用802.1a/b/g等局域网无线传输协议或者采用GPRS、CDMA等移动网络传输协议进行网络视频传输，此时，监控中心需要配置一个基站，如接入点(AP，Access Point)等，来与支持无线连接的摄像机配合使用，但由于目前这种摄像机一般仅支持点对点的无线传输，如图1所示，图1为现有技术中无线网络摄像机的结构示意图。其包括：采集单元、编码单元、无线传输处理单元和天线。
其中，采集单元用于采集各种监控信息。具体实现时，采集单元可包括音视频采集子单元以及报警等其它信息的采集子单元，用于分别采集音、视频监控信息和开关量报警、GPS位置、甚至一些如温度、湿度等的监控信息。
编码单元用于对采集单元采集的各种监控信息进行压缩编码，生成压缩数据流。
无线传输处理单元用于通过所述天线接收来自基站的控制信息，在所述控制信息指示需要向监控中心传输该网络摄像机的监控信息时，对编码单元生成的压缩数据流进行网络协议转换及处理后，得到网络数据，将所述网络数据通过所述天线发送给基站。基站通过自身的天线向无线网络摄像机发送控制信息，并接收来自无线网络摄像机的网络数据。
可见，目前的监控系统中，由于无线网络摄像机直接与基站进行点对点的无线传输，因此无线传输范围仅限于基站对无线摄像机的覆盖范围，传输范围较小，并且这种点对点的组网方式也不适合大范围的复杂组网应用。
发明内容
有鉴于此，本发明中一方面提供一种无线网络摄像机，另一方面提供一种无线网络摄像机的数据传输方法，以便提高摄像机的数据传输范围。
本发明所提供的无线网络摄像机，包括：用于采集监控信息的采集单元和用于对所述采集单元采集的监控信息进行压缩编码，生成压缩数据流的编码单元，此外，该摄像机还包括：
上级互联定向天线，用于在自身的无线网络摄像机为第一级无线网络摄像机时与基站的天线互联，否则与上一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联；
至少一个下级互联定向天线，每个下级互联定向天线分别用于与下一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联；
无线传输处理单元，用于通过下级互联定向天线接收来自下一级无线网络摄像机的网络数据，将所述网络数据通过上级互联定向天线发送出去。
较佳地，所述无线传输处理单元进一步在自身的无线网络摄像机需要向监控中心传输监控信息时，对编码单元生成的压缩数据流进行网络协议转换及处理，将得到的网络数据与当前接收的来自下一级无线网络摄像机的网络数据进行合并，将合并后的网络数据通过上级互联定向天线发送出去。
较佳地，所述无线传输处理单元进一步在自身的无线网络摄像机为第一级无线网络摄像机时通过上级互联定向天线接收来自基站的控制信息，或者在自身的无线网络摄像机不是第一级无线网络摄像机时通过上级互联定向天线接收上一级无线网络摄像机转发的来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给下一级无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。
本发明所提供的无线网络摄像机的数据传输方法，为每个无线网络摄像机设置上级互联定向天线和至少一个下级互联定向天线，将多个无线网络摄像机进行n级级联，将第一级的无线网络摄像机的上级互联定向天线与基站的天线互联，下级互联定向天线与第二级的无线网络摄像机的上级互联定向天线互联，当n≥3时，将第m-1级的无线网络摄像机的上级互联定向天线与第m-2级的无线网络摄像机的下级互联定向天线互联，将第m-1级的无线网络摄像机的下级互联定向天线与第m级的无线网络摄像机的上级互联定向天线互联，其中，2≤m≤n；包括：
第m-1级的无线网络摄像机通过自身的下级互联定向天线接收来自第m级的无线网络摄像机的网络数据，当n≥3时，第m-1级的无线网络摄像机将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给第m-2级的无线网络摄像机，否则，将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给基站。
较佳地，该方法进一步包括：在所述第m-1级的无线网络摄像机需要向监控中心传输网络数据时，第m-1级的无线网络摄像机将自身的网络数据与当前接收的来自第m级的无线网络摄像机的网络数据进行合并，将合并后的网络数据通过上级互联定向天线发送出去。
较佳地，所述第m-1级的无线网络摄像机为第一级的无线网络摄像机，该方法进一步包括：所述第m-1级的无线网络摄像机通过上级互联定向天线接收来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给第m级的无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。
较佳地，所述第m-1级的无线网络摄像机不是第一级的无线网络摄像机，该方法进一步包括：所述第m-1级的无线网络摄像机通过上级互联定向天线接收第m-2级的无线网络摄像机转发的来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给第m级的无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。
较佳地，所述将n个无线网络摄像机进行级联之前，进一步包括：
根据当前视频监控系统所支持的无线带宽及每个无线网络摄像机所需占用的带宽，确定可级联的无线网络摄像机的个数的最大取值N；
根据所述最大取值N，确定n的取值。
从上述方案可以看出，本发明中通过为每个无线网络摄像机设置上级互联定向天线和至少一个下级互联定向天线，使得可将多个无线网络摄像机通过级联的方式进行连接。即将第m-1级的无线网络摄像机的上级互联定向天线与第m-2级的无线网络摄像机的下级互联定向天线互联，将第m-1级的无线网络摄像机的下级互联定向天线与第m级的无线网络摄像机的上级互联定向天线互联。以便在数据传输时，由第m-1级的无线网络摄像机通过自身的下级互联定向天线接收来自第m级的无线网络摄像机的网络数据，将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给第m-2级的无线网络摄像机，从而利用无线网络摄像机对其它无线网络摄像机的数据的转发提高传输范围，并且这种级联的组网方式能够适用于大范围的复杂组网应用。
附图说明
图1为现有技术中无线网络摄像机的结构示意图；
图2为本发明实施例中无线网络摄像机的结构示意图；
图3为本发明实施例中无线网络摄像机通过级联方式连接的示意图。
具体实施方式
本发明中，为了提高无线网络摄像机的传输范围，考虑通过多级级联的方式连接无线网络摄像机，从而可以使原来的无线网络覆盖范围根据级联数而扩展数倍以上。为了使无线网络摄像机能够通过多级级联的方式进行连接，本发明中为每个无线网络摄像机设置了用于与上一级无线网络摄像机或基站进行无线互联的上级互联定向天线和用于与下一级无线网络摄像机进行无线互联的下级互联定向天线。
具体实现时，下级互联定向天线可以不只一个。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。
图2为本发明实施例中无线网络摄像机的结构示意图。如图2所示，该无线网络摄像机包括：采集单元、编码单元、上级互联定向天线、至少一个下级互联定向天线和无线传输处理单元。
其中，与图1所示现有技术中的无线网络摄像机相比，本实施例中的采集单元和编码单元的功能及连接关系与现有技术中一样，即采集单元用于采集各种监控信息；编码单元用于对采集单元采集的各种监控信息进行压缩编码，生成压缩数据流。
但现有技术中无线网络摄像机的非定向天线被本实施例中的上级互联定向天线和至少一个下级互联定向天线所代替。其中，上级互联定向天线用于在自身的无线网络摄像机为第一级无线网络摄像机时与基站的天线互联，否则与上一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联。每个下级互联定向天线用于在自身的无线网络摄像机不是最后1级无线网络摄像机时与下一级无线网络摄像机的下级互联定向天线互联。
此外，本实施例中的无线传输处理单元还用于通过下级互联定向天线接收来自下一级无线网络摄像机的网络数据，将所述网络数据通过上级互联定向天线发送出去，即发送给与之互联的基站或上一级无线网络摄像机。
若此时该无线网络摄像机也需要向监控中心传输监控信息，则无线传输处理单元对编码单元生成的压缩数据流进行网络协议转换及处理后，可将得到的网络数据与当前接收的来自下一级无线网络摄像机的网络数据进行合并，将合并后的网络数据通过上级互联定向天线发送出去，即发送给与之互联的基站或上一级无线网络摄像机。
同样，对于基站发出的控制消息，本实施例中的无线网络摄像机也可以对其进行中转。具体实现时，当该无线网络摄像机为级联连接中的第一级无线网络摄像机时，该网络摄像机中的无线传输处理单元可通过上级互联定向天线接收来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给下一级无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。
当该无线网络摄像机不是级联连接中的第一级无线网络摄像机时，该网络摄像机中的无线传输处理单元可通过上级互联定向天线接收上一级无线网络摄像机转发的来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给下一级无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。
图3示出了本发明实施例中无线网络摄像机通过级联方式连接的示意图。图3中有n级无线网络摄像机(即无线网络摄像机1、无线网络摄像机2、......、无线网络摄像机n)进行级联，并且以每个无线网络摄像机具有一个上级互联定向天线和一个下级互联定向天线的情况为例。如图3所示，具体级联情况为：
第一级无线网络摄像机的级联(如图3中的无线网络摄像机1所示)：第一级无线网络摄像机利用上级互联定向天线与基站进行点对点无线连接，同时利用下级互联定向天线对下一级(即第二级)无线网络摄像机进行点对点互连连接。本级无线网络摄像机的视频监控网络数据流量可与下级的互联无线网络摄像机的网络数据流量合并后，一同向上级无线网络进行传输。
第二级无线网络摄像机的级联(如图3中的无线网络摄像机2所示)：第二级无线网络摄像机利用上级互联定向天线与第一级无线网络摄像机的下级互联定向天线进行点对点无线连接，同时利用下级互联定向天线对下一级(即第三级)网络摄像机进行点对点互连连接。本级无线网络摄像机的视频监控网络数据流量可与下级的互联无线网络摄像机的网络数据流量合并后，一同向上级无线网络进行传输。
以此类推。
第n-1级无线网络摄像机的级联(如图3中的无线网络摄像机n-1所示)：第n-1级无线网络摄像机利用上级互联定向天线与上一级(即第n-2级)无线网络摄像机的下级互联定向天线进行点对点无线连接，同时利用下级互联定向天线对下一级(即第n级)网络摄像机进行点对点互连连接。本级无线网络摄像机的视频监控网络数据流量可与下级的互联无线网络摄像机的网络数据流量合并后，一同向上级无线网络进行传输。
第n级无线网络摄像机的级联(如图3中的无线网络摄像机n所示)：第n级无线网络摄像机利用上级互联定向天线与上一级(即第n-1级)无线网络摄像机的下级互联定向天线进行点对点无线连接。本无线网络摄像机的视频监控网络数据通过上级互联定向天线向上级无线网络进行传输。
可见，当2≤m≤n，且n≥3时，有：第m-1级的无线网络摄像机的上级互联定向天线与第m-2级的无线网络摄像机的下级互联定向天线互联，第m-1级的无线网络摄像机的下级互联定向天线与第m级的无线网络摄像机的上级互联定向天线互联。
进行网络数据传输时，有：第m-1级的无线网络摄像机通过自身的下级互联定向天线接收来自第m级的无线网络摄像机的网络数据，当n≥3时，第m-1级的无线网络摄像机将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给第m-2级的无线网络摄像机，否则，将所述网络数据通过自身的上级互联定向天线发送给基站。并且，在第m-1级的无线网络摄像机需要向监控中心传输网络数据时，第m-1级的无线网络摄像机可将自身的网络数据与当前接收的来自第m级的无线网络摄像机的网络数据进行合并，将合并后的网络数据通过上级互联定向天线发送出去。
进一步地，对于控制信息的传输，则有：第m-1级的无线网络摄像机为第一级的无线网络摄像机，该第m-1级的无线网络摄像机通过上级互联定向天线接收来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给第m级的无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。第m-1级的无线网络摄像机不是第一级的无线网络摄像机，该第m-1级的无线网络摄像机通过上级互联定向天线接收第m-2级的无线网络摄像机转发的来自基站的控制信息，判断所述控制消息是否是发送给自身无线网络摄像机的控制消息，如果不是，则将该控制消息通过对应的下级互联定向天线发送给第m级的无线网络摄像机；否则，根据该控制消息进行相应处理。
其中，由于上述传输网络数据时，可采用数据流量合并的方式进行传输，因此无线网络摄像机的级联级数受当前视频监控系统所支持的无线带宽及每个无线网络摄像机所需占用的带宽所限制，为此，可首先根据当前视频监控系统所支持的无线带宽(即无线网络协议的理论或实际无线带宽)w及每个无线网络摄像机所需占用的带宽s，确定可级联的无线网络摄像机的个数的最大取值N。例如，N可以由w/s的取值确定，即为w/s的取整后的值。以采用802.1g协议为例，如果实际的无线网络带宽约为110M左右，每个无线网络摄像机所需要的网络带宽约为1.5～2M左右，则实际网络可容纳的摄像机数量为：110/2＝55台左右。实际施工时应考虑组网的可行性和网络稳定性适当留出冗余能力。
然后，根据最大取值N，确定级联级数n的取值。例如，如果每个参与级联的无线网络摄像机均具有一个下级互联定向天线，则n的最大取值可以为N。如果参与级联的有些无线网络摄像机具有不只一个下级互联定向天线，则n的最大取值小于N。
利用本发明实施例中的技术方案，无线网线可覆盖的距离范围可采用如下的公式进行计算：L＝d*n。
其中：L为无线网络可覆盖的范围，d为单个无线网络可覆盖的范围，n为级联的级数。
以802.1a/b/g协议为例，假设每个无线网络摄像机利用大功率定向天线覆盖的网络范围为空旷无遮挡物时3公里，一个监控网络采用5级摄像机进行级联，则可覆盖的网络范围为：3*5＝15公里。
以图2所示组网为例，本发明实施例中所涉及的无线网络摄像机可实现在15公里范围内、55台摄像机左右的完全无线组网能力，这将远超过当前一个基站对应一个无线摄像机的仅能覆盖3公里左右的应用范围。
可见，本发明中通过提供一种可以用于多个无线网络摄像机(如IPCamera)多级级联的无线网络摄像机，可以使原来的无线网络覆盖范围根据级联数而扩展数倍以上，可利用于道路监控、校园监控、园区监控等高密度或远距离的视频监控应用场所，同时不需要网络布线，极大的提升了视频监控的应用范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。