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通信系统集成
2024-04-01 09:32:48

无人机视频如何统一接入?视频汇聚、回传与分发方案

不同无人机、地面站和移动视频设备的视频输出方式并不统一。本文介绍无人机视频统一接入、现场边缘汇聚、视频转码、弱网回传以及向指挥调度、监控和Web系统分发视频的实现方法。
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无人机视频如何统一接入?视频汇聚、回传与分发方案

无人机数量不多时,视频回传通常比较简单:打开厂商提供的地面站或遥控器软件,就能直接查看画面。

但当一个单位同时使用多种无人机,并且还需要接入布控球、执法记录仪等移动视频设备时,问题就会逐渐出现。不同设备的视频输出方式、编码格式和平台接口可能都不一样,同一段视频还可能需要同时送到指挥调度系统、视频监控平台、大屏和Web业务系统。

如果每增加一种设备就单独开发一次接口,设备少的时候还能处理,后续设备和业务系统越来越多,接口维护、视频转码和流地址管理都会越来越复杂。

更常见的做法是在前端视频设备和后端业务系统之间增加一层统一的视频接入平台。无人机视频先进入这一层,再根据后端系统的要求完成转码、转协议和分发。

典型链路可以理解为:

无人机/地面站 → 现场视频接入 → 网络回传 → 视频综合接入平台 → 转码与分发 → 指挥调度/视频监控/Web系统/大屏

无人机视频统一接入、回传与分发总体架构图

不同无人机的视频为什么不好统一

无人机视频接入的问题,很多时候并不在摄像头,而在视频从无人机出来以后走什么链路。

有些设备能够通过地面站直接提供RTMP或RTSP视频流,有些需要通过厂商SDK取得视频,还有一些只能从遥控器或地面站的HDMI接口获取画面,再经过编码设备转换成网络视频。

在行业项目中,还可能同时涉及GB/T 28181、SIP视频以及其他厂商私有接口。视频编码方面,H.264和H.265也经常同时存在。

因此,“统一接入”并不是要求所有无人机都使用同一种协议,而是在进入后端业务系统之前,把不同来源的视频做一次统一处理。

例如一套系统中同时存在三类设备:

  • 无人机A通过地面站输出RTMP;
  • 无人机B只能从HDMI取得视频;
  • 布控球通过GB/T 28181接入。

如果三路视频都直接对接后方系统,后方平台就必须分别适配三种方式。增加统一的视频接入层以后,可以先把这些视频接进来,再用后端系统能够识别的方式输出。

这样处理后,无人机型号发生变化,主要调整前端接入;后方新增指挥调度或监控系统,则主要调整视频分发,不需要把整条链路重新改一遍。

中心端怎么部署视频综合接入平台

对于有固定指挥中心或数据中心的单位,可以把视频综合接入平台部署在本地机房。跨区域使用较多的项目,也可以根据网络、安全和运维要求部署在云平台或其他数据中心。

无人机视频综合接入平台中心部署示意图

中心平台负责接收不同现场上传的视频流,并统一完成视频管理、预览、转码和分发。

无人机、布控球、记录仪等视频设备接入以后,可以在同一套平台中查看,不需要分别打开多个厂商客户端。对于需要录像的通道,还可以按照项目要求进行视频存储和回放。

浏览器端如果需要直接查看视频,可以根据实际应用输出WebRTC、HLS或HTTP-FLV等视频流;已有的视频监控平台,则可以通过双方支持的标准协议进行对接。

指挥中心已经部署融合通信系统、视频会议平台或大屏解码设备时,也可以由视频综合接入平台统一向这些系统提供视频,而不是让每架无人机分别建立连接。

对于已有业务系统,还可以通过API获取设备、视频通道和流地址等信息,把无人机实时画面嵌入GIS、应急指挥或其他业务界面中。

中心部署解决的是“统一管理”的问题,但它并不能覆盖所有现场条件。尤其是应急、野外巡检和移动作业场景,现场往往还需要一层边缘视频接入。

现场为什么要增加边缘视频接入

假设一次现场作业同时有4架无人机和2台布控球,如果所有视频都直接上传到远端中心,那么现场查看视频也可能依赖这条公网链路。

网络稳定时问题不明显,一旦4G、5G或卫星链路出现波动,现场人员自己的监看也可能受到影响。

这类场景可以在应急指挥车、移动工作站或临时指挥点部署前端视频接入节点,让现场视频先在本地汇聚。

无人机现场边缘视频汇聚与中心回传示意图

无人机、布控球等设备先把视频送到现场节点,现场人员通过电脑、大屏或视频矩阵直接查看,同时再选择需要的视频上传到后方平台。

此时视频有两条使用路径:

现场设备 → 边缘视频接入 → 现场显示

以及:

现场设备 → 边缘视频接入 → 公网/专网/卫星 → 中心视频平台

这样即使上联网络短时间出现波动,本地已经接入的视频仍然可以继续查看。对于应急指挥车、抢险现场或临时作业点,这种方式比所有视频完全依赖远端拉流更稳妥。

现场节点还可以处理HDMI视频输入。例如部分无人机无法直接提供网络视频流,可以从遥控器或地面站取得HDMI画面,经编码后转成RTMP、RTSP或其他网络视频,再送到中心平台。

弱网条件下视频怎么回传

无人机经常工作在山区、林区、矿区或临时应急现场,这些地方不一定有稳定的固定网络。实际回传链路可能是4G、5G、专网或卫星,上行带宽随时可能变化。

如果现场同时有多路1080P甚至更高分辨率的视频,全部按照原始码率上传,很容易把有限的上行带宽占满。

边缘视频节点可以根据链路情况重新调整视频参数,例如降低码率、帧率或分辨率,让回传视频与实际网络条件匹配。

如果前端使用H.264,而后方平台和终端都支持H.265,也可以考虑在现场进行编码转换。H.265通常能够在相近画质下使用更低的码率,但具体能降低多少与画面内容、编码器、分辨率以及编码参数有关,不能简单理解为固定节省一半带宽。

实际项目中,更有效的办法往往不是单纯换一种编码,而是控制哪些视频需要上传。

例如现场一共有8路视频,但当前指挥中心只重点查看2路无人机画面,就可以优先保证这2路视频的清晰度,其他通道降低码率或按需调用。对于上行资源有限的卫星链路,这种方式尤其重要。

弱网环境下还需要关注网络抖动和短时中断。如果视频只是偶尔卡顿,可以从码率和缓存方向调整;如果链路本身频繁掉线,则需要先解决传输网络稳定性,单靠视频转码无法解决问题。

接入后的无人机视频怎么给其他系统使用

视频能够进入中心平台以后,下一步就是确定哪些系统需要调用这些画面。

一个指挥中心里可能同时存在视频监控、融合通信、GIS地图、视频会议、Web业务系统以及大屏显示系统。不同系统对视频接口的要求并不一样。

例如,视频监控平台可能要求通过行业标准协议接入,浏览器页面则更适合WebRTC、HLS或HTTP-FLV,大屏和解码设备又可能要求另外的视频输出方式。

如果每套业务系统都直接和无人机建立接口,设备数量增加以后,连接关系会越来越复杂。

采用视频综合接入平台以后,可以把关系简化为:

多种无人机和视频设备 → 视频综合接入平台 → 多个后端业务系统

平台负责处理视频来源差异,业务系统只需要调用已经标准化的视频。

例如GIS指挥界面需要查看某架无人机时,可以通过API获取对应通道,再在地图页面中调用实时视频;视频监控平台需要统一录像时,则可以从视频接入平台获取相应视频流。

这种架构还有一个实际好处:后期新增无人机时,不需要重新改GIS、调度、大屏等所有系统;新增业务平台时,也不需要重新调整前端无人机。

项目落地前先确认这些信息

无人机视频项目开始之前,首先要确认的不是“有多少架无人机”,而是视频到底从哪里出来。

至少要把以下几个问题弄清楚:

  • 视频由无人机、遥控器还是地面站输出;
  • 是否能够直接提供RTMP、RTSP或其他网络视频流;
  • 如果只有HDMI,是否需要增加视频编码设备;
  • 前端使用H.264还是H.265;
  • 现场需要同时上传多少路视频;
  • 现场使用公网、专网、5G还是卫星回传;
  • 实际可用上行带宽大约是多少;
  • 后方有哪些系统需要调用视频;
  • 是否需要录像、回放和历史视频保存。

这些信息确认以后,视频架构基本就能确定。

设备数量不多、网络条件稳定,并且现场不需要独立监看的项目,可以直接把视频送到中心视频综合接入平台。

如果现场有多架无人机同时作业,需要本地大屏显示,或者使用卫星、移动公网等受限链路,更适合采用“现场边缘接入+中心统一管理”的两级结构。

科能融合无人机视频综合接入平台主要用于处理不同视频源之间的协议、编码和传输方式差异。无人机、布控球、记录仪等视频先统一汇聚,再根据指挥调度、视频监控、GIS或Web系统的实际要求进行转码和分发。

对于长期运行的无人机项目,与其让每种设备分别适配后端系统,不如先建立一层稳定的视频接入能力。后续增加无人机、调整传输网络或增加新的业务平台时,改动范围会小得多。

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