本文利用SIP协议建立组呼来控制监控摄像头,从而建立多路远程视频监控系统。论文介绍了基于AndrOId系统的SIP协议栈JAIn-SIP和远程视频监控系统架构,阐述了利用SIP扩展消息完成组呼控制,从而实现监控中心对远端监控摄像头的呼叫控制

刘伟江

刘瑞

唐余亮

胡天力

Xiamen University Institutional Repository

基于 Androi d 的 SI P 远程视频监控系统的设计□刘伟江 胡天力 刘瑞 唐余亮 厦门大学信息科学与技术学院视频监控一直是人们关注的热点之一，在经历了本地模拟视频监控、本地数字视频监控、基于网络的远程数字视频监控的发展历程之后，现有的数字视频监控系统在远程监控、系统部署、管理维护以及历史记录存储管理等方面有着不可比拟的优势，以其直观、方便、信息内容丰富详实等特点被广泛应用于公安、电信、金融、交通、水利等部门[1]。目前的网络监控系统多采用 HTTP 协议，视频信息通过 HTTP 协议以流媒体方式进行传输，所有媒体信息和前端控制信息都采用同一个 HTTP 通道，不做信息通道的区别。随着监控网络规模的扩大，这种系统架构对于大规模的视频监控运营和集中化管理带来了极大的挑战。将网络视频监控系统中的媒体通道和控制通道进行分离，能够极大的帮助网络监控系统的大规模部署、运营和管理[2]。此外，在控制通道采用统一的控制信令协议对于联网平台是非常关键的。在视频监控中并没有一种专门为其制定的信令控制协议，但可以借鉴类似应用中成熟的现有协议。SIP 协议作为应用于 IP 网络中建立、修改和终止多媒体会话的应用层协议，具备简单灵活、可扩展和分布式控制等优点，不限于 VoIP 的使用，在视频监控这个多媒体领域也能得到广泛应用。一、SIP 协议及其 JAIN-SIP 协议栈SIP（Session Initiation Protocol）是 IETF 提出的一种协议，基于 HTTP，但可以使用 UDP 或者 TCP 作为传输协议。它使用 SDP 描述多媒体会话，同时它是基于文本的。SIP 建立、调整和终止多媒体会话[3]。SIP 协议定义了两类实体：用户代理和网络服务器。用户代理（UA）是一个用于和用户交互的 SIP 实体，即终端用户设备。网络服务器包括注册服务器、代理服务器和重定向服务器。注册服务器是指一个接受用户注册的 SIP服务器，并将注册信息保存在本地数据库中；代理服务器用于转发会话邀请信息给收件方的 UA；重定向服务器则通过提供可选择的位置帮助定位 UA。SIP 消息[4]包含响应消息和请求消息，这两种消息的格式都包括一个开始行，一个或多个头域，一个空行和一个可选的消息体。响应消息以状态行作为消息的第一行，状态行包括协议版本号，状态码和原因说明，其间用空格隔开。状态码是一个从 100 到 699 的 3 位整数，代表对请求做出响应的状态：1××Informational（通知）、2××Suc-cessful（成功）、3××Redirection （重定向）、4××RequestFailure（请求失败）、5××Server Failure（服务器失败）以及6××Global Failure（全局错误）。请求消息包含六种，分别为 INVITE（邀请）、ACK（确认）、OPTIONS（可选项）、BYE（再见）、CANCEL（取消）及 REGISTER（注册）。SIP 协议扩展主要有三种方式：方法扩展、头部扩展、消息体扩展。SIP 消息头是对消息进行必要的描述，可以根据需要增加新的头域以支持消息新的特性。Google 在 2010 年 12 月发布了 Android 2.3 系统，该版本提供了一套 SIP 协议栈供 VOIP 开发人员使用。该SIP 协议框架是以 Android 的 Binder 机制和广播（Broad-cast） 机制为基础的一套 IPC 系统，并在内部部分移植了JAIN-SIP 协议栈（javax.sip）[5]。我们不需要关心底层实现的细节，只要从应用层面的开发来看，只需获取系统提供的 SIP 服务，并调用系统提供的方法即可，该框架的几个重要的类位于 android.net.sip 包中。二、监控系统设计与实现2.1 系统构成监控系统由监控端、SIP 服务器及监控管理平台三部分构成，如图 1 所示。其中监控端采用 android 嵌入式平台，完成视频采集、视频处理和摄像头控制工作。系统服务器包括 SIP 信令服务器、媒体服务器和存储服务器等。信令服务器主要完成SIP 注册、代理及定位工作，媒体服务器用于转发与存储视频数据。监控管理平台通过 SIP 信令远程管理监控端及【摘要】 本文利用 SIP 协议建立组呼来控制监控摄像头，从而建立多路远程视频监控系统。论文介绍了基于 Android系统的 SIP 协议栈 JAIN-SIP 和远程视频监控系统架构，阐述了利用 SIP 扩展消息完成组呼控制，从而实现监控中心对远端监控摄像头的呼叫控制。【关键词】 Android SIP 视频监控 组呼图 1 远程视频监控系统结构新技术ew TechnologyN68进行点播回放监控录像。2.2 视频监控端模块设计监控端的硬件平台采用采用 ARM Cortex-A8 处理器S5PV210，主频 1GHz，支持 MPEG-4/MPEG2、H.264/H263、VC-1、DivX 的视频编解码，支持 JPEG 硬件编解码，最大支持 8192×8192 分辨率，内部集成 4G bits DDR2、2G bitsSLC NAND FLASH。监控端采用 Android 2.3.1 嵌入式源码。在 Android 系统中，要获取视频编码数据，传统的方法是将摄像头捕获的原始未经压缩的数据通过软编码的方式形成发送码流，在 Android 平台上要实现这种方法需要先配置响应编码器的 makefile 文件，然后利用 AndroidNDK 编译器将编码器提供的源文件编译成 Linux 下可以使用的动态链接库，再通过设计 JNI 接口供上层调用，这种方式成为 Android 平台的库移植。可以预见这种方式的开发效率低，开发周期长，因此本文不采取这种方式，而是利用硬件获取编码数据，通过 Android 的 MediaRecorder方法回调硬件编码芯片产生的编码数据，这种方式的速度快，效率高。其中需要用到 Android 的 MediaRecorder类，该类用于实现音视频录制功能，可以设置视频的编码格式、视频文件的输出格式以及视频文件的输出方式等。本文采用的输出格式为 MP4 格式，可以直接从 Medi-aRecorder 里面已经生成好的视频数据中提取出 H.264 的数据，这些数据都已经过相应的编码。要获取输出流中的H.264 编码数据，首先定义一个 LocalSocket 作为输出视频数据的缓冲区，初始化并开启 MediaRecorder，向 Local-Socket 写入 MP4 格式的 H.264 数据，最后开启读取线程，从缓冲区循环读取 H.264 编码数据。2.3 系统服务器2.3.1 SIP信令服务器SIP 信令服务器又可分为注册服务器、代理服务器及位置服务器，相应完成注册、代理及定位功能。在远程监控系统中，监控管理平台与监控端需要先向系统注册；当监控管理平台需要接入监控端视频时，通过系统向该监控端发送 INVITE 请求。由于监控管理平台中需要能够同时接入多路的视频，因此系统采用组呼请求的方式来建立连接。由于在 SIP 协议的基本协议中并不支持组呼功能，为此，本系统采用 SIP 消息头扩展方式，在组呼的 INVITE请求的消息头中加入了若干扩展参数，形成组呼请求信令。同时，本系统还考虑了对语音呼叫的支持。其 INVITE请求消息的格式大致如下：INVITE sip:GroupNum@SIPServerAddress: Port SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP SIPServerIp:Port;branch=z9hG4bKxxxxxx;rportFrom:“MonitorName”<sip: MonitorUdn @SIPServerAd-dress: Port >;tag=xxxxTo: sip:GroupNum@SIPServerAddress: PortCall-ID:CSeq: 1 INVITEMax-Fowards:70Contact: “MonitorName”<sip: MonitorUdn @MonitorIP:MonitorPort>Extension：calltype,emergency, E2EE,FOAorOACSU,OVCM, DuplexContent-Type:application/sdpContent-Length: XXXSDP 消息体略其中的扩展参数如下所示：组呼的大致流程如图 2 所示：（1） 监控中心向 SIP 服务器发送 INVITE 消息，请求建立组呼；（2）SIP 服务器向监控中心发送 100 TRYING 消息，通知其正在等待处理；（3）SIP 服务器获取被叫组的用户信息等，按照被叫组的信息判决是否能够执行当前组呼业务，若能则向被叫监控端发送 INVITE 消息，被叫监控端向 SIP 服务器发送 100TRYING 消息，等待后续处理；（4）监控端向 SIP 服务器发送 200 OK 消息，携带监控端的接收端口，响应组呼请求；（5）SIP 服务器向被叫监控端发送 ACK，确认组呼建立结果；（6）SIP 服务器收到第一个被叫监控端的 200 OK 消息后，向监控中心发送 200 OK 消息，确认组呼建立应答；（7）监控中心向 SIP 服务器发送 ACK 消息，反馈组呼建立确认。2.3.2 媒体服务器媒体服务器用于完成视频数据的转发、录像及点播等工作。在视频连接建立之后，监控端开始采集实时视频流，并将编码后的数据打包发给媒体服务器，服务器再将这些参数名称 描述 描述calltype 呼叫类型 用以区分单呼、组呼FOAorOACSU 单呼应答模式单呼应答模式摘机模式：1；非摘机模式：0；emergency 紧急呼叫指示 0 非；1 是OVCM 是否开放信道 0:非；1:OVCM 业务E2EE 端到端加密指示 NOE2EE：非；E2EE：是；图 2 组呼流程新技术ew TechnologyN69参 考 文 献[1] 李广鹏. 基于 SIP 的远程视频监控系统的设计与实现[D]. 北京：北京邮电大学,2008.[2] 李春. 基于 SIP 协议的视频监控平台联网协议栈及其应用研究[D]. 浙江：浙江大学,2012.[3] Gonzalo Camarillo.SIP 揭秘[M]. 白建军，彭晖，田敏，等，译. 北京：人民邮电出版社，2003.[4] 朱江涛，王山昆声. 基于 SIP 协议实现多媒体通信的研究[J]. 计算机工程与设计，2007，28（19）：4683-4685.[5] 徐韬. 基于 Android 终端的小型 VoIP 系统设计与实现[D]. 辽宁：大连理工大学，2011.基于北斗/ 3G 兼容型车载终端设计□张昊辰 张欣铃 申小艳 河南省电子规划研究院有限责任公司一、引言位置服务的目的就是为了给人们提供与位置相关的信息和服务。随着科技的进步，人们的生活质量越来越高，人们生活的城市之中，交通工具越来越多，在一些专业领域（交通运输领域、监控监护领域）中，人们的工作与位置信息有着很重要的关系。国内在车辆监控系统方面的研究开始于 20 世纪 90年代，大都是基于 GPS 应用和移动通信技术，目前，其产品在银行、公安、交通等部门得到了比较广泛的应用。车辆监控系统通常由车载终端、无线数据链路和监控中心构成，车载终端安装在受控车辆上，是系统关键的组成部分。国内车载终端主要基于 GPS 设计，而北斗与 GPS 兼容的车载终端还比较少。本文简要介绍了基于北斗 /3G 兼容的车载终端的功能和组成，重点介绍车载终端的设计，采用北斗 /GPS 卫星兼容定位技术、3G/ 铱星卫星通讯、自动化控制、图像采集 / 压缩 / 传输等技术相结合。安全高效的实现了移动车辆定位与监控中心的数据传输，实现对受控车辆的监控管理。二、北斗卫星导航系统【摘要】 本文简要介绍了基于北斗 /3G 兼容的车载终端的功能和组成，重点介绍车载终端的设计，采用北斗 /GPS 卫星兼容定位技术、3G/ 铱星卫星通讯、自动化控制、图像采集 / 压缩 / 传输等技术相结合。安全高效的实现了移动车辆定位与监控中心的数据传输，实现对受控车辆的监控管理。【关键词】 车载终端 设计 定位 自动化数据转发给监控管理平台。媒体服务器也可以存储这些视频数据，监控管理平台可以对这些数据进行检索和点播。2.4 监控管理平台监控管理平台用于视频监控连接的建立、视频流的接收、解码播放以及远程控制等功能。监控管理平台可以查看和管理多个监控端的视频图像，控制台实时监控图像画面如图 3 所示。同时，本系统还可实现无人值守监控功能。利用图像处理算法对比前后两幅图像是否发生变化来判断指定区域是否有异常行为，一旦发生异常，监控中心即发出警报信息。同样，在监控端也可实现远程报警，一旦摄像头探测到异常信号（如人脸识别等），监控端即向监控管理中心发送 MESSAGE 消息，监控管理中心以此判定有异常状况，启动报警装置。三、结束语本文设计并实现了基于嵌入式 Android 平台的 SIP 远程视频监控系统。系统使用 SIP 协议来进行传输的建立与控制，采用嵌入式终端来采集视频，提高了系统的效率与稳定。在嵌入式平台上采用 Android 系统，便利了对视频的编码与传输。通过对 SIP 信令扩展参数的设置，实现组呼接入多路视频的功能，同时自主监控的设计使得系统更加智能化与人性化。由此可见，利用 SIP 协议的易扩展性，通过SIP 协议的扩展能满足更加多样化的控制需求。图 3 实时监控画面新技术ew TechnologyN70

基于Android的SIP远程视频监控系统的设计

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/123000/%e5%9f%ba%e4%ba%8eAndroid%e7%9a%84SIP%e8%bf%9c%e7%a8%8b%e8%a7%86%e9%a2%91%e7%9b%91%e6%8e%a7%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e7%9a%84%e8%ae%be%e8%ae%a1.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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