陳　倫，劉慶超，操文元

(中國電子科技集團公司第三研究所，北京 100015)

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下一代車載乘客信息系統(tǒng)

陳倫，劉慶超，操文元

(中國電子科技集團公司第三研究所，北京 100015)

隨著技術(shù)進步和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，下一代車載乘客信息系統(tǒng)在傳統(tǒng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)視頻播放高清化，客室全景網(wǎng)絡(luò)攝像機監(jiān)控以及廣播語音數(shù)字化。新增了無線應(yīng)用子系統(tǒng)，為乘客提供音視頻、上網(wǎng)等個性化服務(wù)。依托網(wǎng)絡(luò)化，為列車系統(tǒng)設(shè)備維修維護提供更便捷的智能化工具，減小維修勞動強度，提高維修工作效率。

乘客信息系統(tǒng)；數(shù)字化廣播；全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)；無線應(yīng)用

2000年以來，隨著中國城市化進程加快，規(guī)模成倍擴大，基礎(chǔ)設(shè)施落后問題顯現(xiàn)，城市交通運輸矛盾日益突出。城市軌道交通以其安全、準(zhǔn)時、快速的優(yōu)點，在拓寬城市空間、打造城市快速立體交通網(wǎng)絡(luò)和改善城市交通環(huán)境方面發(fā)揮越來越大的作用。特別是近十年來，國內(nèi)城市軌道交通獲得長足發(fā)展，線路長度、機車數(shù)量、客運數(shù)量等指標(biāo)都有大幅增長。以北京為例，預(yù)計2016年，總里程將達到664km，日客流量超千萬人次已成常態(tài)[1]。

在每日承載千萬人次的軌道交通列車上，車載乘客信息系統(tǒng)(PassengerInformationSystem，PIS)為乘客提供預(yù)報站語音信息、LED顯示信息、視頻監(jiān)控、視頻播放等服務(wù)。隨著人們生活節(jié)奏的加快、無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用、智能手機的普及，對信息的廣度和及時性需求越來越高，在音頻品質(zhì)以及視頻高清化方面，傳統(tǒng)PIS系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足乘客的舒適性、娛樂性和信息化需求。

嵌入式芯片技術(shù)發(fā)展迅速，設(shè)備互聯(lián)性加強，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)發(fā)展推動軟硬件設(shè)計的革新，為PIS系統(tǒng)發(fā)展提供技術(shù)支持。2015年國家科技支撐計劃課題將下一代城市軌道交通列車發(fā)展作為其中之一，提出全面采用新技術(shù)、新應(yīng)用，多網(wǎng)合一打造下一代列車。作為該課題PIS子系統(tǒng)協(xié)作單位，在傳統(tǒng)PIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)最新技術(shù)，增加新功能，提高乘客舒適性和信息實時性體驗。

1　系統(tǒng)概述

現(xiàn)代城市軌道交通車輛車載PIS系統(tǒng)主要由3個子系統(tǒng)構(gòu)成，即車載廣播子系統(tǒng)(PA系統(tǒng))、車載乘客信息顯示系統(tǒng)(PIDS系統(tǒng))、車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV系統(tǒng))。

PA系統(tǒng)能夠為乘客提供自動/半自動廣播、人工廣播、無線電廣播、乘客-司機緊急對講通話、司機-司機對講通話、車輛連掛、車輛運營正常/特殊終點顯示、運營信息顯示、運行線路及運營站點信息顯示等功能。

PIDS系統(tǒng)能夠為乘客提供高清多媒體信息顯示服務(wù)，包括實時視頻播放、預(yù)錄制視頻播放、車輛運行信息顯示、緊急信息發(fā)布等功能，為乘客提供便捷、舒適、現(xiàn)代化的乘車環(huán)境和乘車體驗[2]。

CCTV系統(tǒng)利用車輛以太網(wǎng)傳輸，通過分布于司機室、客室、車外及受電弓附近的攝像機提供對司機室、客室、軌行區(qū)、車外及受電弓的全時視頻監(jiān)控及視頻實時上傳等服務(wù)，通過與車輛廣播系統(tǒng)乘客緊急報警裝置聯(lián)動提供對乘客報警的視頻監(jiān)控聯(lián)動等功能，為反恐、處突、緊急事件處理等提供可靠、有效、全方位的視頻監(jiān)控信息。

除了以上3個子系統(tǒng)外，增加無線應(yīng)用子系統(tǒng)。實現(xiàn)列車無線全覆蓋、因特網(wǎng)接入、智能終端APP服務(wù)等功能。增加乘客網(wǎng)絡(luò)體驗，提供更貼合乘客實際需求的個性化服務(wù)。

按照車輛總體WTB_TCN以太網(wǎng)總體規(guī)劃，下一代PIS系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　下一代PIS系統(tǒng)框

主要設(shè)備有PIS司機室控制主機以及分散在每個客室的PIS客室控制主機和多媒體/交換機。其中控制主機主要完成音視頻編解碼功能，多媒體為無線應(yīng)用提供車載視頻網(wǎng)元，交換機連接各個客室攝像頭與列車骨干網(wǎng)。

從系統(tǒng)框圖中可以看出，貫穿全車的有網(wǎng)絡(luò)列車骨干網(wǎng)，MVB總線以及覆蓋全車的無線網(wǎng)絡(luò)。其中列車骨干網(wǎng)用于傳輸PA音頻流、PIS視頻數(shù)據(jù)流、CCTV監(jiān)控數(shù)據(jù)流以及列車控制管理系統(tǒng)控制流等。MVB總線用于在骨干網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下重要數(shù)據(jù)的傳輸，是列車骨干網(wǎng)的備份。覆蓋全車的無線網(wǎng)絡(luò)用于無線應(yīng)用APP的傳輸，為乘客提供無線上網(wǎng)、音視頻點播等服務(wù)。

2　系統(tǒng)設(shè)計

2.1設(shè)計原則

根據(jù)項目的實際需求，受制于列車上空間、布線及安裝方式的限制，提出以下設(shè)計原則：

1)先進性。系統(tǒng)設(shè)計要有前瞻性，既滿足于當(dāng)前業(yè)務(wù)的需要，還要能適應(yīng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，增強系統(tǒng)可擴展性。

2)經(jīng)濟性。在用戶需求和系統(tǒng)功能之間尋求最佳平衡點，不能一味追求各種擴展功能而造成巨大的投資，在保證良好質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能節(jié)約投資。

3)可擴展性。包括兩方面的內(nèi)容，一方面是系統(tǒng)應(yīng)能夠在未來用戶增加的情況下，不需太多改動即可實現(xiàn)擴展；另一方面是指可以方便地通過系統(tǒng)升級增加新的功能以及與第三方系統(tǒng)的集成。

4)兼容性。系統(tǒng)設(shè)計要遵循國際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以兼容其他廠家產(chǎn)品。

5)安全可靠性。保障系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全等要求。

6)易用性。系統(tǒng)應(yīng)盡可能將復(fù)雜的操作進行封裝，實現(xiàn)操作的簡便，增加界面友好性。

2.2廣播子系統(tǒng)

廣播子系統(tǒng)是PIS系統(tǒng)的重要組成部分，根據(jù)項目功能需求，主要任務(wù)是實現(xiàn)音頻數(shù)字化和乘客報警可視化。

1)音頻數(shù)字化

音頻數(shù)字化方案通過ARM處理器控制硬件語音編解碼芯片實現(xiàn)。流程框圖如圖2所示。

圖2　音頻編碼過程

從圖2可以看出，整個編碼過程有ARM處理器控制，模擬音頻輸入，經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后，通過壓縮編碼進入緩沖區(qū)供ARM處理器讀取，將數(shù)據(jù)讀取到ARM處理器內(nèi)部RAM緩沖區(qū)后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組播發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。在此過程中，根據(jù)緩沖區(qū)產(chǎn)生數(shù)據(jù)大小和網(wǎng)絡(luò)狀況通過Fs調(diào)整采樣頻率，掌控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度。

相反，解碼過程也是ARM通過處理接收到的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，根據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)剩余數(shù)據(jù)多少控制解碼速度，不能讓編解碼芯片達到“饑餓”(緩沖區(qū)內(nèi)無數(shù)據(jù))或“撐飽”(緩沖區(qū)數(shù)據(jù)滿，無剩余空間可放)狀態(tài)，不然將出現(xiàn)模擬音頻噪音或編解碼工作異常狀態(tài)。音頻解碼過程如圖3所示。

圖3　音頻解碼過程

2)報警器可視對講

傳統(tǒng)對講報警系統(tǒng)采用全雙工模擬方案實現(xiàn)，對講流程處理復(fù)雜，車內(nèi)布線繁瑣，而且司機在接聽對講報警的同時，雖然有PA和CCTV的報警聯(lián)動機制，但是由于攝像機安裝位置較高，且存在遮擋等問題，多數(shù)情況下，司機無法準(zhǔn)確看到現(xiàn)場情況，因此為進一步提升對講報警系統(tǒng)的實用性和易用性，引入視頻通話技術(shù)。

由于下一代車載PIS系統(tǒng)采用全網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計理念，包括乘客緊急報警器在內(nèi)的終端設(shè)備，被設(shè)計為新一代網(wǎng)絡(luò)智能終端，也為視頻通話的實現(xiàn)提供了技術(shù)平臺。在下一代車載PIS系統(tǒng)中，通過在客室智能終端中引入微型高清攝像頭和高速編解碼芯片，將常見于智能樓宇監(jiān)控的視頻通話及網(wǎng)絡(luò)視頻通話技術(shù)引入車載PIS系統(tǒng)，即可實現(xiàn)視頻通話功能?？紤]安全性等因素，該視頻通話功能被設(shè)計為單向視頻、雙向音頻，監(jiān)控中心可看到報警乘客畫面，也可聽到乘客聲音，但報警乘客只能聽到接警人員聲音而無法看到接警人員畫面。

2.3PIDS子系統(tǒng)

為了給乘客提供更加高清化的視頻畫面，PIDS子系統(tǒng)軟件采用智能補包技術(shù)，硬件上還增加了曲面屏顯示，增強車內(nèi)現(xiàn)代感、時尚感。

車載LCD播放控制器接收來自車-地?zé)o線系統(tǒng)的直播視頻流節(jié)目，經(jīng)過補包處理，將節(jié)目轉(zhuǎn)發(fā)至車載網(wǎng)絡(luò)，同時車載LCD播放控制器接收廣播子系統(tǒng)的站點信息進行字幕疊加。直播節(jié)目在車載網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中采用H.264編碼，組播形式傳輸，節(jié)目經(jīng)過客室交換機節(jié)目到達客室LCD顯示終端直接解碼顯示，媒體聲音隨圖像碼流可直接解碼在LCD屏幕揚聲器上輸出；當(dāng)無線傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障造成直播節(jié)目中斷時，LCD播放控制器將預(yù)先存儲在本地的墊播節(jié)目以網(wǎng)絡(luò)流媒體的形式發(fā)送至車載網(wǎng)絡(luò)，供客室LCD屏解碼顯示播放。LCD播放控制器、LCD終端顯示器的故障信息可以通過廣播子系統(tǒng)傳輸給列車控制管理系統(tǒng)(TCMS)以及地面總控中心，實現(xiàn)TCMS對PIS播放主要設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)控。LCD播放控制器通過網(wǎng)絡(luò)接收地面中心下發(fā)的緊急信息，將緊急信息通過車載網(wǎng)絡(luò)進行分發(fā)，最終顯示在客室LCD屏終端。

為了保證視頻節(jié)目的流暢性，播控軟件需要增加補包技術(shù)。在目前國內(nèi)地鐵已有方案中，車-地?zé)o線傳輸多采用無線WLAN的形式，由于使用免費開放頻率，干擾源較多[3]，同時沒有QoS保障機制，造成PIDS系統(tǒng)接收直播流不穩(wěn)定，車輛行駛過程中容易丟包，導(dǎo)致播放出現(xiàn)馬賽克，甚至影響播放的穩(wěn)定性。在此背景下，研發(fā)了車地媒體補包子系統(tǒng)，保證了傳輸流的穩(wěn)定。

提高畫質(zhì)質(zhì)量的同時，為了貼近列車整體室內(nèi)裝修風(fēng)格，視頻顯示終端采用曲面LCD屏，結(jié)構(gòu)貼合車體側(cè)頂曲面部分，效果圖如圖4所示。

圖4　客室曲面PIDS屏與平面屏對比

硬件上采用曲面LCD可以增加一些平面無法達到的視頻效果，增加乘客吸引力，提高廣告視頻關(guān)注度。

2.4CCTV子系統(tǒng)

列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)應(yīng)用多媒體信息處理技術(shù)、計算機通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信總線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，在編組的列車上構(gòu)建一個多媒體信息處理與傳輸平臺，完成車輛在運行過程中的監(jiān)控、錄像等功能，同時及時準(zhǔn)確反映列車運行狀態(tài)，保證列車運行安全。

CCTV子系統(tǒng)每節(jié)車廂安放3個網(wǎng)絡(luò)全景攝像頭，為了保證不過多地占用列車骨干網(wǎng)帶寬，沒有把所有攝像頭碼流發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，而是采用本地存儲視頻錄像，司機室按需調(diào)取相應(yīng)攝像頭碼流實時查看視頻錄像。

下一代網(wǎng)絡(luò)攝像頭采用全景攝像機360°無死角監(jiān)控，集成了視音頻采集、智能編碼壓縮及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N功能的數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品。

全景攝像機與普通攝像機相比，監(jiān)控范圍更大，普通攝像機的監(jiān)視角度多在60°～120°(見圖5)，而全景攝像機采用360°鏡頭(見圖6)，可以徹底擺脫監(jiān)控死角問題[4]。

圖5　普通攝像機拍攝角度分析

圖6　全景攝像機拍攝角度分析

全景攝像機利用仿生學(xué)原理，采用魚眼攝像技術(shù)，配合后端視頻監(jiān)控軟件，完成上述司機室監(jiān)控需求。

2.5無線應(yīng)用子系統(tǒng)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)衍生產(chǎn)品已經(jīng)深入各個領(lǐng)域?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個傳統(tǒng)行業(yè)”，但這并不是兩者簡單的相加，而是利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進行深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)。

新系統(tǒng)借鑒了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式，建立了車地一體化多媒體信息服務(wù)平臺，通過在車廂內(nèi)部構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并依靠車載AP與地面服務(wù)器連接，使乘客能夠在地鐵車輛上順暢使用無線網(wǎng)絡(luò)，建立起信息交互平臺。如圖7所示。

圖7　無線應(yīng)用功能圖

在此平臺的基礎(chǔ)上，開發(fā)出適應(yīng)不同操作系統(tǒng)(IOS，Android，Windows等)的APP應(yīng)用軟件，將乘客使用的移動智能終端(手機、平板PC、筆記本PC等)接入車輛的多媒體服務(wù)系統(tǒng)。

乘客通過訪問多媒體服務(wù)系統(tǒng)，能夠獲得如下功能：

1)目的地提醒

系統(tǒng)將根據(jù)乘客提前設(shè)置的目的地信息，通過分析當(dāng)前車輛運行數(shù)據(jù)，提前1站給出乘客到站提醒，以防止乘客因為帶著耳機等物品熟睡、聽歌、看視頻等行為造成的坐過站等現(xiàn)象，以彌補車輛廣播系統(tǒng)公共揚聲器在入耳式提醒方面的不足。

2)站點查詢，地鐵行程規(guī)劃

當(dāng)前地下鐵路網(wǎng)絡(luò)四通八達，北京、上海、廣州等大城市的地鐵網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)縱橫交織，對于新到一個城市的陌生人，如何便利乘車，如何進行方便快捷的換乘，如何確定出入口周邊信息，成為迫切的需求。乘客只需在該系統(tǒng)中輸入起點和目的地，系統(tǒng)將自動匹配相關(guān)線路，根據(jù)各線路實時反饋的運營狀況及換乘情況，給出一個方便快捷的路線規(guī)劃。

3)音視頻播放服務(wù)

系統(tǒng)在云端設(shè)置存儲大量的音視頻服務(wù)資源，乘客可根據(jù)實際需要選擇收聽及觀看，以緩解長時間乘車的疲勞，提升乘車體驗。

4)購買車票及相關(guān)地鐵衍生產(chǎn)品及服務(wù)

乘客可通過終端設(shè)備，注冊、操作個人一卡通等城市軌道交通賬戶，并通過該終端實現(xiàn)費用查詢、欠費繳納等服務(wù)，系統(tǒng)可設(shè)置相關(guān)閾值，當(dāng)賬戶金額低于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)將自動提醒用戶充值繳費，以防止后續(xù)交通出行受阻。

5)投訴及意見反饋

乘客可通過該系統(tǒng)，將乘車過程中的體驗和感受以文字、圖片、語音、視頻等格式上傳至系統(tǒng)服務(wù)器，系統(tǒng)服務(wù)器可根據(jù)上傳的相關(guān)信息進行分析整理，并根據(jù)預(yù)設(shè)處置方案，向乘客第一時間提供解釋、說明，以防止事件的擴大。

地鐵車輛運營商通過部署、維護該系統(tǒng)，可以更便利地為乘客提供服務(wù)，獲取地鐵車廂內(nèi)的相關(guān)運營大數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析，判斷人流量、乘客乘車喜好等完善運營服務(wù)流程及提升相關(guān)服務(wù)質(zhì)量，此外后臺服務(wù)端進行了用戶行為記錄。由于提供了上網(wǎng)業(yè)務(wù)，為了保護用戶在公共區(qū)域的上網(wǎng)安全，同時按照國家相關(guān)規(guī)定，多系統(tǒng)采用了可靠的認(rèn)證接入手段，使用戶接入更可靠、更安全，并同時在網(wǎng)元實時記錄用戶上網(wǎng)行為軌跡，可以隨時進行查詢和追溯。

通過用戶行為分析，完整保留用戶所有上網(wǎng)行為資料，并定期匯總到地面服務(wù)器，提供超過90天的數(shù)據(jù)存儲和查詢功能，查詢條件靈活簡便，可查詢指定用戶指定時段的匯總網(wǎng)絡(luò)活動信息，也可查詢某一特定時刻的應(yīng)用流量情況與行為內(nèi)容，并且可通過廣告推送、定制服務(wù)等項目，獲得較高的經(jīng)濟回報。

3　關(guān)鍵技術(shù)及難點

3.1多網(wǎng)融合、多屏合一

在以往軌道交通車輛上，各功能系統(tǒng)分別根據(jù)自身要求進行組網(wǎng)連接，各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在車上密集交織，對于不同種類通信信號的傳輸存在布線復(fù)雜、工藝要求復(fù)雜、電磁環(huán)境復(fù)雜等問題，影響分系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)當(dāng)前車輛以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，采用實時工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將各系統(tǒng)通信鏈路全部集成于統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺，方便車輛布線以及工藝處理，并可以大幅度降低電磁干擾，提升電子設(shè)備的穩(wěn)定性。

為適應(yīng)車輛骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，下一代車載PIS系統(tǒng)必須在音視頻傳輸數(shù)據(jù)量上進行優(yōu)化配置，降低對系統(tǒng)帶寬的占用。系統(tǒng)通過采用分布式存儲策略，將原本需要全部上傳至司機室存儲器的監(jiān)控圖像存儲于車廂本地，僅提供上傳地面監(jiān)控中心的1～2路監(jiān)控視頻流，有效降低傳輸帶寬。

近幾年來國際電工協(xié)會IEC提出IEC61375標(biāo)準(zhǔn)，最新的IEC61375 2-3于2015年7月發(fā)布TRDP相關(guān)協(xié)議，規(guī)定了列車上的不同廠家設(shè)備直接互聯(lián)互通。由于協(xié)議發(fā)布不久，可借鑒的經(jīng)驗不足，增加了系統(tǒng)的開發(fā)難度。

同時下一代PIS系統(tǒng)將PA操控界面、CCTV監(jiān)控界面和TCMS人機界面三者合一，更為系統(tǒng)開發(fā)增加了不小難度，這就需要PIS和TCMS制定更加具體的操控協(xié)議。

3.2PIS視頻流補碼

由于車地?zé)o線帶寬的限制以及無線AP信號的不穩(wěn)定性因素[5]，當(dāng)前投入運營的軌道交通車輛信息顯示系統(tǒng)在運營過程中經(jīng)常出現(xiàn)直播畫面卡滯、馬賽克等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了乘客的乘車體驗以及直播廣告投放的直播率，導(dǎo)致乘客的投訴增加和車輛廣告客戶的流失。

在現(xiàn)有無線通信技術(shù)條件下，針對此類直播問題設(shè)計出了智能化車輛視頻播放穩(wěn)流系統(tǒng)，通過在地面控制中心增加穩(wěn)流服務(wù)器以及車輛PIDS主機中的解碼服務(wù)器來提升車輛視頻畫面播放效果。

從圖8和圖9可以看出，多媒體穩(wěn)流系統(tǒng)，主要通過在車輛AP無線通信前級增加穩(wěn)流服務(wù)器，將原先1路的視頻數(shù)據(jù)，分發(fā)為2～3路進行處理，確保同樣的數(shù)據(jù)幀有2到3幀數(shù)據(jù)同時傳出，而在車載服務(wù)器端，增加數(shù)據(jù)穩(wěn)流模塊，通過分析比對同時接收到的視頻數(shù)據(jù)，若主視頻流中的視頻數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟幀，則用接收到的另外2～3幀數(shù)據(jù)進行丟幀填充，確保視頻畫面的連續(xù)性與清晰度。

圖8　未加入穩(wěn)流系統(tǒng)前的方案圖

圖9　加入多媒體數(shù)據(jù)穩(wěn)流系統(tǒng)后的方案圖

顯示畫面效果對比見圖10。

圖10　車地網(wǎng)絡(luò)較差情況下未穩(wěn)流與加入穩(wěn)流模塊LCD顯示對比圖

3.3廣播語音延遲

采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化傳送語音，由于編解碼以及網(wǎng)絡(luò)傳送等必然會導(dǎo)致語音延遲。如何盡量縮小延遲時間是數(shù)字廣播首先面對的一大難題。音頻流處理框圖見圖11。

圖11　音頻流處理框圖

軟硬件設(shè)計時，根據(jù)人耳系統(tǒng)心理聲學(xué)理論，確定音頻采樣頻率；硬件音頻編解碼需要一定大小的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)導(dǎo)致音頻延遲。而編解碼通道延遲是緩沖區(qū)導(dǎo)致的延遲時間的兩倍。音頻壓縮效率和編解碼延遲有很大的關(guān)系，好的壓縮需要較大的緩沖區(qū)，而越大的緩沖區(qū)必然導(dǎo)致更長的延遲時間，是一個矛盾，需要在具體應(yīng)用中調(diào)整。

通過不同格式硬件壓縮算法的時間對比，為了符合列車語音傳輸帶寬限制，同時減少延遲時間，本項目語音廣播采用G722壓縮格式。整個硬件編解碼過程需要3ms延遲[6]，具體實際延遲時間還要加入網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換機延遲時間。

3.4便攜式測試單元(PTU)

系統(tǒng)測試工具包括運行于筆記本PC的PTU軟件和手持智能PIS終端。功能相同，手持終端可通過電池供電，更容易攜帶。

針對系統(tǒng)的每個設(shè)備主要功能分3類：

1)狀態(tài)監(jiān)測；

2)軟件升級，參數(shù)設(shè)置；

3)功能模擬循環(huán)測試。

比如對客室地圖進行參數(shù)設(shè)置或軟件升級工作。如圖12，PTU或手持終端在司機室主機測試口接入系統(tǒng)，可以監(jiān)測全車的地圖工作狀態(tài)，并可以對單節(jié)車廂或全車進行一次性升級或參數(shù)修改。

圖12　列車PTU軟件升級

在車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)較好的情況下，可以一次性對多列車設(shè)備軟件進行升級或設(shè)備狀態(tài)檢測、故障排查(見圖13)。

圖13　PTU軟件與列車廣播系統(tǒng)無線連接

PTU軟件運行于筆記本電腦，通過車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)與車載PIS系統(tǒng)的交換機設(shè)備無線模塊相連。

1)遠(yuǎn)程或本地集中對系統(tǒng)軟件更新升級。

比如更新DCU軟件，可以選擇編譯好的DCU新程序通過無線網(wǎng)關(guān)下載到DCU設(shè)備上，實現(xiàn)更新升級。無需以往每列車每個DCU設(shè)備分別用燒寫器刷寫軟件。

2)廣播音頻文件更新。

實際運行中，列車廣播文件時常需要更新，通過PTU軟件可以將音頻文件一次性下載到多個列車廣播系統(tǒng)中，實現(xiàn)集中更新。

3)遠(yuǎn)程協(xié)助司機處理運營過程中的故障。

由于PTU可以通過車地?zé)o線連接，一旦某個設(shè)備或模塊出現(xiàn)故障，可以自動上傳給PTU軟件，根據(jù)具體故障可以在DCU觸摸屏上彈出處理提示或建議，協(xié)助司機處理突發(fā)狀況。

4)遠(yuǎn)程監(jiān)視每輛車的系統(tǒng)運行狀態(tài)。

可以實時檢測到系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，從而實時得知各個設(shè)備的運行狀態(tài)，進行故障診斷。

4　小結(jié)

下一代車載PIS系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)模擬列廣系統(tǒng)，它是音頻數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)并結(jié)合近幾年推出的嵌入式芯片技術(shù)的綜合應(yīng)用。除了完成傳統(tǒng)系統(tǒng)功能外，更側(cè)重于系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、嵌入式芯片的應(yīng)用，系統(tǒng)具有低功耗、模塊化，調(diào)試維護便捷化等特點。通過系統(tǒng)搭建，構(gòu)建的系統(tǒng)是一個具有良好擴展性、維護性和穩(wěn)定性的平臺。

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責(zé)任編輯：許盈

Nextgenerationvehiclepassengerinformationsystem

CHENLun,LIUQingchao,CAOWenyuan

(No.3 Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Beijing 100015, China)

Withthedevelopmentoftechnologyandnetwork,basedonthetraditionalsystem,thenextgenerationofvehiclepassengerinformationsystem,HDvideoplayback,panoramicnetworkcameramonitoringanddigitalaudiobroadcastingarerealized.Newwirelessapplicationsareadded,providingaudio,video,Internetandotherpersonalizedservicestopassengers.Relyingonthenetwork,moreconvenientandintelligenttoolsareprovidedforthemaintenanceofthetrainsystemequipments,andreducethemaintenancelaborintensityandimprovetheefficiency.

passengerinformationsystem；digitalbroadcast；panoramicvideosurveillancesystem；wirelessapplications

TP391

ADOI：10.16280/j.videoe.2016.08.026

2016-06-28

文獻引用格式：陳倫，劉慶超，操文元. 下一代車載乘客信息系統(tǒng) [J].電視技術(shù)，2016，40(8)：132-138.

CHENL,LIUQC,CAOWY.Nextgenerationvehiclepassengerinformationsystem[J].Videoengineering，2016，40(8)：132-138.