化解“船岸互通”有限帶寬瓶頸 當(dāng)虹科技窄帶傳輸方案助力遠(yuǎn)洋船舶數(shù)字化

“我們?cè)诩t海，下紅海行動(dòng)，下了3天，我們都不如自己去行動(dòng)”。說(shuō)起海上的網(wǎng)速，脫口秀演員毛豆這樣調(diào)侃。

毛豆曾是一名海軍炊事員。他介紹，船上偶爾會(huì)組織集體觀影活動(dòng)，給長(zhǎng)時(shí)間的海上航行增添一些樂(lè)趣。但由于衛(wèi)星通信傳輸速率慢，一部?jī)蓚€(gè)多小時(shí)的電影往往要下載三四天。

在大海上用衛(wèi)星傳輸視頻有多難？監(jiān)控管理員老張也有話說(shuō)。

載滿集裝箱的巨輪在大海上行駛，面臨著碰撞、擱淺、觸礁、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)等各類(lèi)潛在的安全隱患。老張需要通過(guò)視頻管控平臺(tái)對(duì)船員工作情況、船舶貨物區(qū)域以及船舶航行狀態(tài)等情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管，一旦出現(xiàn)異常要第一時(shí)間向各個(gè)部門(mén)匯報(bào)。每當(dāng)遭遇強(qiáng)降雨、暴風(fēng)雪等極端天氣，監(jiān)控畫(huà)面就會(huì)出現(xiàn)卡頓、延遲等問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)啟動(dòng)預(yù)警響應(yīng)。老張?jiān)诤竭\(yùn)集團(tuán)的生產(chǎn)調(diào)度中心工作了十多年，這個(gè)問(wèn)題一直令他和同事們頭疼不已。

從毛豆和老張的故事可以看出，衛(wèi)星通信雖然具備覆蓋范圍廣、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是帶寬條件相對(duì)有限，難以滿足視頻數(shù)據(jù)的傳輸和交互需求。尤其是船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)個(gè)攝像頭24小時(shí)運(yùn)行，產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)將為傳輸與存儲(chǔ)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。

如何突破有限通信帶寬的限制，提升遠(yuǎn)程視頻回傳效率？

當(dāng)虹科技推出窄帶寬條件下智能視頻壓縮回傳解決方案，基于“視頻編碼”與“AI識(shí)別”雙引擎，賦能遠(yuǎn)洋船舶視頻傳輸與智能化轉(zhuǎn)型。

01 內(nèi)容感知壓縮：窄帶寬場(chǎng)景下最高可達(dá)100倍壓縮

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控應(yīng)用的核心是將遠(yuǎn)端的視頻信號(hào)傳輸至指揮中心 ，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)遠(yuǎn)端地點(diǎn)的集中監(jiān)控管理 。

但視頻傳輸所需帶寬非常高，一般每路全高清視頻（1080P）需要 2Mbps -4Mbps實(shí)時(shí)帶寬，現(xiàn)有海事衛(wèi)星鏈路的可用帶寬僅為100-200K，網(wǎng)絡(luò)情況較差時(shí)可用帶寬最低甚至不到50K，無(wú)法支持如此級(jí)別的大數(shù)據(jù)量。

此外，衛(wèi)星制造和發(fā)射成本高昂，難以從開(kāi)源的角度解決船岸兩端通信帶寬不足的問(wèn)題。

在有限的帶寬資源下，內(nèi)容感知壓縮技術(shù)通過(guò)AI智能識(shí)別找出編碼參數(shù)的“最優(yōu)解”，從而對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行低壓縮編碼，對(duì)于非關(guān)鍵的區(qū)域做高壓縮編碼。

在保證畫(huà)質(zhì)基本不變的同時(shí)，對(duì)回傳視頻碼率進(jìn)行10倍以上的壓縮，為帶寬占用和錄像存儲(chǔ)節(jié)省了90%以上的利用空間。針對(duì)衛(wèi)星等窄帶寬場(chǎng)景下可將視頻碼率下降100倍，突破遠(yuǎn)程視頻傳輸效率瓶頸。

02 碼率自適應(yīng)：追求畫(huà)面質(zhì)量與穩(wěn)定流暢的最優(yōu)平衡

遠(yuǎn)洋船舶航跡遍布全球，可能會(huì)遇到各種復(fù)雜環(huán)境。雨衰、雪衰、日凌等自然現(xiàn)象或是鄰近信道的空間干擾，都會(huì)影響衛(wèi)星通訊的穩(wěn)定性，導(dǎo)致岸端視頻調(diào)閱質(zhì)量差，開(kāi)啟等待時(shí)間長(zhǎng)、流暢度差、播放延時(shí)卡頓，以及花屏、馬賽克等。

自適應(yīng)編碼可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和播放狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)碼率，提升帶寬利用率和觀看體驗(yàn)。

當(dāng)帶寬足夠時(shí)，采用高質(zhì)量模式，優(yōu)先畫(huà)面質(zhì)量，保證畫(huà)質(zhì)與清晰度；帶寬有限或是網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)時(shí)，則采用“窄帶”傳輸模式，保障播放的低延時(shí)與流暢穩(wěn)定性。

同時(shí)，針對(duì)花屏、卡頓以及模糊、分辨率較低等現(xiàn)象，采用背景重建和去霧、去噪、插幀等智能內(nèi)容增強(qiáng)技術(shù)將在播放終端有效優(yōu)化視頻質(zhì)量。

03 邊緣AI解析：充分利舊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控告警智能化

為滿足岸端第一時(shí)間了解船端動(dòng)態(tài)的需求，船舶的羅經(jīng)甲板、大桅頂端、左右舷、貨艙、駕駛艙等重要區(qū)域幾乎都部署了監(jiān)控設(shè)備。

隨著船舶數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的到來(lái)，利用人工智能技術(shù)提升監(jiān)管效能已是大勢(shì)所趨。如果將已建設(shè)的普通攝像頭大面積替換成基于船舶定制的AI智能攝像頭，不但面臨成本高、管理維護(hù)難的問(wèn)題，而且無(wú)法滿足根據(jù)不同類(lèi)型場(chǎng)景適配不同算法的需求。

搭載邊緣智能解析前端，相當(dāng)于為遠(yuǎn)程監(jiān)管裝上了“智慧大腦”，最大化避免監(jiān)控系統(tǒng)重建而帶來(lái)的資源浪費(fèi)。在充分利用原有視頻監(jiān)控設(shè)備的基礎(chǔ)上，就能實(shí)現(xiàn)駕駛室離崗、船體識(shí)別、煙火識(shí)別、區(qū)域入侵等一系列AI智能監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析功能。

此外，邊緣計(jì)算可以直接在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理，無(wú)需上傳到遙遠(yuǎn)的云端處理中心。既降低了帶寬消耗，又能提高實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減少長(zhǎng)距離通信傳輸帶來(lái)的延時(shí)問(wèn)題。

目前，當(dāng)虹科技基于“窄帶寬”條件下的智能視頻壓縮回傳解決方案已在遠(yuǎn)洋船舶、海洋牧場(chǎng)、海上風(fēng)電、石油鉆井等多個(gè)衛(wèi)星遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻傳輸場(chǎng)景落地應(yīng)用，更省流，更清晰。