Автомобильный видеорегистратор

Автомобильный видеорегистраторНа создание этой конструкции меня вынудил беспредел, творящийся сейчас на российских автодорогах. Читая автофорумы и лично общаясь с представителями ОПГ под названием ГИБДД я осознал необходимость установки в автомобиле технических средств, позволяющих логировать всё движение автомобиля и обстановку вокруг него с момента выезда из гаража. В сочетании с грамотным и хладнокровным поведением в общении с сотрудниками ГИБДД только такое средство может помочь обезопасить водителя от вымышленных обвинений в административных правонарушениях на дороге. Как известно сейчас «у суда нет оснований не доверять инспектору ГИБДД…», но только в том случае если жертва-водитель не может представить документальных доказательств своей невиновности. Именно такими свидетельствами могут быть видео и аудио записи, при чем на любых носителях (подробнее обсуждение лигитимности таким свидетельств читайте в соответствующих форумах). На мой взгляд такое устройство решает сразу несколько разных серьезных задач:


  1. дисциплинирует водителя и удерживает от необдуманных поступков на дороге (проверено на себе)
  2. обеспечивает доказательства невиновности в случае обвинения в вымышленных нарушениях
  3. является сильным аргументом в случае криминальных «подстав»
  4. позволяет фиксировать нарушения других участников движения и наказывать их законными методами (в первую очередь это относится к представителям властного режима)
  5. выполняет дополнительные охранные и противоугонные функции.

Столь внушительный список полезных возможностей автомобильной видеорегистрации потребовал тщательного подхода к проектированию конструкции. Промучавшишь много бессонных ночей я приступил к созидательному творческому процессу…

На первом этапе я подобрал и установил четыре видеокамеры.

Первая камера установлена за салонным зеркалом заднего вида и контролирует фронтальную область:

Автомобильный видеорегистратор

Так как это наиболее ответственная зона, то к выбору камеры я подошел весьма тщательно. Это бескорпусная камера SK-M290AIP с варифокальным объективом f=4…9мм, автодиафрагмой и возможностью управления настройками по протоколу RS-232. Сейчас угол обзора настроен максимальный, но его несложно изменять. Сперва я хотел сделать для этой камеры корпус, но потом решил что и без него неплохо. Примечательно что благодаря сильному наклону лобового стекла автомобиля снаружи камера практически незаметна (конечно если тщательно не присматриваться).

Вторая камера установлена за задним стеклом, крепится к жесткой обшивке крыши и контролирует тыловую область:

Автомобильный видеорегистратор

Модель YC-21P, разрешение 420 линий, чувствительность 1 лк, f=2.8 мм. Особенность этой камеры в том что она сама формирует зеркальное изображение, необходимое для корректной работы в качестве зеркала заднего вида. Разумеется в таком виде изображение пишется и на регистратор. Особых неудобств при просмотре это не создает. При необходимости записанное изображение легко переворачивается в любом видеоредакторе.

Две остальные камеры установлены напротив передних окон и контролируют боковые пространства вокруг автомобиля («смотрят» назад). Тип камер KT&C KPC-S20CB, разрешение 420 линий, чувствительность 0,9 лк, f=3.6 мм.

Автомобильный видеорегистратор

В сочетании с высокой кабиной автомобиля такое размещение боковых камер позволяет качественно фиксировать отношения с представителями ГИБДД (как правило я из машины не выхожу и им приходится довольствоваться общением со мной через открытое окно). Рядом с левой камерой установлен активный микрофон МИК-9 с широкой диаграммой направленности, высокой собственной чувствительностью и АРУ. Микрофон размещен так чтобы фиксировать разговоры обоих сторон. В остальное время он неплохо прослушивает обстановку снаружи автомобиля. Благодаря амортизированной подвеске микрофона работа двигателя автомобиля и вибрация кузова на запись влияют незначительно.
Примечательно что большинство сотрудников ГИБДД упорно не замечают камеру, совешенно не замаскированную и направленную прямо на них.

Далее я приступил к выбору устройства для записи видео и звука, получаемого с камер и микрофона. Вот какие требования к техническим характеристикам я определил для данной конструкции:

  • запись 4 каналов цветного видео формата CCIR с полным разрешением 720х576
  • частота кадров не менее 5 на каждый канал, а идеально все 25 на канал
  • метод компресии видео — Delta-Wavelet, MJPEG, MPEG4 ( по мере снижения предпочтительности)
  • запись минимум одного звукового канала
  • использование для хранения записей только HDD, с возможным сроком хранения не менее недели при средней эксплуатации в сутки от 3 до 5 часов
  • простое включение на запись и выключение
  • питание в диапазоне напряжений от +9В до +15В в условиях сильной нестабильности.
  • легко и быстро демонтируемый модуль записи и хранения видео
  • возможность поочередного использования записывающего модуля в разных автомобилях
  • архивирование записей через проводной Ethernet или беспроводной Wi-Fi

Сначала я хотел сделать регистратор на классической PC платформе. Например за основу взять плату Mini-ITX типа ADE-6020 с блоком питания Opus DCA7 и в PCI слот установить плату типа VideoInspector Xpress. Но это получалось неоправданно дорого, ненадежно из за вынужденного применения OC Windows и возникали трудно разрешимые сложности с включением и выключением записи и управлением питанием. А на Linux платформе я не нашел хорошего доступного софта и железа под 4-камерную задачу. Дальше я стал изучать конструкции готовых видеорегистаторов, уже адаптированных для автомобильного применения. Но они либо не устраивали меня по характеристкам, либо по цене. И наконец в нише бытовых домашних видеорегистраторов я нашел нечто подходящее!

Итак за основу устройства я взял четырехканальный видеорегистратор Avtech 760m. По основным параметрам эта модель наиболее полно отвечает моим требованиям, остальное «дорабатывается напильником». Вот как он выглядел до моего вмешательства:

Автомобильный видеорегистратор

регистратор до переделки

Регистратор состоит из следущих узлов: процессорная плата, плата преобразования питания, панель управления и индикации, панель коммутации и жесткий диск IDE (покупается отдельно). В штатном виде устройство питается от +19В через внешний сетевой адаптер (макс. ток 2,5А). Опытным путем я выяснил что устройство стабильно работает при входном напряжении от +15В. А мне нужно было обеспечить его работу при номинальном +12 В и возможной просадке до +8В (например запуск стартера). Трогать штатную плату стабилизаторов я не хотел (она довольно сложная), поэтому на вход штатного стабилизатора был добавлен самодельный импульсный преобразователь из 12 в 19 В на основе LM2575. Далее я взялся за корпус. К сожалению исходная компоновка регистратора очень неудобна для мобильного применения, поэтому я перенёс часть узлов в другой корпус. В «Чип-Дип» выбрал корпус Gainta G0478F (190 х 190 мм, высота 62 мм, из литого аллюминия). На днище нового корпуса через резьбовые стойки закрепил процессорную плату. Основные чипы платы через терморезинки прижаты к днищу (они как раз размещены с нижней стороны платы). На верхней части корпуса размещен родной управляемый преобразователь напряжения +19 в +12 и в +5, и мой дополнительный +12 в +19. Там же закреплен жесткий диск 3,5″ WD 2500JB (объем 250 Гб) с интерфейсом IDE. Диск плотно прижат к корпусу своей верхней частью. Этим обеспечивается нормальный теплообмен и охлаждение компонентов, ведь конструкция регистратора практически герметична. На вякий случай внутри корпуса всё свободное место заполнено пакетиками с силикагелем. На боковой стенке установлен единственный разьем типа Centronic 50 pin. Собранное устройство весит около 2 кг и выглядит сейчас вот так:

Автомобильный видеорегистратор

этот блок постоянно находится в эксплуатации, поэтому я не могу сфотографировать его внутренности

Для экономии места и упрощения коммутации я отказался от штатной платы ВЧ разьемов регистратора и всех прочих разьемов (Ethernet, RS232, GPI и пр). У меня все сигналы заведены в один разьем, а наиболее чувствительные сигналы разделены земляными ногами. Туда же подается питание устройства и плоский шлейф к панели управления (20 пин). С питания жесткого диска регистратора берется напряжение +12В и выводится наружу для управления питанием дополнительных устройств. Регистратор размещен между передними сидениями автомобиля на простой амортизирующей платформе: своими «ушами» он насаживается на четыре вертикальных штыря с пружинками.

Автомобильный видеорегистратор

фото устаревшее, на нем еще отсутствует амортизирующая платформа

Необходимо отметить что данный блок сделан универсальным, не привязанным к конструкции конкретного автомобиля и это позволяет его поочередно использовать на разных машинах.

Следущий блок осуществляет адаптацию регистратора к конкретному автомобилю. Он отвечает за логику включения регистратора, питание камер и дополнительные сервисные возможности. Блок полностью самодельный, установлен под передним пассажирским сидением.

Автомобильный видеорегистратор

В первую очередь для меня очень важно было обеспечить стабильное питание регистратора и прочих его узлов при любых условиях. Хотя основная АКБ автомобиля имеет емкость 96 а/ч, но зимой в момент запуска стартера при особо тяжких условиях она может просаживаться аж до 9В. Для регистратора и его камер это недопустимо. Решение этой задачи упростилось за счет того что ранее я уже установил в машину дополнительную АКБ на 26 а/ч, которая питает наиболее критичные устройства (такие как сигнализация). От основной АКБ дополнительная развязана мощным диодом Шотке, через этот диод осуществляется только её подзарядка. Однако учитывая большой потребляемый регистратором ток (до 2.5А), я не хотел его постоянно питать от этой АКБ и придумал следующее решение: дополнительная АКБ подключается к питанию регистратора через дополнительную диодную сборку только при включении зажигания (сигнал берется через отдельное реле). Дальнейшее питание регистратора идет от штатной АКБ и генератора автомобиля. При выключенном двигателе регистратор питается только от штатной АКБ. Для окончательного сглаживания возможных пульсаций внутри этого блока установлен электролитический конденсатор 33000 мкф х 35В. Полученное относительно стабильное напряжение через механический тумблер-выключатель идет на питание самого регистратора, а также напрямую на три вспомогательных интегральных стабилизатора LM2575. Один стабилизатор питает камеры и микрофон (+12В), другой питает потолочный монитор (+12В), третий питает блок Wi-Fi (+5В). Камера заднего вида (кам 2) через диодный сумматор питается от обоих первых двух стабилизаторов. Для чего это нужно расскажу далее.

При включении упомянутого выше основного механического тумблера подается питание на процессорную плату регистратора, она проводит самодиагностику (примерно 20 сек) и далее переводит регистратор в режим Standby. В этом режиме он ничего не пишет, питание на жесткий диск не подается, а общее электропотребление по +12В составляет 0,4 А. В таком состянии его можно оставлять на срок до нескольких суток без опасения сильной разрядки АКБ. При включении софтверной кнопки питания на панели управления регистратор переходит в рабочий режим и подается питание на жесткий диск. Также с шины +12В питания жесткого диска я у меня берётся сигнал для включения питания всех камер, Wi-Fi блока и возможной блокировки тумблера питания от случайного выключения (эта функция отключаемая микротумблером БЛОК). Чтобы исключить возможность забывания полного выключения регистратора при длительной остановке машины (более недели) служет отдельная цепь. Пьезоизлучатель подает прерывистый сигнал когда открыта водительская дверь и выключено зажигание (это сделано аналогично штатной напоминалке машины о невыключенных фарах). При необходимости данная функция отключается микротумблером ЗВУК. Микротумблер «КАМ1-4» позволяет принудительно включить все камеры минуя управляющие цепи регистратора. Микротумблер КАМ2 управляет поведением камеры заднего вида. Когда регистратор выключен или вообще отсоединен на потолочный монитор всегда подается изображение с камеры заднего вида (КАМ2). Это очень удобно для парковки, так как из за особенности конструкции автомобиля через штатное салонное зеркало практически ничего не видно. А также независимо от состояния регистратора при движении заднем ходом на монитор может принудительно выводиться только эта камера. Управляющий сигнал берется непосредственно с датчика АКПП.

Для оптимизации электропотребления потолочный монитор работает только когда машина снята с охраны (слаботочный сигнал берется с сигнализации и подается на управляющую ногу стабилизатора LM2575, питающего монитор). Регистратор наоборот работает независимо от состояния сигнализации. Это позволяет оставлять его полностью включенным и записывающим окружающую обстановку в сомнительных местах (на улице, возле магазинов и пр). Помимо собственно локальной записи изображение всех камер и звук транслируется по Wi-Fi каналу и может одновременно просматриваться и записываться на удаленном рабочем месте. Расчетное время такой работы без ущерба АКБ составляет до нескольких суток (средний потребляемый ток всей конструкции около 2А).

Телевизор Phantom 507B закреплен на потолке на специальном выступе через самодельную пластину-адаптер. Собственно в качестве телевизора он используется очень редко. Основное его назначение это работа в паре с видеорегистратором; работа в паре с камерой заднего вида как зеркало и работа с автомагнитолой (вывод плейлистов mp3 и воспроизведение DVD). Телевизор имеет два независимых внешних входа, которые переключаются с его передней панели.

Автомобильный видеорегистратор

панель управления регистратором и потолочный монитор

Для локального управления регистратором используется его штатная плата с кнопками и микросхемами формирования сигналов и штатная декоративная панель. Эта панель выпилена из штатного корпуса регистратора и помещена в самодельный корпус. Корпус спаян из панелей одностороннего фольгированного текстолита. На задней части имеется разьем IDC-20F (20 пин), который соединяется с основным блоком регистратора плоским шлейфом. В обычном состоянии панель закреплена на самодельной металлической пластине под потолком, рядом с монитором. Панель легко снимается, аналогично панели управления автомагнитолой (кстати они похожи по габаритам и по дизайну):

Автомобильный видеорегистратор

панель управления регистратором на фоне автомагнитолы

Для задач включения и несложного просмотра записей этого достаточно. Но управлять такой панелью длительное время трудно, т.к. на весу быстро устают руки. Поэтому панель можно снять с основного крепления и подключить коротким шлейфом непосредственно возле водительского сидения.

Следующий узел, непосредственно относящийся к работе видеорегистратора выполняет вспомогательную коммутацию всех аудио и видео сигналов, а также принудительный вывод выбранного сигнала на монитор.

Автомобильный видеорегистратор

Блок установлен под пассажирским сидением. Галетный переключатель имеет 6 положений (выход от регистратора, выход от прочих внешних устройств и непосредственный выбор камер 1 — 4). Также этом блоке размещено герконове реле РЭС-55, отвечающее за директивный вывод на монитор изображения с камеры заднего вида при включении заднего хода).

Плата видеорегистратора имеет порт Ethernet 100 мбит, который выведен через общий разъем наружу записывающего блока и подключен к Wi-Fi точке доступа D-Link DI-524. Такая устаревшая модель Wi-Fi была выбрана потому что имеет встроенный проводной коммутатор на пять портов при своей скромной цене в 44$. Встроенный коммутатор полезен когда имеется необходимость проводного подключения к бортовой Ethernet сети автомобиля (например для настройки точки доступа). В обычном-же режиме доступ к видеорегистратору осуществляется через беспроводной защищенный Wi-Fi канал. Предельной скорости 54 мбит для работы видеорегистратора вполне достаточно. Еще один аргумент в пользу выбора DI-524 заключается в её питающем напряжении и токе. Номинальное напряжение питания составляет 7,5В, опытным путём я выяснил что устройство нормально работает при напряжении 6В. Такое напряжение у меня создается интегральным стабилизатором КР142ЕН5Б, при этом потребляемый ток на входе стабилизатора не превышает 0,6А. Тогда как более современные устройства Wi-Fi имеют номинальное напряжение 5В и потребляемый ток до 2А. Первоначально я хотел сделать преобразователь питания в 7,5В на LM2575 ADJ, но устройство почему-то не хотело запускаться от этого импульсного преобразователя. Вероятно из-за его частоты преобразования. Точка доступа связана с питанием регистратора и всключается только когда он включен. Установлена она под торпедой (из за ограниченного места сфотографировать её сложно). Антена сейчас используется штатная, радиус действия с ней ограничен примерно 70 м. Но в дальнейшем я планирую установить на крыше антену с большим усилением и разместить её вместо штатной антены GSM телефона, которая у меня не используется.

В итоге я имею возможность беспроводного доступа к содержимому видеорегистатора (например из дома), могу видеть текущую обстановку со всех четырёх камер, скачивать архивные записи и изменять настройки видеорегистратора.

Вот как выглядит вся конструкция видеорегистратора в автомобиле в сочетании с прочими узлами:

Автомобильный видеорегистратор

Примеры записей видеорегистратора, переконвертированные в AVI с кодеком Microsoft Video1 для экономии трафика можно скачать здесь: фронтальная камера, тыловая камера, левая боковая камера

Разумеется описанную конструкцию нельзя назвать идеальной. Она далека от совершенства, но свое главное предназначение уже сейчас выполняет. Однако ниже перечислю что меня не устраивает, что сложно устранить или переделать и что я планирую добавить.

  • Хотелось бы чтобы запись включалась автоматически при начале эксплуатации автомобиля, без вмешательства водителя и сама выключалась черезх некоторое врем после окончания движения. Сложности: во первых трудно определить правильные моменты начала и конца. Во вторых в конструкции данного регистратора не предусмотренно выключение по внешнему сигналу. Более того перед корректным выключением необходимо ввести пароль. Однако регистратор допускает горячее выключение; при чем после этого нормально запускается и переходит в последний запомненный режим. Но злоупотреблять этим я не хочу, т.к. это плохо для жесткого диска. Для исключения такого жестокого выключения у меня в конструкции предусмотрена соответствующая управлемая блокировка.
  • Камеры размещенные в салоне за стеклами при некоторых условиях дают блики отражения внутренностей салона, т.н. эффект зеркала, накладываемый на полезное изображение. Частично его можно устранить одев на объективы антибликовые бленды. Но это не надежно и не эстетично (особенно для боковых камер). Принципиально это можно устранить выносом камер наружу, но тогда камеры должны быть влагозащищенные, возникнут проблемы с их размещением снаружи и защитой от вандалов.
  • Высокая степень компрессии оцифрованного изображения вносит искажения в картинку (артефакты). Сильное сжатие необходимо для большей вместимости диска. Но в моем случае такое сжатие избыточно. Так что китайские авторы ПО семейства этих регистраторов могли бы исправить недостаток. Тем более на производительности процессора обрабатывающего видео это никак не скажется.
  • Хотелось бы также логировать все параметры автомобиля в процессе движения. В дальнейшей перспективе я планирую добавить блок который будет читать данные OBD-II и в текстовом виде накладывать их на изображение передней камеры (в первую очередь скорость, включение поворотников и стопарей). Далее можно организовать сопряжение с GPS приемником.

Напоследок отвечу на некоторые вопросы, которые мне задавали после прочтения этой статьи.

Могут ли видеозаписи, полученные таким видеорегистратором считаться объективными доказательствами в суде?

Да, могут. Есть некоторые нюансы с сертификацией оборудования, но в большей мере они относятся к видеозаписям, представляемым стороной обвинения. Если у суда возникнут сомнения в их дсотверности, то суд должен направить их на экспертизу. Просто так отвергнуть их нельзя. Хотя в нашей гондурассии все возможно :-(

Сотрудников милиции нельзя снимать без их разрешения. Ведь это вмешательство в частную жизнь.

Обывательские заблуждения. Сотрудник милиции при исполнении им служебных обязанностей является должностным лицом и я имею право логировать все отношения с ним. Частная жизь у него начинается дома, когда он подсчитывает выручку за смену :-)

Спецмашины нельзя снимать, особенно когда они едут с мигалками

Это наивные мечты водителей и пассажиров этих машин. Снимать их можно и даже нужно чтобы их руководители и надзирающие органы почаще видели что они вытворяют на дороге. Разумеется их начальство всё знает, но воспитывать своих подчиненных начнет только когда мы им об этом напомним (ну или прокуратура возьмется за них). Кстати даже федеральный закон «Об охране» напрямую не может запретить такую запись, как бы не утверждали обратное всякие клерки от ФСБ и ФСО.

А почему видео пишется на диск, а не на флэш-память.

Твердотельные носители большого объема ( не менее 50 Гб) пока очень дороги и скорость их работы в многоканальном режиме недостаточна.

Хранение записей регистратора на жестком диске очень ненадежно. Диск в машине долго не проживет.

Моя практика доказывает обратное. Обычный жесткий диск для бытового применения в моей конструкции работает нормально. От тряски он хорошо защищен.

Как камеры, телевизор и диск переносят зимние морозы ?

Конструкция работает уже два года, никаких нарканий на стабильность нет. Зимой включал при -28 градусов, никаких проблем.

У регистратора есть Alarm I/O 4 inputs, почему их не задействовать в сценарии записи.

А для чего ? В данном применении при движении регистратор должен писать постоянно. Для записи обстановки во время стоянки можно использовать встроенный регистратор программный детектор движения. Но его качество и логика работы меня не устраивает. Пусть лучше пишет всгда.

Источник

Автомобильный видеорегистратор
5 (100%) 1 голос[а]


.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *