基于3G的农业试验场智能远程监控系统的设计与开发

摘要

随着2014年中央“一号文件”的公布，加快发展以智能监控为标志的现代农业已经成为解决“三农”问题的关键。智能视频监控系统由于具备数字化、智能化、远程化等优势得到了迅速发展，同时随着3G技术的成熟和发展，广泛的应用前景以及巨大的商业需求，使它成为了国内外研究的热点。
　　本文首先介绍了农业智能监控的研究背景以及国内外在这方面取得的一些研究成果。在此基础上，根据用户实际需求，设计了基于3G网络以及DaVinci处理器TMS320DM365的智能农业监控系统总体方案，实现对标清和高清视频信号的实时采集、硬件H.264压缩编码、3G无线网络的传输，同时支持对采集区域内的运动检测，远程端用户可以通过客户端（电脑、手机等）进行实时视频监控。具体完成的工作如下:
　　1、进行了农业智能监控系统的总体方案设计。根据农业远程监控实际需要以及目前技术发展方向，设计了基于3G网络和高性能嵌入式控制器的智能监控方案，核心器件选用了专门面向多媒体处理的TMS320DM365处理器。
　　2、完成了系统硬件设计和实现。进行了硬件系统总体设计，采用模块化设计方法，分别开发了音视频采集电路、存储电路、时钟电路、网络模块电路、外设接口电路、电源电路和3G模块电路等。
　　3、实现了运动目标检测。对光流法、背景差分法、帧间差分法三种检测算法进行了深入分析和比较，针对智能农业监控系统功能要求，设计了帧间差分法进行运动目标检测，对不同阈值下的图像检测效果进行了分析和比较。
　　4、完成了系统软件设计和开发。搭建了嵌入式Linux软件平台，包括系统启动方式，UBL、U-Boot引导程序加载，文件系统的烧写等;开发了系统软件，包括音视频采集模块、编码模块、网络传输模块、监控模块等。
　　5、完成系统功能的测试。实际系统测试结果表明本文所设计、开发的智能农业监控系统较好地实现了预期的功能和任务。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 智能农业监控系统的研究现状及发展前景

1．3 本文主要研究内容和章节安排

2 系统的总体方案设计

2．1 嵌入式系统简介

2．2 系统的总体设计

2．3 主流嵌入式视频监控系统方案比较

2．4 达芬奇技术介绍

2．5 DaVinci处理器TMS320DM365

2．6 本章小结

3 系统硬件平台的设计与实现

3．1 系统硬件总体设计

3．2 主要芯片选型

3．3 视频模块电路

3．3．1 标清视频采集电路

3．3．2 高清视频采集电路

3．3．3 视频复用电路

3．3．4 视频输出电路

3．4 存储模块电路

3．4．1 SDRAM电路设计

3．4．2 FLASH电路设计

3．5 时钟电路

3．6 接口电路

3．6．1 UART电路

3．6．2 JTAG电路

3．6．3 USB接口电路

3．6．4 SD卡接口电路

3．7 网络接口模块

3．8 音频电路

3．9 3G模块设计

3．9．1 3G模块电源设计

3．9．2 SIM5218接口电路设计

3．10 电源电路

3．11 PCB布线

3．11．1 PCB板布线设计

3．11．2 DDR2的PCB设计

3．12 本章小结

4 算法与软件平台的设计与实现

4．1 图像检测算法的研究

4．1．1 目标检测算法

4．1．2 帧间差分法

4．1．3 检测结果去噪处理

4．2 系统软件平台的搭建

4．2．1 Bootloader概述

4．2．2 DM365 Bootloader启动方式

4．2．3 U-Boot和内核uImage编译

4．2．4 UBL和U-Boot烧写

4．2．5 Linux内核的下载

4．2．6 RamDisk

4．3 达芬奇软件系统

4．4 应用软件模块设计

4．4．1 视频采集模块

4．4．2 视频编码模块

4．4．3 音频模块程序设计

4．4．4 视频传输模块

4．4．5 系统控制模块

4．4．6 视频客户端模块

4．5 本章小结

5 系统调试

5．1 硬件模块测试

5．2 系统测试和分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献