多媒体传感终端设备关键技术的研究与实现

摘要

当前传感器网络已不再是一个陌生的概念，他们通过对周围环境的感知，将各种信息通过网络进行传输。传感器网络广泛应用在环境监测、野外地域监测、军事国防、公共安全及智能家居等各个领域。但是传统的传感网终端设备所能感知的对象非常有限，大多是些简单的数据，如温度、湿度等标量信息，通过这些标量信息反映出所感知环境的一些简单状况。由于环境的日益复杂，在安防、智能校园及现代军事等领域，我们越来越关心音视频等信息，以期对感知对象更加了解。将多媒体信息感知与传统的传感网终端设备结合在一起组成多媒体传感器是当前物联网应用的主要趋势。由于多媒体传感网与传统传感网相比，所感知的对象更加复杂，故面对功耗增高、处理更复杂、对网络资源占用率高等诸多问题。基于多媒体传感网所面对的问题，本文采用低功耗、高效率的嵌入式硬件平台，结合嵌入式开发软件设计并实现了可以支持Zigbee、Wi-Fi及有线网络传输的多媒体传感终端设备。
　　本文首先在对多媒体传感终端进行分析的基础上，介绍了实现终端设备的关键技术。分析了视频压缩编码标准H.264；阐述了多媒体信息传输中所用到Zigbee、Wi-Fi和3G等无线通信技术；深入探讨了多种感知信息融合传输所采用的实时传输协议(RTP)及实时流传输协议(RTSP)。其次，设计并实现了多媒体传感终端设备的硬件平台。包括视频及其他数据信息的感知、实时处理、网络传输等。在比较了多种Zigbee实现方案的基础上，选定了采用CC2430芯片来接收温度、湿度等简单感知信息。通过对几种主流嵌入式方案进行详细比较，给出了以TMS320DM365为主控制芯片的多媒体信息处理嵌入式硬件实现方案。第三，在完成终端硬件研发的基础上，开发了传感终端的驱动程序与应用软件。搭建了嵌入式Linux环境，对多媒体传感终端的Linux内核进行了配置，并开发了数据采集驱动程序；在对多媒体信息处理技术的研究基础上，开发了基于Davinci平台的多媒体处理软件，实现了多媒体信息的采集、信息融合、压缩编码处理和打包及网络分发功能。最后对软硬件平台进行了详细的测试。详尽地分析了测试的结果，评估了终端节点的软硬件性能，并深入探讨了本方案中存在的问题和需要改进的地方。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景与研究意义

1.2 论文主要研究工作及结构安排

第二章 多媒体传感网技术

2.1 视频压缩技术

2.2 无线传输技术

2.3 数据信息的传输

2.4 本章小结

第三章 多媒体传感终端设备硬件设计方案

3.1 硬件整体方案

3.2 Zigbee 接收模块设计

3.3 多媒体传感信息处理模块

3.4 硬件电路的调试

3.5 本章小结

第四章 软件设计方案及实现

4.1 搭建嵌入式 linux 环境

4.2 应用软件设计整体架构

4.3 多媒体传感信息的采集

4.4 多媒体信息的融合

4.5 多媒体信息的处理

4.6 多媒体信息的分发

4.7 本章小结

第五章 功能测试

5.1 搭建测试环境

5.2 传感终端初始化

5.3 网络访问测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目