一种多媒体传感器网络数据传输系统的实现方法，包括三部分：多媒体传感器节点、多媒体中继节点、监测中心。本发明专利技术设计研发了基于wifi技术的多媒体音视频数据采集传感器。有效解决了zigbee技术在此方面的不足；同时本发明专利技术的多媒体传感器皆有zigbee技术的传输功能。其中，无线多媒体传感器节点包括：图像采集模块、音频采集模块、音视频编码模块、无线传输模块。无线多媒体中继节点包括：微处理器模块，无线传输模块，flash存储器模块，接口模块。设计的无线多媒体中继节点的存储转发功能，有效的解决了信道的冲突问题，避免了其他无关信号对本节点的干扰。多媒体传感器网络数据传输系统在实时监控、环境监测等领域能有效发挥其作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种基于zigbee (基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议)与wifi (wireless fidelity,是一个无线网路通信技术的品牌，由W1-Fi联盟(Wi_FiAlliance)所持有)技术相结合的新型多媒体传感器网络数据传输系统，并设计了一种新型的多媒体传感器节点，属于传感器网络，嵌入式开发及无线通信的交叉领域。
技术介绍
随着电子技术、传感技术和无线通信技术的快速发展，无线传感器网络得到了迅速的发展，已引起了世界各国学术界、军事部门和工业界的极大关注，被誉为全球未来三大高科技产业之一。2003年2月份的美国《技术评论》杂志评选出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络即被列为第一。美国《商业周刊》在2003年8月的技术评论中，将传感器网络定位成21世纪高新
的四大支柱型产业之一，其潜在的市场需求十分巨大。无线多媒体传感器网络是在传统无线传感器网络的基础上引入了图像、声音、视频等多媒体信息感知处理功能的一种新型传感器网络。无线传感器网络是在无线传感器网络的基础上发展起来的。它继承了无线传感器网络自组织、资源受限等特征；另外，多媒体信息的采集、传输又对硬件设计、节能控制、服务保障、信息处理等方面做出了新的要求。由于多媒体无线传感器网络涉及到众多领域，因此对它的研究涉及到其它各个方面。但是，目前对于多媒体无线传感器网络的研究多集中于理论层面，包括通信协议，节点功耗节省策略，QOS (Quality of Service服务质量)保证,路由算法等,大多数研究基于理论模型或仿真实现。因此，设计实现一个真实的多媒体无线传感器系统，具有重要的现实意义。无线多媒体网络具有广泛的应用前景，可以实现多种任务，如:智能交通、环境监控、活动看护、远程医疗、人员跟踪、工业控制、虚拟游戏等等。在此技术环境下，专利研究的无线多媒体传感器网络数据传输系统为实现传输各种类型的多媒体数据提供了 一种解决方案。
技术实现思路
技术问题:本专利技术目的是提出了，同时设计一种具有存储转发功能的多媒体中继节点。在传统的传感器网络中，往往采用单一 zigbee技术,但在进行实时的多媒体音视频数据流的传输过程中，zigbee技术难以实现，在此基础上本专利设计研发了基于wifi技术的多媒体音视频数据采集传感器。有效解决了 zigbee技术在此方面的不足；同时新型的多媒体传感器节点具有zigbee技术的传输功能。新设计的多媒体中继节点具有存储转发功能，这样有效地解决了信道的冲突问题，避免了其他无关信号对本节点的干扰，新型多媒体传感器网络在实时监控、环境监测等领域能有效发挥其作用。技术方案:本专利技术建立了一种多媒体传感器网络数据传输系统,其组成包括三部分:1.多媒体传感器节点2.多媒体中继节点3.监测中心。其中第I点和第2点是本专利技术专利所要保护的内容。多媒体传感器节点主要包括以下几个模块: 1、图像采集模块:该模块用于采集所需图像，摄像头作为采集图像的外设，驱动程序通过I2C (Inter 一 Integrated Circuit两线式串行总线)总线对摄像头初始化。包括设置图像分辨率，对比度，图像的输出格式等。2、音频采集模块:该模块用于采集音频数据，专利技术选用微型麦克风作为音 频输入的外设。声卡驱动程序提供数字采样和数字录音的设备文件，在应用程序中打开设备文件后，为设备设置恰当的格式，设置数据位数为16位、单声道和SKHz采样率。3、音视频编码模块:该模块用于对采集的图像，音频数据进行编码。无线多媒体传感器节点所采用的SOC (System on Chip，片上系统)中包含了支持H.264BP、H.263P3、MPEG-4SP (视频编解码技术)的硬件CODEC (编译码器)。H.264视频压缩标准是适用于低码率传输的新的视频压缩标准。它不仅有优异的压缩比，而且很适合用于网络传输。节点采用H.264的编码方式对音视频数据编码 4、无线传输模块 4.1、zigbee传输:zigbee技术适用于低功耗,低成本的节点之间的通信。zigbee有3个工作频带，分别是868MHz (欧洲)、915MHz (美国)和2.4GHz (全球通用)，在这三个频带传输速率分别为20kbit/s、40 kbit/s,250 kbit/s。在低成本，低功耗的前提下，我们可以用CC2420 (射频收发器)模块作为无线传输模块，用于传输图像数据。4.2、wifi技术传输:无线多媒体传感器节点要传输的是音视频流数据。zigbee等技术无法达到音视频流数据传输所需的带宽，因此，在无线多媒体传感器节点的无线通信模块设计中采用了成熟、稳定wifi技术——利用SOC的USB (通用串行总线)接口外接一个支持802.1lg标准的无线网卡。无线多媒体传感器节点的嵌入式Linux操作系统已经提供了对该USB网卡的完整支持，因此，在通过该网卡通信时只需利用SOCKET(进程通信机制)接口进行编程即可。多媒体中继节点主要包括以下几个模块: 1、微处理器模块:微处理器是无线多媒体传感器网络节点的核心，在选型时，必须满足体积小、功能强、外部接口丰富、集成度高、存储容量大、速度快、成本低、功耗小、支持睡眠模式且易扩展等要求，结合专利技术的需要，中继微处理器模块选择Atmel公司的ATmegal281(单片机型号)单片机。2、无线通信模块:中继节点采用低功耗，低成本的zigbee技术来实现无线通信、数据传输，专利选用模块CC2420。CC2420是为低功率、低电压无线应用而设计的单片RF收发芯片。CC2420模块工作频率为2.4GHz，是在免授权的ISM(工业、科研和医疗)频带上进行无线通信的低成本、高集中的解决方案。3、Flash存储器模块:该模块用于对所接收的数据进行存储。AT4OTB161D (闪存芯片)是串行接口的闪存芯片，可工作在2.5疒2.7V，可广泛应用于数据语音、图像、程序代码数据存储中。4、接口模块设计:接口模块包括JATG (Joint Test Active Group是一种国际标准测试协议)接口、串口接口设计、电源接口设计，传感器接口以及无线通信接口设计。监测中心主要是指pc (个人电脑)端服务器，接收从节点发送过来的数据，并通过软件解码音视频数据，显示多媒体数据。[0021 ] 本专利技术的多媒体传感器网络数据传输系统的实现方法由多媒体传感器节点、中继节点、监控PC三部分构成；多媒体传感器节点通过外设采集多媒体信息，然后根据采集不同数据的要求选择对应的传送方式:传送数据流带宽较大的实时视频流数据，采用Wifi方式，传送到终端；传送图片或音频数据，采用低功耗的zigbee方式，利用CC2420无线传输模块将数据利用多跳传输给监控PC ； 数据传输系统的具体实现方案如下: 步骤I)采用一种结合wifi及zigbee的无线多媒体传感器网络系统， 步骤2)采用无线多媒体传感器节点的，采用的无线多媒体传感器节点以AIM9处理器为核心，同时集成了支持MGPEG-4和H.264视频编解码的硬件CODEC、专用的CAMERA接口CSI和其他常用的接口 ； 步骤3)采用无线通信模块的，无线通信模块要有足够大的带宽来本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多媒体传感器网络数据传输系统的实现方法，其特征在于该传输系统由多媒体传感器节点、中继节点、监控PC三部分构成；多媒体传感器节点通过外设采集多媒体信息，然后根据采集不同数据的要求选择对应的传送方式：传送数据流带宽较大的实时视频流数据，采用wifi方式，传送到终端；传送图片或音频数据，采用低功耗的zigbee方式，利用CC2420无线传输模块将数据利用多跳传输给监控PC；数据传输系统的具体实现方案如下：步骤1）采用一种结合wifi及zigbee的无线多媒体传感器网络系统，步骤2）采用无线多媒体传感器节点的，采用的无线多媒体传感器节点以ARM9处理器为核心，同时集成了支持MGPEG?4和H.264视频编解码的硬件CODEC、专用的CAMERA接口CSI和其他常用的接口；步骤?3）采用无线通信模块的，无线通信模块要有足够大的带宽来满足视频传输的需要，采用Ralink公司的rt73无线网卡，它支持IEEE?802.11b/g网络标准，该无线网卡通过USB接口与处理器的USB接口相连，Ralink官方提供了Linux版的驱动，可通过交叉编译移植到无线多媒体节点中，交叉编译器采用厂家提供的arm?926ejs?linux?gcc编译器；步骤?4）采集实时视频数据，利用无线多媒体传感器节点采集实时音视频数据时，节点打开外接摄像头，运行音视频采集模块，将采集的数据编码，通过wifi，连接至无线路由器，监控中心的PC机联通无线路由器，这样实时的数据便会传输到监控PC机上，PC机通过软件解码传送过来的数据，从而进行实时的监控；步骤?5）?采用无线多媒体中继节点的，实现对8路模拟数据传感器信号和SPI、I/O、USART接口的数字信号的采集与传输，并具有无线信号的接收和发送功能；步骤?6）微处理器模块的选取，中继微处理器模块选择的Atmel公司的ATmega1281单片机，它采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一个字之中，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，可高速执行指令；步骤7）flash存储模块的选取，本模块采用Flash存储芯片AT45DB161D实现实时存储，AT45DB161D采用行接口，通过引脚名称为?#CS来进行使能，并通过三线接口引脚名称为?SI、SO、SCK进行数据通信；步骤?8）?采用JTAG接口，JTAG接口提供了在线程序调试功能，标准的JTAG接口为4线制：引脚名称为TMS、TCK、TDI和TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出；步骤?9）采用中继节点无线通信接口，CC2420?与处理器的连接十分方便，就是微控制器ATmega1281与CC2420的接口电路，采用标准?2×6?双排接插件与微处理器连接，它们之间的连线包括引脚名称为SI、SO、SCLK、CSn四线以及CCA、SFD、FIFO、FIFOP；ATmega1281的SPI接口工作在主机模式，它是SPI数据传输的控制方，CC2420设为从机工作方式；步骤?10）中继节点传输图像，音频数据，利用多媒体中继节点传输图像，音频等带宽较小的数据；无线多媒体传感器采集图像、音频数据，通过CC2420模块，传输至中继节点，中继节点进行存储转发，利用多跳传输到监控PC端，再通过软件解码数据。...
【技术特征摘要】
1.一种多媒体传感器网络数据传输系统的实现方法，其特征在于该传输系统由多媒体传感器节点、中继节点、监控PC三部分构成；多媒体传感器节点通过外设采集多媒体信息，然后根据采集不同数据的要求选择对应的传送方式:传送数据流带宽较大的实时视频流数据，采用Wifi方式，传送到终端；传送图片或音频数据，采用低功耗的Zigbee方式，利用CC2420无线传输模块将数据利用多跳传输给监控PC ； 数据传输系统的具体实现方案如下: 步骤I)采用一种结合wifi及zigbee的无线多媒体传感器网络系统， 步骤2)采用无线多媒体传感器节点的，采用的无线多媒体传感器节点以ARM9处理器为核心，同时集成了支持MGPEG-4和H.264视频编解码的硬件CODEC、专用的CAMERA接口CSI和其他常用的接口 ； 步骤3)采用无线通信模块的，无线通信模块要有足够大的带宽来满足视频传输的需要，采用Ralink公司的rt73无线网卡，它支持IEEE 802.llb/g网络标准，该无线网卡通过USB接口与处理器的USB接口相连，Ralink官方提供了 Linux版的驱动，可通过交叉编译移植到无线多媒体节点中，交叉编译器采用厂家提供的arm-926ejS-linuX-gCC编译器； 步骤4)采集实时视频数据，利用无线多媒体传感器节点采集实时音视频数据时，节点打开外接摄像头，运行音视频采集模块，将采集的数据编码，通过wifi，连接至无线路由器，监控中心的PC机联通无线路由器，这样实时的数据便会传输到监控PC机上，PC机通过软件解码传送过来的数据，从而进行实时的监控； 步骤5)采用无线多媒体中继节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙力娟，魏勋，黄海平，王汝传，沙超，黄俊杰，肖甫，徐佳，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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