無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)(WMSNs，Wireless Multimedia Sensor Networks)可以被應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察與監(jiān)控、智能家居網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境與農(nóng)業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。因此，研究和實(shí)現(xiàn)WMSNs具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　在分析WMSNs特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)功能需求設(shè)計(jì)了WMSNs的軟硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方案，該方案基于Xscale處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)，深入研究了分布式自組織網(wǎng)絡(luò)AODV路由協(xié)議在嵌入式Linux

2、下的實(shí)現(xiàn)和基于V4L的視頻采集、H.264編碼、RTP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議等多媒體技術(shù)在嵌入式開(kāi)發(fā)板中的實(shí)現(xiàn)，并構(gòu)建了具有5個(gè)節(jié)點(diǎn)的WMSNs試驗(yàn)平臺(tái)，為今后進(jìn)一步深入研究和開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)部分，本文首先通過(guò)幾種典型的多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)硬件方案的對(duì)比分析，給出了視頻采集芯片加嵌入式處理器的方案，并基于此設(shè)計(jì)了包含無(wú)線網(wǎng)卡、USB攝像頭等主要外設(shè)的硬件平臺(tái)。對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)部分，通過(guò)分析WMSNs

3、中各層協(xié)議的功能和特點(diǎn)，給出了WMSNs的軟件協(xié)議棧設(shè)計(jì)，然后在比較了幾種典型的嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，選擇Linux作為傳感器節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng)。
　　接下來(lái)本文詳細(xì)給出了WMSNs的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。首先，是構(gòu)建WMSNs的節(jié)點(diǎn)，主要包括嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立，bootloader的配置與移植，嵌入式Linux內(nèi)核的裁剪及根文件系統(tǒng)的制作;其次，是WMSNs的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口和無(wú)線路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，包括USB無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的移植及AODV路由協(xié)

4、議在Linux內(nèi)核中的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及移植過(guò)程;最后，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多媒體應(yīng)用程序，包括基于V4L的視頻采集流程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，基于H.264的視頻編碼程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)及其在Xscale處理器上的優(yōu)化，基于RTP/RTCP協(xié)議的實(shí)時(shí)傳輸程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　最后本文測(cè)試并分析了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的路由功能和QoS性能，并在建立的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上驗(yàn)證了視頻監(jiān)控的應(yīng)用，測(cè)試結(jié)果表明AODV協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)WMSNs的路由功能，且網(wǎng)絡(luò)性能能夠滿足視頻監(jiān)控的基本