專利名稱:一種可視化多路傳感器一體式終端的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種可視化多路傳感器一體式終端,包括：一主控制CPU，其采用SoC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)處理器、協(xié)處理器和存儲器的集成；一多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊，其傳送信號至所述主控CPU；一音頻視頻采集模塊，其將檢測到的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳輸至所述CPU，采用集成采集芯片，將音視頻、傳感器數(shù)據(jù)采集功能集成在同一個芯片封裝中，簡化外部輔助元器件的個數(shù)；一3G無線通信模塊，其與所述主控CPU進(jìn)行信號交互。本實(shí)用新型基于感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)信息的綜合采集、處理及傳輸應(yīng)用，形成以可視化圖形為主的無線多傳感器信息分析和研究服務(wù)平臺。
【專利說明】一種可視化多路傳感器一體式終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種可視化多路傳感器一體式終端。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)安防、農(nóng)業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、軍事、醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN, Wireless Sensor Networks)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，是采用無線通信的方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠通過集成化的微型傳感器，協(xié)同地實(shí)時監(jiān)測、感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種感知對象的信息，并對信息資料進(jìn)行處理，再通過無線通信方式發(fā)送，并以自組多跳網(wǎng)絡(luò)方式傳送給信息用戶，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、目標(biāo)跟蹤以及報警監(jiān)控等各種功能。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，作為數(shù)據(jù)采集核心的RTU，用于監(jiān)視、控制與數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用，RTU終端又通過DTU數(shù)傳設(shè)備傳輸?shù)街行钠脚_；另外，監(jiān)測現(xiàn)場安裝的視頻監(jiān)控僅僅作為一個獨(dú)立的安全防范系統(tǒng)起作用，兩者沒有交集，現(xiàn)有系統(tǒng)的隔離，不能為獲取正確的事件數(shù)據(jù)和正確理解提供原始的、直觀的支持。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種可視化多路傳感器一體式終端，其可以解決現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)的上述缺點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型采用以下技術(shù):
[0006]一種可視化多路傳感器一體式終端，包括:
[0007]—主控制CPU，其采用SoC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)處理器、協(xié)處理器和存儲器的集成；
[0008]一多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊，其傳送信號至所述主控CPU ；
[0009]一音頻視頻采集模塊，其將檢測到的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳輸至所述CPU，采用集成采集芯片，將音視頻、傳感器數(shù)據(jù)采集功能集成在同一個芯片封裝中，簡化外部輔助元器件的個數(shù)；
[0010]一 3G無線通信模塊，其與所述主控CPU進(jìn)行信號交互。
[0011]還包括外圍電路，其與所述主控CPU電性連接。
[0012]還包括一時鐘電路，其與所述主控CPU電性連接。
[0013]還包括一電源模塊，其與所述主控CPU電性連接，且為所述主控CPU提供電源，采用集成的電源管理芯片，同時提供多種電壓輸出，實(shí)現(xiàn)對多模塊的統(tǒng)一供電。
[0014]還包括一閃存模塊，其與所述主控CPU電性連接。
[0015]還包括一同步內(nèi)存模塊，其與所述主控CPU電性連接。
[0016]還包括一 IXD顯示模塊，其與所述主控CPU電性連接。
[0017]所述主控CPU負(fù)責(zé)調(diào)配和控制各個模塊的工作，其主要功能是通過多路傳感器收發(fā)當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境參數(shù)信息，通過音頻視頻采集模塊獲取環(huán)境可視化信息，把這些視頻或數(shù)據(jù)信息以H.246標(biāo)準(zhǔn)格式壓縮，并整合成能由串口發(fā)送出去的特定格式,最后由3G無線模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)，最終通過INTERNET公共網(wǎng)絡(luò)或其他專有網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心主機(jī)。
[0018]所述多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊為基于CC2420芯片的網(wǎng)關(guān)，與傳感器網(wǎng)絡(luò)通信，并利用無線網(wǎng)卡模塊與無線局域網(wǎng)連接，其可多路傳感接收網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)哪康摹?br> [0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:基于感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)信息的綜合采集、處理及傳輸應(yīng)用，形成以可視化圖形為主的無線多傳感器信息分析和研究服務(wù)平臺。采用模塊集成一體化管理，加上優(yōu)化電源管理系統(tǒng)和散熱設(shè)計，可保證產(chǎn)品小型化、低功耗、高穩(wěn)定性等性能要求。通過改進(jìn)壓縮算法與傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)可視化視音頻數(shù)據(jù)的高效壓縮與同步傳輸。采用多模聯(lián)合算法與無線信道自適應(yīng)性能的傳輸控制算法，保證數(shù)據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的順利傳輸。

【附圖說明】

[0020]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，其中:
[0021]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本實(shí)用新型的流程示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:
[0024]基于多路傳感器的無線可視化融合性物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)由無線傳感網(wǎng)絡(luò)、可視化多路傳感器一體式終端應(yīng)用系統(tǒng)(信號采集與處理子系統(tǒng))、承載網(wǎng)絡(luò)傳輸控制系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)和后臺綜合信息應(yīng)用系統(tǒng)五大部分構(gòu)成。視頻音頻視頻采集模塊和其他的多路傳感器設(shè)備組成了物聯(lián)網(wǎng)的感知層，采集物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其后通過網(wǎng)絡(luò)層的傳輸，結(jié)合中間件系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺、集成至視頻應(yīng)用平臺和其他應(yīng)用場景(包括個人應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用、公共領(lǐng)域應(yīng)用等)，對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、識別、應(yīng)用，并進(jìn)行自動甚至智能化地進(jìn)行相關(guān)事務(wù)的處理和對關(guān)聯(lián)對象的控制。
[0025]—種可視化多路傳感器一體式終端，包括:一主控制CPU3,其米用SoC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)處理器、協(xié)處理器和存儲器的集成；一多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊10，其傳送信號至所述主控CPU ;一音頻視頻采集模塊1，其將檢測到的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳輸至所述CPU，采用集成采集芯片，將音視頻、傳感器數(shù)據(jù)采集功能集成在同一個芯片封裝中，簡化外部輔助元器件的個數(shù)；一 3G無線通信模塊2，其與所述主控CPU進(jìn)行信號交互。
[0026]還包括外圍電路9，其與所述主控CPU電性連接。還包括一時鐘電路8，其與所述主控CPU電性連接。還包括一電源模塊7，其與所述主控CPU電性連接，且為所述主控CPU提供電源，采用集成的電源管理芯片，同時提供多種電壓輸出，實(shí)現(xiàn)對多模塊的統(tǒng)一供電。還包括一閃存模塊4，其與所述主控CPU電性連接。還包括一同步內(nèi)存模塊5，其與所述主控CPU電性連接。還包括一 IXD顯示模塊6，其與所述主控CPU電性連接。所述主控CPU負(fù)責(zé)調(diào)配和控制各個模塊的工作，其主要功能是通過多路傳感器收發(fā)當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境參數(shù)信息，通過音頻視頻采集模塊獲取環(huán)境可視化信息，把這些視頻或數(shù)據(jù)信息以H.246標(biāo)準(zhǔn)格式壓縮，并整合成能由串口發(fā)送出去的特定格式，最后由3G無線模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)，最終通過INTERNET公共網(wǎng)絡(luò)或其他專有網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心主機(jī)。所述多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊為基于CC2420芯片的網(wǎng)關(guān)，與傳感器網(wǎng)絡(luò)通信，并利用無線網(wǎng)卡模塊與無線局域網(wǎng)連接，其可多路傳感接收網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)哪康摹?br> [0027]傳感器、攝像頭分別完成多傳感器數(shù)據(jù)采集、可視化視頻信息采集。傳感器數(shù)據(jù)由傳感路由經(jīng)多傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入數(shù)據(jù)融合編碼傳輸控制終端(即可視化多路傳感器一體式終端)，可視化視頻信息直接進(jìn)入數(shù)據(jù)融合編碼傳輸控制終端完成編碼工作，在終端融合處理之后，信息經(jīng)通信協(xié)議進(jìn)入由移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化視頻信息感應(yīng)傳輸，最終進(jìn)入應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化視頻信息應(yīng)用。
[0028]主控CPU負(fù)責(zé)調(diào)配和控制各個模塊的工作，其主要功能是通過多路傳感器收發(fā)當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境參數(shù)信息，通過攝像頭獲取環(huán)境可視化信息，把這些視頻或數(shù)據(jù)信息以H.246標(biāo)準(zhǔn)格式壓縮，并整合成能由串口發(fā)送出去的特定格式，最后由3G無線模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)，最終通過INTERNET公共網(wǎng)絡(luò)或其他專有網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心主機(jī)。選用專門用于工業(yè)控制的由Atme出品的ARM920T處理器。因?yàn)樵撎幚砥鞴I(yè)參數(shù)好，同時集成了豐富的系統(tǒng)應(yīng)用外設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)接口，可實(shí)現(xiàn)200MHz主頻下高處理速度，擁有豐富的外部設(shè)備和優(yōu)越的數(shù)據(jù)傳輸特性。
[0029]多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊選用基于CC2420芯片的網(wǎng)關(guān)，與傳感器網(wǎng)絡(luò)通信，并利用無線網(wǎng)卡模塊與無線局域網(wǎng)連接。多路無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)網(wǎng)關(guān)既能管理無線網(wǎng)絡(luò)，也能聚合源自分布式傳感測量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。通過合理設(shè)計穩(wěn)定的硬件與實(shí)時軟件，可達(dá)到路傳感接收網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)哪康摹?br> [0030]攝像頭即監(jiān)控用攝像機(jī)，獲取可視化信息，信息經(jīng)處理后傳遞出去。
[0031]3G無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)對視頻和圖像等數(shù)據(jù)量相對較大的信號的傳輸。本實(shí)用新型中采用SM5218模塊，因?yàn)槠渚哂?G/HSDPA/EDGE模塊解決實(shí)用新型，在HSDPA下可支持下行速率達(dá)7.2Mbps和上行速率為5.76Mbps的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
[0032]可視化多路傳感器一體式終端是一個基于ARM的Linux系統(tǒng)平臺，其任務(wù)主要包括獲取各類傳感數(shù)據(jù)和視頻采集數(shù)據(jù)，圖像或者視頻的壓縮編碼，將傳感數(shù)據(jù)和視頻、圖像數(shù)據(jù)通過串口輸送到3G模塊緩沖區(qū)，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
[0033]首先，要根據(jù)CPU與外圍設(shè)備的具體引腳連接重新裁剪的編譯Iinux內(nèi)核驅(qū)動，主要包括攝像頭的驅(qū)動模塊、傳感器無線收發(fā)模塊和3G無線通信的串口模塊等驅(qū)動等。其次，調(diào)用Iinux內(nèi)核中關(guān)于視頻設(shè)備的API接口(即Video4Linux)編寫攝像頭采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。再次，攝像頭采集的視頻原始數(shù)據(jù)，存放在系統(tǒng)內(nèi)存中。實(shí)用新型修改X264程序的輸入方式，直接從內(nèi)存獲得視頻數(shù)據(jù)源，經(jīng)壓縮后，以文件的形式輸出，保存在根文件系統(tǒng)中。最后，3G無線網(wǎng)絡(luò)的通信部分主要涉及AT指令的應(yīng)用，選擇可靠性強(qiáng)的TCP或UDP方式連接。
[0034]可視化多路傳感器一體式終端，作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，具有終端節(jié)點(diǎn)和路由的功能:一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理，降低傳輸帶寬壓力；另一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合和路由，對本身采集的數(shù)據(jù)和收到的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，轉(zhuǎn)發(fā)路由到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。通過無線采集節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)同步技術(shù)，可保證每個節(jié)點(diǎn)采集的事物數(shù)據(jù)屬同一時間序列，采樣率高，保證系統(tǒng)的完整性、實(shí)時性。本實(shí)用新型終端設(shè)備主要功能集中在無線傳輸、視音頻采集、主處理器、電源管理等4方面，通過將功能相近內(nèi)容模塊處理，實(shí)現(xiàn)緊湊與小型化。無線傳輸模塊，將多個獨(dú)立的無線傳輸模塊集成在統(tǒng)一的基板上；視音頻采集模塊，采用視頻、音頻、傳感器專用集成采集芯片，將音視頻、傳感器數(shù)據(jù)采集功能集成在同一個芯片封裝中，簡化外部輔助元器件的個數(shù)；主處理器模塊，采用功能強(qiáng)大的SoC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)處理器、協(xié)處理器和存儲器的高度集成；電源管理模塊，選擇高集成度的電源管理芯片，同時提供多種電壓輸出，實(shí)現(xiàn)對多模塊的統(tǒng)一供電，進(jìn)一步減少供電模塊的體積，并實(shí)現(xiàn)必要的硬件節(jié)能策略。
[0035]電源管理芯片經(jīng)智能化處理，帶有自動檢測休眠低功耗設(shè)計。當(dāng)檢測到無人使用時，采取自動休眠行為以降低設(shè)備的發(fā)熱，延長電池的使用壽命。
[0036]終端電路板以空氣流動為考量，將熱源設(shè)置在易散熱處，發(fā)熱器件和熱敏器件分開。終端機(jī)殼加以導(dǎo)熱設(shè)計，及時降熱，保證設(shè)備不會死機(jī)或出現(xiàn)莫名奇妙的問題。
[0037]本實(shí)用新型針對單一無線傳輸模式下通信的不足，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，研發(fā)出結(jié)合不同數(shù)據(jù)分類的面向不同無線傳輸模式的多模聯(lián)合算法。數(shù)據(jù)傳輸有分流分發(fā)和復(fù)制分發(fā)兩種方式。當(dāng)工作在分流分發(fā)方式時，數(shù)據(jù)分流至多個不同通信鏈路中，也就是將多個通信鏈路在邏輯上合為一條通信鏈路，有效增加傳輸帶寬。工作在復(fù)制分發(fā)方式時，數(shù)據(jù)被復(fù)制多份并發(fā)傳輸，可有效地增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸中的可靠性。在一些數(shù)據(jù)完整性和可靠性要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域中，比如控制信號的傳輸中，可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜浴?br> [0038]在實(shí)際運(yùn)行中，單一無線模式的傳輸鏈路不易保障數(shù)據(jù)的可靠穩(wěn)定傳輸。而不同的無線傳輸模式間，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有交疊性和互補(bǔ)性，采用一種可實(shí)現(xiàn)與多種不同模式融合的聯(lián)合算法，可保證在不同網(wǎng)絡(luò)間的同時傳輸，避免了單一網(wǎng)絡(luò)帶寬不足、斷線等問題，避免了信息傳輸中斷、消失。
[0039]本實(shí)用新型綜合考慮多路連接的自動建立與釋放、連接狀態(tài)聯(lián)動的多重路由、特定載荷多重選路、權(quán)重智能配比、權(quán)重智能調(diào)整等五個方面因素，融合信號自適應(yīng)切換技術(shù)、自動重鏈和自動認(rèn)證等，為終端和多個不同無線傳輸模式的通信網(wǎng)絡(luò)建立多條完全獨(dú)立的通信鏈路，加上載荷智能分類，結(jié)合優(yōu)化的選路策略將數(shù)據(jù)分發(fā)到各無線通信鏈路中，達(dá)到增加終端傳輸帶寬，加快傳輸?shù)男Ч?br> [0040]同時，建立不同等級數(shù)據(jù)的分類處理機(jī)制，針對不同優(yōu)先級別的數(shù)據(jù)采用不同的發(fā)送和重傳機(jī)制。兩種網(wǎng)絡(luò)同時傳輸時，若其中一個網(wǎng)絡(luò)信號不是很好，出現(xiàn)丟包的情況較多，則采用創(chuàng)新算法將優(yōu)先級別最高的數(shù)據(jù)通過另一個網(wǎng)絡(luò)信號較好的信道發(fā)送出去。在傳輸?shù)浇邮斩撕?，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有丟包的情況，接收端提示前端采集設(shè)備，將優(yōu)先級別最高的數(shù)據(jù)優(yōu)先重傳到服務(wù)器。
[0041]本實(shí)用新型對無線信道的時變特點(diǎn)進(jìn)行合理分析建模，研究設(shè)計出具有快速反饋機(jī)制的實(shí)時無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)和與無線信道特點(diǎn)相匹配的自適應(yīng)傳輸控制算法。
[0042]無線信道存在帶寬抖動問題，要保持穩(wěn)定傳輸，則要根據(jù)無線信道的狀況，保證數(shù)據(jù)與無線信道時變特性的實(shí)時同步聯(lián)動，即數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與無線信道變化相匹配，實(shí)現(xiàn)對傳輸控制策略和調(diào)度算法自適應(yīng)地調(diào)整。在具體傳輸過程中，在一定的丟包率、信道帶寬和傳輸延遲限制條件下，實(shí)用新型預(yù)先判斷信道傳輸性能，采用信號自適應(yīng)切換技術(shù)、自動重鏈和自動認(rèn)證等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在多網(wǎng)絡(luò)模式下的傳輸。
[0043]為保證傳輸內(nèi)容不出錯，本實(shí)用新型還設(shè)計了具有快速反饋機(jī)制的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)和采用無線信號檢測前饋控制機(jī)制。
[0044](I)具有快速反饋機(jī)制的實(shí)時無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)
[0045]信息采集控制模塊負(fù)責(zé)信息采集，信息處理模塊負(fù)責(zé)信息的預(yù)處理、壓縮、合并、中轉(zhuǎn)等過程，多模無線通信模塊負(fù)責(zé)信息數(shù)據(jù)的多模多鏈路通信。三個模塊間設(shè)置有反饋機(jī)制。多模無線通信模塊具有實(shí)時檢測功能，通過和中心服務(wù)器的信令交互可以實(shí)時獲得當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的信息吞吐量狀況，并據(jù)此實(shí)時反饋至信息處理模塊，進(jìn)而反饋至信息采集控制模塊。這樣就可以從數(shù)據(jù)源頭對信息的處理進(jìn)行自適應(yīng)的控制調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在時變信道下的優(yōu)化傳輸。
[0046](2)導(dǎo)入前饋控制機(jī)制
[0047]為了進(jìn)一步提高性能，本實(shí)用新型在信號檢測過程中導(dǎo)入前饋控制機(jī)制。在無線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，當(dāng)多模無線通信模塊與空口數(shù)據(jù)通道對接進(jìn)行信號檢測時，該機(jī)制可以實(shí)時完成信號檢測、信道預(yù)估、拓?fù)浞治龊吐酚蓛?yōu)化等多方面的前期綜合計算，從而為視音頻數(shù)據(jù)提供最優(yōu)的無線傳輸策略。
[0048]3)本實(shí)用新型以H.264算法為基礎(chǔ)，以靈活快速為要求，設(shè)計出優(yōu)良的與無線信道特性相匹配的視音頻編碼算法。
[0049]移動通信系統(tǒng)無線信道的傳輸帶寬具有突變性特點(diǎn)，會造成臨時鏈接中斷、信號衰落引起的位錯誤等問題，要在移動信道帶寬較低且抖動大的情況下繼續(xù)保持視音頻傳輸效果的穩(wěn)定，需要有優(yōu)良的與無線信道特性相匹配的視音頻壓縮技術(shù)。
[0050]本實(shí)用新型以H.264算法為基礎(chǔ)，充分借鑒了 MPEG系列和H.26x系列的壓縮算法的主要思想，利用多模式匹配、記憶分析、B幀和P幀數(shù)量的自適應(yīng)調(diào)整等多種方式的組合來充分提高運(yùn)動估計的精度，使之與實(shí)際數(shù)值的匹配度提高，保證了編碼算法的高壓縮比性能。
[0051]同時，在碼流形成過程中，采用靈活的快速算法來降低系統(tǒng)算法的運(yùn)算量，進(jìn)而降低功耗。本實(shí)用新型中，具體采用圖像分級處理、被動錯誤隱藏、幀丟失錯誤隱藏、周期性關(guān)鍵幀更新并配合前向糾錯編碼的方法來處理移動網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)性帶寬變化導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失，顯著提升丟包率較高網(wǎng)絡(luò)中的視頻主客觀質(zhì)量，以達(dá)到在較低碼率下視頻傳輸質(zhì)量的有效提升。
[0052]4)本實(shí)用新型從傳輸域和應(yīng)用層兩方面對差錯控制技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。
[0053]原有的差錯控制技術(shù)主要集中在編碼器、信道、解碼器及反饋交互四種。包括增加解碼器冗余、附加多余的檢驗(yàn)碼元或監(jiān)督碼元、相關(guān)鄰近像素自組、反饋監(jiān)控等。
[0054]本實(shí)用新型提出的無線網(wǎng)絡(luò)中的差錯控制，對現(xiàn)有差錯控制技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，可在傳輸域和應(yīng)用層進(jìn)行傳輸差錯控制。
[0055]傳輸域的差錯控制是一個流量自適應(yīng)的策略，在解碼端增加一個網(wǎng)絡(luò)狀況監(jiān)控模塊和流量調(diào)整模塊，通過RTCP協(xié)議在接收端和發(fā)送端之間建立一條反饋回路，向發(fā)送端返回丟包率信息。發(fā)送端根據(jù)丟包率判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞情況，調(diào)整數(shù)據(jù)壓縮的目標(biāo)碼率，使得數(shù)據(jù)的傳輸與網(wǎng)絡(luò)情況相匹配。
[0056]應(yīng)用層的差錯控制包括兩個部分:一是在編碼端增加一個宏塊重排序過程，使其利于解碼器恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)；二是在解碼端采用一種自適應(yīng)的差錯掩藏技術(shù)，使其能根據(jù)收到數(shù)據(jù)包的情況，自動選擇一種較佳掩藏方法，降低丟包對包括圖像質(zhì)量在內(nèi)的數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響。
[0057]1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與可視化視音頻的一體化融合應(yīng)用技術(shù)
[0058]本實(shí)用新型”基于多路傳感器的無線可視化融合性物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)”面向國家移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略需求，通過采集視音頻、傳感數(shù)據(jù)，經(jīng)融合處理后傳輸形成事件關(guān)聯(lián)，傳輸?shù)綉?yīng)用平臺后，用戶可直接查看數(shù)據(jù)信息與關(guān)系信息，為獲取正確的事件數(shù)據(jù)和正確理解提供原始支持。
[0059]2、可視化一體環(huán)境下分散獨(dú)立的傳感器數(shù)據(jù)匯聚以及協(xié)同控制、傳輸控制技術(shù)。
[0060]I)多徑可靠信息轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議
[0061]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，滿足給定可靠性要求的數(shù)據(jù)傳輸，從數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)開始，就綜合考慮了可靠性需求、信道質(zhì)量以及傳感器節(jié)點(diǎn)到基站或者匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)距離等因素，從而確定需要的傳輸路徑數(shù)目和下一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)目及對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。
[0062]2)分布式傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)
[0063]分布式多傳感器數(shù)據(jù)融合，由傳感器數(shù)據(jù)、指令、和以前建立起來的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組成。在分布式多傳感器壞境中，每個傳感器都有自己的信息處理系統(tǒng)，并且各系統(tǒng)中都收集了大量的目標(biāo)信息。那么，一個重要的問題就是如何判斷來自不同節(jié)點(diǎn)的兩個信息是否表示同一個目標(biāo)信息，也就是軌跡關(guān)聯(lián)問題；解決了軌跡關(guān)聯(lián)問題，實(shí)際上也就解決了多節(jié)點(diǎn)傳感器覆蓋區(qū)域中的重復(fù)跟蹤問題。
[0064]3、可視化多路傳感器一體式終端設(shè)計
[0065]可視化多路傳感器一體式終端是系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)營和管理的關(guān)鍵設(shè)備，融合了多路多節(jié)點(diǎn)無線傳感器以及可視化視頻接入，解決其融合數(shù)據(jù)流的編碼、變換、存儲、控制、傳輸?shù)葐栴}。
[0066]4、移動公網(wǎng)環(huán)境下可視化視音頻及傳感信息流可靠、穩(wěn)定傳輸技術(shù)；
[0067]I)面向不同無線傳輸模式的多模聯(lián)合算法
[0068]可根據(jù)其安裝狀態(tài)和設(shè)定策略自動建立多個無線通信鏈路連接，并對載荷進(jìn)行智能化分類，設(shè)計優(yōu)化的選路策略將數(shù)據(jù)分發(fā)到各無線通信鏈路中。移動公網(wǎng)無線視音頻終端可以工作在分流分發(fā)或復(fù)制分發(fā)方式下。當(dāng)工作在分流分發(fā)方式時，終端將數(shù)據(jù)分流至多個不同通信鏈路中，也就是將多個通信鏈路在邏輯上合為一條通信鏈路，這樣可以有效增加終端的傳輸帶寬。而終端工作在復(fù)制分發(fā)方式時，終端將數(shù)據(jù)復(fù)制多份并發(fā)傳輸，可有效地增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸中的可靠性。
[0069]2)具有無線信道自適應(yīng)性能的傳輸控制算法
[0070]根據(jù)無線信道的狀況，自適應(yīng)地調(diào)整傳輸控制策略和調(diào)度算法。本系統(tǒng)對無線信道的時變特點(diǎn)進(jìn)行合理分析建模，研究設(shè)計具有快速反饋機(jī)制的實(shí)時無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)和與無線信道特點(diǎn)相匹配的自適應(yīng)傳輸控制算法，實(shí)現(xiàn)時變信道下的視音頻數(shù)據(jù)優(yōu)化傳輸。同時，導(dǎo)入前饋控制機(jī)制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。
[0071]3)系統(tǒng)無線視音頻傳輸?shù)牧鲿承院蛯?shí)時性
[0072]采用先進(jìn)的多線路路由聯(lián)合傳輸、信號自適應(yīng)切換技術(shù)、自動重鏈和自動認(rèn)證、編碼器的編碼算法與無線信道的自適應(yīng)匹配、自適應(yīng)傳輸控制算法等技術(shù)，保證系統(tǒng)無線視音頻傳輸?shù)牧鲿承院蛯?shí)時性。
[0073]5、可視化視頻應(yīng)用及多路傳感物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用系統(tǒng)軟件。在用戶業(yè)務(wù)層融合、統(tǒng)一綜合應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
[0074]本實(shí)用新型基于感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)信息的綜合采集、處理及傳輸應(yīng)用，形成以可視化圖形為主的無線多傳感器信息分析和研究服務(wù)平臺。
[0075]實(shí)用新型中參照物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu):視頻攝像頭和其他的傳感器設(shè)備組成了物聯(lián)網(wǎng)的感知層，采集物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其后通過網(wǎng)絡(luò)層的傳輸，集成至視頻應(yīng)用平臺和其他應(yīng)用場景(包括個人應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用、公共領(lǐng)域應(yīng)用等)，對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、識別、應(yīng)用，并自動甚至智能化地進(jìn)行相關(guān)事務(wù)的處理和對關(guān)聯(lián)對象的控制，符合物聯(lián)網(wǎng)時代的關(guān)鍵應(yīng)用方向。
[0076]在技術(shù)方面，通過可視化圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)，創(chuàng)造了直觀表達(dá)、靈活互動、有效溝通的信息呈現(xiàn)方式，進(jìn)而構(gòu)建出各行業(yè)當(dāng)中的無線化監(jiān)控系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)應(yīng)用的精準(zhǔn)化和智能化。用戶根據(jù)系統(tǒng)提供的綜合信息及關(guān)聯(lián)關(guān)系分析，可實(shí)現(xiàn)對事態(tài)的全面掌握。在具體實(shí)施過程中，傳感器可獲得視頻、溫度、濕度、光照、化學(xué)等多種信息，結(jié)合RFID電子標(biāo)簽，對各項產(chǎn)品及事件等具體信息進(jìn)行有效、可識別的實(shí)時數(shù)據(jù)存儲和管理，并可根據(jù)行業(yè)特征實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。
[0077]每個終端被設(shè)計成無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無線傳輸，在人員無法直接到達(dá)的地域，系統(tǒng)功能仍能保證不受影響地正常運(yùn)行。
[0078]本實(shí)用新型采用模塊集成一體化管理，加上優(yōu)化電源管理系統(tǒng)和散熱設(shè)計，可保證產(chǎn)品小型化、低功耗、高穩(wěn)定性等性能要求。
[0079]常規(guī)無線視音頻終端產(chǎn)品中使用的多個功能模塊具有較大的分離度，設(shè)備體積較大，很難實(shí)現(xiàn)小型化。本實(shí)用新型終端設(shè)備對無線傳輸模塊、視音頻采集模塊、主處理器模塊和電源管理模塊等四大部分進(jìn)行功能集成和微型化電路設(shè)計，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計要求。
[0080]設(shè)備的電源管理芯片升級，當(dāng)檢測到無人適用時，會自動休眠，降低功耗?；诶谏岬脑O(shè)計準(zhǔn)則，對電路板的擺放與機(jī)殼導(dǎo)熱設(shè)計進(jìn)行了改良。避免死機(jī)或其他故障問題出現(xiàn)，保證設(shè)備的高穩(wěn)定性。
[0081]本實(shí)用新型通過改進(jìn)壓縮算法與傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)可視化視音頻數(shù)據(jù)的高效壓縮與同步傳輸。由于受外部環(huán)境影響，移動通信系統(tǒng)無線信道的傳輸帶寬具有突變性，會造成臨時鏈接中斷、信號衰落引起的位錯誤等問題，直接導(dǎo)致視音頻傳輸質(zhì)量的急劇惡化。
[0082]本實(shí)用新型中以H.264算法為基礎(chǔ)，充分借鑒MPEG系列和H.26x系列的壓縮算法的主要思想，利用多模式匹配、記憶分析、B幀和P幀數(shù)量的自適應(yīng)調(diào)整等多種方式的組合來保證編碼算法的高壓縮比性能。經(jīng)圖像分級處理、被動錯誤隱藏、幀丟失錯誤隱藏、周期性關(guān)鍵幀更新并配合前向糾錯編碼的方法等處理，可顯著提升丟包率較高網(wǎng)絡(luò)中的視頻主客觀質(zhì)量，以達(dá)到在較低碼率下視頻傳輸質(zhì)量的有效提升。從傳輸?shù)斤@示，采用多線程同步傳輸、配比權(quán)重的傳輸連續(xù)性控制、音頻優(yōu)先、時間戳同步、空閑時隙內(nèi)插等機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)了無線視音頻系統(tǒng)端到端的視音頻同步傳輸和流暢播放。
[0083]本實(shí)用新型采用多模聯(lián)合算法與無線信道自適應(yīng)性能的傳輸控制算法，保證數(shù)據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的順利傳輸。無線傳輸模式的弊端在于傳輸鏈路難以保證，特別是基于移動通信網(wǎng)絡(luò)通信時，信號分布不均勻和覆蓋盲區(qū)等原因都將造成帶寬不足和斷線等問題，數(shù)據(jù)無法穩(wěn)定傳輸。本實(shí)用新型中，考慮到不同無線傳輸模式的網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有交疊性和互補(bǔ)性，采用多模聯(lián)合。
[0084]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，包括: 一主控制CPU，其采用SoC系統(tǒng)，將處理器、協(xié)處理器和存儲器的集成； 一多路傳感器網(wǎng)關(guān)模塊，其傳送信號至所述主控CPU ； 一音頻視頻采集模塊，其將檢測到的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳輸至所述CPU，采用集成芯片，將音視頻、傳感器數(shù)據(jù)采集功能集成在同一個芯片封裝中，簡化外部輔助元器件的個數(shù)； 一 3G無線通信模塊，其與所述主控CPU進(jìn)行信號交互。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，還包括外圍電路，其與所述主控(PU電性連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，還包括一時鐘電路，其與所述主控(PU電性連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，還包括一電源模塊，其與所述主控CPU電性連接，且為所述主控CPU提供電源，采用集成的電源管理芯片，同時提供多種電壓輸出，實(shí)現(xiàn)對多模塊的統(tǒng)一供電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，還包括一閃存模塊，其與所述主控(PU電性連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，還包括一同步內(nèi)存模塊，其與所述主控CPU電性連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可視化多路傳感器一體式終端，其特征在于，還包括一LCD顯示模塊，其與所述主控CPU電性連接。
【文檔編號】H04N7-18GK204291214SQ201420471798
【發(fā)明者】黃志華, 鄧朝義 [申請人]上?？貏?chuàng)信息技術(shù)有限公司