基于音頻采集的多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器、嵌入式系統(tǒng)和無線通信等技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于感知和采集特定區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、光強(qiáng)、壓力、酸堿度等標(biāo)量信息。然而，隨著監(jiān)測(cè)需求的不斷提高，由這些標(biāo)量信息所獲取的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)愈加不能滿足人們對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面需求，迫切需要將信息豐富的音頻、視頻、圖像等多媒體媒體信息引入到以傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測(cè)活動(dòng)中來，實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度、精準(zhǔn)信息的環(huán)境監(jiān)測(cè)。由此，無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)成為近年來的研

2、究熱點(diǎn)之一。 本文針對(duì)湖泊沼澤區(qū)域候鳥的聲音監(jiān)測(cè)需求，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具備音頻采集，轉(zhuǎn)發(fā)傳輸和保存等功能的無線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要長(zhǎng)期工作在野外環(huán)境惡劣的湖泊沼澤區(qū)域，依靠電池供電，以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、系統(tǒng)生存期、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等方面都提出了較高的要求。對(duì)于多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用具有重大意義和挑戰(zhàn)性。 本文實(shí)現(xiàn)了一種可用于音頻采集和傳輸?shù)臒o線音頻傳感器節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)基于ATMEL

3、 AT91SAM7S512 ARM嵌入式微處理器和CC1100無線收發(fā)芯片，利用高增益，低噪聲放大電路完成有效區(qū)域內(nèi)音頻信息的采集，通過符合IEEE802.15.4通信協(xié)議的無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。多個(gè)音頻節(jié)點(diǎn)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，自組織的形成一個(gè)多跳的無線通信網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過在網(wǎng)本地處理以多跳方式傳輸?shù)阶罱K的中繼節(jié)點(diǎn)（根節(jié)點(diǎn)）處，再由匯聚節(jié)點(diǎn)以有線的方式傳輸?shù)接脩艚K端管理站軟件。 為了權(quán)衡大量多媒體傳感器

4、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和有限通信帶寬之間的矛盾，采用了類G．726語(yǔ)音壓縮算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地實(shí)時(shí)處理；針對(duì)tinyOS操作系統(tǒng)移植性差和路由協(xié)議的不足，獨(dú)立編寫了基于中央處理單元和定時(shí)器抽象的支持32個(gè)任務(wù)調(diào)度的輕量級(jí)操作系統(tǒng)和改進(jìn)的逐跳鏈路評(píng)估的無線路由協(xié)議；針對(duì)音頻采集的質(zhì)量，設(shè)計(jì)了Butterworth帶通濾波器；針對(duì)網(wǎng)絡(luò)生存周期，設(shè)計(jì)了軟件休眠機(jī)制和定制的高容量充電電池；針對(duì)射頻電路和模擬電路共存的干擾，硬件設(shè)計(jì)中采用了多種隔離機(jī)制和星型網(wǎng)絡(luò)