基于音頻采集的多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與實現(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)，具有廣泛的應用前景。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應用于感知和采集特定區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、光強、壓力、酸堿度等標量信息。然而，隨著監(jiān)測需求的不斷提高，由這些標量信息所獲取的簡單數(shù)據(jù)愈加不能滿足人們對環(huán)境監(jiān)測的全面需求，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)測活動中來，實現(xiàn)細粒度、精準信息的環(huán)境監(jiān)測。由此，無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)成為近年來的研

2、究熱點之一。 本文針對湖泊沼澤區(qū)域候鳥的聲音監(jiān)測需求，設(shè)計和實現(xiàn)了一個具備音頻采集，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)服務質(zhì)量等方面都提出了較高的要求。對于多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與應用具有重大意義和挑戰(zhàn)性。 本文實現(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。該節(jié)點基于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行數(shù)據(jù)傳輸。多個音頻節(jié)點可以通過無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，自組織的形成一個多跳的無線通信網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點采集的音頻數(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（根節(jié)點）處，再由匯聚節(jié)點以有線的方式傳輸?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語音壓縮算法對數(shù)據(jù)進行本地實時處理；針對tinyOS操作系統(tǒng)移植性差和路由協(xié)議的不足，獨立編寫了基于中央處理單元和定時器抽象的支持32個任務調(diào)度的輕量級操作系統(tǒng)和改進的逐跳鏈路評估的無線路由協(xié)議；針對音頻采集的質(zhì)量，設(shè)計了Butterworth帶通濾波器；針對網(wǎng)絡(luò)生存周期，設(shè)計了軟件休眠機制和定制的高容量充電電池；針對射頻電路和模擬電路共存的干擾，硬件設(shè)計中采用了多種隔離機制和星型網(wǎng)絡(luò)