地震现场信息采集无线传输系统

论文摘要

地震是人类面临的一种破坏力极大的自然灾害,每当较大的地震发生时,都会带来生命和财产的巨大损失。地震发生后的抗震救灾工作得到了世界各国的重视,而地震现场的信息采集是迅速、高效的开展救援工作的关键所在。现有的信息采集手段在使用上和传输方式上存在着一定的弊端,不能方便灵活地完成地震现场的信息采集。本文以此为背景,根据实际应用的需要,设计了一套能够完成振动数据、图像、语音信息采集的无线传输系统。分析了系统中应用的关键技术,给出了总体的设计方案,详述了通信协议的定制和软硬件的具体实现。旨在开发出一套体积小、携带方便、使用灵活的信息采集设备。本文首先根据系统所要实现的功能,分析了系统包含的模块,对各模块的关键参数进行了计算,给出了主站和副站的整体设计方案。又分析了各个模块涉及的关键技术,对各个方案进行了比较,确定了系统的振动传感、图像压缩编码、语音编码、无线传输方案。其次,对各模块硬件电路的具体实现进行了阐述。叙述了主控芯片的选择及其最小系统的搭建;数据模块的振动传感原理、信号调理电路设计、A/D采样的使用;图像模块的格式转换、压缩编码芯片的原理和外围电路设计;语音模块编解码芯片的使用方式和外围电路设计;无线模块主要芯片的结构。此外,设计了主站和副站之间的通信协议,各模块的帧类型和帧内容。根据定义的通信协议,对系统的整体软件结构进行了架构,阐述了整体的设计思想。详述了各个模块的程序设计,给出了相应的程序流程图。最后,展示了制作出来的样机,介绍了系统的上位机操作界面。叙述了各模块的实验结果和达到的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本文结构
• 第2章 系统方案设计及关键技术分析
• 2.1 总体方案设计
• 2.2 关键技术分析
• 2.2.1 振动传感技术分析
• 2.2.2 图像压缩算法分析
• 2.2.3 语音编码技术分析
• 2.2.4 无线通信技术分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 系统硬件电路设计
• 3.1 主控系统
• 3.1.1 主控芯片
• 3.1.2 FPGA 最小系统
• 3.2 数据模块
• 3.2.1 振动传感器
• 3.2.2 前端模拟电路
• 3.2.3 A/D 变换
• 3.3 图像模块
• 3.3.1 视频解码器ADV7189
• 3.3.2 视频编码器ADV7179
• 3.3.3 图像压缩解压缩芯片ADV202
• 3.3.4 图像模块电路设计
• 3.4 语音模块
• 3.4.1 语音编解码芯片CMX639
• 3.4.2 语音模块电路
• 3.5 无线通信模块
• 3.5.1 CC2430 主要管脚
• 3.5.2 CC2430 内部结构
• 3.6 本章小结
• 第4章 通信协议及软件设计
• 4.1 通信协议设计
• 4.1.1 帧结构
• 4.1.2 数据采集模块帧类型与内容
• 4.1.3 图像模块帧类型与内容
• 4.1.4 语音模块帧类型与内容
• 4.2 总体程序架构
• 4.2.1 程序结构
• 4.2.2 设计思想
• 4.2.3 帧协议解析
• 4.3 各模块软件结构及程序流程
• 4.3.1 数据采集模块程序设计
• 4.3.2 图像模块程序设计
• 4.3.3 语音模块程序设计
• 4.3.4 无线模块程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 性能测试及实验结果
• 5.1 各模块实验结果
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢