无线多媒体传感器网络节点关键技术研究

论文摘要

作为传统无线传感器网络（WSNs）的一种特殊应用,无线多媒体传感器网络（WMSNs）深刻地改变了人与物理世界的交互方式,使人类的视野扩展到任意的物理空间,在国家安全、环境、医疗、家庭、空间探索等领域具有非常广阔的应用前景和很高的应用价值,正受到军事、工业和学术界的广泛关注和高度重视。论文在国家自然科学基金项目“适合于WMSNs的图像压缩算法及多节点协同图像传输技术研究”（No. 60872151）的资助下,围绕无线多媒体传感器网络节点中的关键技术开展研究,主要完成了以下几个方面的工作:1、全面综述了多媒体传感器网络节点的国内外发展现状,介绍了其特点、存在的不足,研究了其未来的发展方向。2、设计了一种基于DSP的多媒体传感器网络节点。该节点硬件选用CPLD+DSP的结构,具有数据处理能力强、并行性能好、易于扩展的优点;采用了乒乓缓存数据接口设计,保证了数据传输的实时性;选取了支持Zigbee技术的无线通信模块nRF24E1,实现了节点间数据的无线通信。3、提出了基于JPEG2000中EBC编码的多节点协同分布式图像压缩算法,该算法利用JPEG2000算法流程中EBC编码分块的特点,将图像的不同编码块的编码并行地在不同节点上实现。仿真结果表明,该方法能在计算、存储资源非常有限的节点上有效地实现图像编码和传输,和“集中”处理方式相比,可成倍地提高网络生命周期。4、探讨了基于Zigbee的多媒体传感器网络节点的无线网络拓扑结构。概述了Zigbee无线传输协议和其在监控领域的优势;具体对比了Zigbee技术和其它三种无线技术的优缺点,提出了一种基于Zigbee技术的无线多媒体传感器网络的组网方案。所设计的多媒体传感器网络节点已用于组建无线多媒体传感器网络,并进行进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 本文的主要内容及结构安排
• 第二章 多媒体传感器网络节点硬件设计
• 2.1 总体设计
• 2.1.1 设计要求
• 2.1.2 总体结构设计
• 2.2 硬件选型
• 2.2.1 传感器模块
• 2.2.2 处理器
• 2.2.3 无线通信模块
• 2.3 主要接口设计
• 2.3.1 DSP与OV9653 接口设计
• 2.3.2 DSP与无线通信模块接口设计
• 2.3.3 SRAM乒乓缓存接口设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 多媒体传感器网络节点中的图像压缩技术研究
• 3.1 JPEG2000 概述
• 3.1.1 JPEG2000 标准组成
• 3.1.2 JPEG2000 标准的特征
• 3.1.3 JPEG2000 算法流程
• 3.2 多节点协同处理算法
• 3.2.1 多节点协同定义
• 3.2.2 基于小波变换的多节点协同分布式图像处理算法
• 3.3 基于JPEG2000 中EBC编码的多节点协同分布式图像压缩算法
• 3.3.1 JPEG2000 算法分析
• 3.3.2 EBC算法原理
• 3.3.3 多节点协同分布式图像压缩算法
• 3.3.4 算法能耗性能仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于Zigbee技术的网络节点拓扑研究
• 4.1 Zigbee技术概述
• 4.2 无线通信技术对比分析
• 4.2.1 ZigBee技术与UWB技术
• 4.2.2 ZigBee技术与蓝牙技术
• 4.2.3 ZigBee技术和Wi-Fi技术
• 4.3 基于Zigbee技术的组网方案
• 4.3.1 星型网络的形成
• 4.3.2 点对点网络的形成
• 4.3.3 组网算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 节点软件设计
• 5.1 软件设计原则
• 5.2 DSP软件设计
• 5.2.1 CCS集成开发环境
• 5.2.2 软件设计技术路线
• 5.2.3 DSP并行处理技术
• 5.2.4 并行处理方法
• 5.3 无线通信模块软件设计
• 5.3.1 Keil C51 开发环境简介
• 5.3.2 软件规划
• 5.3.3 无线通信软件设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果