无线多媒体传感器网络设计与实现

【摘要】无线多媒体传感器网络(WMSNs,WirelessMultimediaSensorNetworks)可以被应用于战场侦察与监控、智能家居网络、环境与农业检测等领域。因此,研究和实现WMSNs具有重要的理论和实际意义。在分析WMSNs特点及关键技术的基础上,根据功能需求设计了WMSNs的软硬件平台实现方案,该方案基于Xscale处理器和嵌入式Linux操作系统,深入研究了分布式自组织网络AODV路由协议在嵌入式Linux下的实现和基于V4L的视频采集、H.264编码、RTP实时传输协议等多媒体技术在嵌入式开发板中的实现,并构建了具有5个节点的WMSNs试验平台,为今后进一步深入研究和开发奠定了技术基础。对于传感器节点的硬件平台设计部分,本文首先通过几种典型的多媒体传感器节点硬件方案的对比分析,给出了视频采集芯片加嵌入式处理器的方案,并基于此设计了包含无线网卡、USB摄像头等主要外设的硬件平台。对于传感器节点的软件设计部分,通过分析WMSNs中各层协议的功能和特点,给出了WMSNs的软件协议栈设计,然后在比较了几种典型的嵌入式操作系统的基础上,选择Linux作为传感器节点的操作系统。接下来本文详细给出了WMSNs的具体实现过程。首先,是构建WMSNs的节点,主要包括嵌入式开发环境的建立,bootloader的配置与移植,嵌入式Linux内核的裁剪及根文件系统的制作；其次,是WMSNs的无线网络接口和无线路由协议的实现,包括USB无线网卡驱动的移植及AODV路由协议在Linux内核中的实现机制及移植过程；最后,设计和实现了多媒体应用程序,包括基于V4L的视频采集流程的设计与实现,基于H.264的视频编码程序的设计与实现及其在Xscale处理器上的优化,基于RTP/RTCP协议的实时传输程序的设计与实现。最后本文测试并分析了系统网络平台的路由功能和QoS性能,并在建立的网络平台上验证了视频监控的应用,测试结果表明AODV协议能够实现WMSNs的路由功能,且网络性能能够满足视频监控的基本需求。
【作者】宁东升；
【导师】余燕平；
【作者基本信息】浙江工商大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】WMSNs；嵌入式Linux；AODV；H.264编码；RTP协议；

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