專利名稱：面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具體涉及一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多媒體物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)全新的概念，也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的熱點(diǎn)方向。多媒體物聯(lián)網(wǎng)是 指通過音頻、視頻、地理位置等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把物品與電信網(wǎng)、廣播電視 網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星定位網(wǎng)等聯(lián)接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、 監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。它既是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)分支，又是在電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi) 星定位網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。這種多媒體物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施需要基于多媒體采集傳輸終端，用于對(duì)音頻、視頻、地理 位置等信息收集。傳統(tǒng)的音視頻采集主要將模擬信號(hào)通過有線介質(zhì)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端，再存儲(chǔ)至數(shù)字 硬盤錄像機(jī)中。這類技術(shù)傳輸距離小，布線復(fù)雜，系統(tǒng)體積較大，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，而提供一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視 頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)音視頻、位置、角度等多種信息的綜合采集、處理及存儲(chǔ)，并 通過有線、無線等多種方式進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，從而能夠解決現(xiàn)有多媒體物聯(lián)網(wǎng)在多媒體數(shù)據(jù) 處理上所存在的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)，所述節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備進(jìn)行前端音視頻信息的采集與低層次描述，并進(jìn)行無線 傳輸；匯聚節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多路信息的接收處理，產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)指令，信息的高層次 描述以及信息流邊界接入；所述終端設(shè)備與匯聚節(jié)點(diǎn)采用IEEE802. 15. 4協(xié)議完成系統(tǒng)間的通信握手過程， 利用WIFI MESH技術(shù)完成通信組網(wǎng)及信息的傳輸。在本發(fā)明的一實(shí)例中，在WIFI (IEEE 802. lib)的物理層，采用差分四進(jìn)制相移鍵 控調(diào)制時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbit/s。在本發(fā)明的一實(shí)例中，所述終端設(shè)備包括音視頻采集模塊、ARM處理芯片、GPS模 塊、WIFI-MESH無線通訊模塊、存儲(chǔ)模塊，所述ARM處理芯片分別控制連接音視頻采集模塊、 GPS模塊、WIFI-MESH無線通訊模塊、存儲(chǔ)模塊，所述ARM處理芯片將音視頻信息進(jìn)行同步傳 輸，并將視頻數(shù)據(jù)與地理位置數(shù)據(jù)進(jìn)行同步壓縮編碼。所述匯聚節(jié)點(diǎn)包括ARM處理芯片、WIFI-MESH通訊模塊、3G無線通訊模塊、有線寬 帶通訊模塊及存儲(chǔ)模塊，所述DSP處理芯片通過WIFI-MESH通訊模塊以無線方式接收終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包，進(jìn)行解碼，并通過輪詢方式將解碼后信息通過3G無線通訊模塊或有線 寬帶通訊模塊以3G方式或有線方式傳送至互聯(lián)網(wǎng)。本發(fā)明提供的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)和集 成電路、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、音頻與視頻智能分析等技術(shù)，在傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基 礎(chǔ)上引入了音視頻、地理位置、寬帶無線通信與組網(wǎng)、3G寬帶無線通信及寬帶有線通信等多 媒體信息感知與通訊功能于一體的新型傳感器網(wǎng)絡(luò)，其節(jié)點(diǎn)一般配備有音視頻傳感器、地 理位置傳感器等其它具有簡(jiǎn)單環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能的傳感器，可布設(shè)在無人值守的環(huán)境中自 主完成給定的任務(wù)，是一種能耗敏感的無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)設(shè)備。本發(fā)明能夠?yàn)榘踩O(jiān)控、執(zhí)法取證等用戶提供實(shí)時(shí)的，多角度的多媒體現(xiàn)場(chǎng)信息 及智能現(xiàn)場(chǎng)綜合感知，從而便于用戶進(jìn)行監(jiān)控、判斷和評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)，為決策提供證據(jù)。本發(fā)明與傳統(tǒng)的類似產(chǎn)品比較，具有一下優(yōu)點(diǎn)1、可同時(shí)接收多路音視頻及地理位置等輸入信息；2、能確保無線音視頻信息比較安全的傳輸；3、能對(duì)接收的視頻信息進(jìn)行融合處理，存儲(chǔ)與傳輸。因此面向物聯(lián)網(wǎng)的音視頻節(jié)點(diǎn)器可為用戶提供實(shí)時(shí)的，多角度的、有線無線寬帶 多媒體現(xiàn)場(chǎng)信息及智能現(xiàn)場(chǎng)感知結(jié)果，在安全監(jiān)控、執(zhí)法取證領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明中終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明中匯聚節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。圖4本發(fā)明中MFC編碼流程圖。圖5本發(fā)明中RTP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)流程。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見圖1，本發(fā)明提供的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)主要由終 端設(shè)備100和和匯聚節(jié)點(diǎn)200兩部分組成。其中終端設(shè)備100主要完成前端音視頻信息的采集與低層次描述，無線傳輸?shù)裙?能。匯聚節(jié)點(diǎn)200主要完成多路信息的接收處理，產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)指令，信息的高層次描述，信息 流邊界接入等功能。終端設(shè)備與匯聚節(jié)點(diǎn)采用ZIGBEE技術(shù)完成系統(tǒng)間的通信握手過程，利 用WIFI MESH技術(shù)完成通信組網(wǎng)及信息的傳輸。參見圖2，終端設(shè)備主要由音視頻采集模塊、ARM處理芯片、GPS模塊、WIFI-MESH無 線通訊模塊、存儲(chǔ)模塊等構(gòu)成。 該ARM處理芯片分別控制連接音視頻采集模塊、GPS模塊、WIFI-MESH無線通訊模 塊、存儲(chǔ)模塊，所述ARM處理芯片將音視頻信息進(jìn)行同步傳輸，并將視頻數(shù)據(jù)與地理位置數(shù) 據(jù)進(jìn)行同步壓縮編碼。
在具體實(shí)施時(shí)，選用中星微zc301攝像頭，內(nèi)部有A/D轉(zhuǎn)換芯片和DSP芯片，攝像 頭輸出的是JPEG流。選用ARMll S3C6410內(nèi)部集成的多媒體編碼模塊MFC進(jìn)行MPEG4/ H. 264編碼，對(duì)視頻數(shù)據(jù)有效壓縮。音頻采用G711協(xié)議進(jìn)行壓縮，采用軟件通道技術(shù)實(shí)現(xiàn)與 視頻進(jìn)行同步。參見圖4，整個(gè)編碼流程如下(1)編碼開始，打開MFC設(shè)備，若設(shè)備打開成功，進(jìn)入下一流程，若打開不成功，提 示錯(cuò)誤，并結(jié)束編碼流程。(2)進(jìn)行編碼參數(shù)的設(shè)定，主要包括幀率、比特率等。(3)重設(shè)配置參數(shù)，主要是選擇相應(yīng)的輸出流格式。(4)若參數(shù)設(shè)置成功進(jìn)入下一流程，若設(shè)置不成功，提示錯(cuò)誤，并結(jié)束編碼流程。(5)將MFC編碼信息初始化，若成功進(jìn)入下一流程，若不成功，提示錯(cuò)誤，并結(jié)束編 碼流程。(6)接收編碼數(shù)據(jù)。(7)進(jìn)行編碼。(8)結(jié)束編碼流程。通過實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP進(jìn)行綜合信息的傳遞。RTP是一種提供端到端傳輸服務(wù)的 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，位于傳輸控制協(xié)議TCP和UDP之上，適合于通過組播和點(diǎn)播傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 RTP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹С职〞r(shí)間戳、位置戳、終端節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊主要 負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)封裝在RTP數(shù)據(jù)包中，并發(fā)送和接收RTCP包進(jìn)行反饋控制。系統(tǒng)首先將數(shù)據(jù)封 裝為RTP包，然后再封裝為UDP包，最后封裝為IP數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。參見圖5，整個(gè)RTP傳輸過程如下第一步，創(chuàng)建RTP進(jìn)程；第二步，建立反饋響應(yīng)處理；第三步，設(shè)定地址、端口號(hào)；第四步，封裝和發(fā)送數(shù)據(jù)包；第五步，接收反饋處理；第六步，完成發(fā)送，并刪除RTP進(jìn)程。該實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，是運(yùn)用WIFI協(xié)議完成無線傳輸?shù)倪^程。而IEEE802. 15. 4協(xié)議 只是先建立握手過程，之后再將數(shù)據(jù)包由終端傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)。參見圖3，匯聚節(jié)點(diǎn)主要由DSP處理芯片、WIFI-MESH通訊模塊、3G無線通訊模塊、 軟件控制后臺(tái)、有線寬帶通訊模塊及存儲(chǔ)模塊等組成。終端設(shè)備與匯聚節(jié)點(diǎn)采用WIFI-MESH方式進(jìn)行通訊與組網(wǎng)，對(duì)Mesh在組網(wǎng)與通信 部分協(xié)議進(jìn)行自定，增強(qiáng)系統(tǒng)的信道保密性能，提高終端設(shè)備與匯聚節(jié)點(diǎn)之間傳輸帶寬。匯 聚節(jié)點(diǎn)通過3G無線通訊或有線寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)。為實(shí)現(xiàn)上述功能，其中ARM處理芯片通過WIFI-MESH通訊模塊以無線方式接收終 端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包，進(jìn)行解碼，并通過輪詢方式將解碼后信息通過3G無線通訊模塊或有 線寬帶通訊模塊以3G方式或有線方式傳送至互聯(lián)網(wǎng)。在終端節(jié)點(diǎn)中ARM主要負(fù)責(zé)任務(wù)調(diào)度作用，如視頻輸入接口的音視頻采集頻率、 終端節(jié)點(diǎn)ID標(biāo)定、Codec編碼方式及碼流大小等。
本發(fā)明在嵌入式匯聚節(jié)點(diǎn)部分采用TI TMC320C6474或Freescale MX51作為系統(tǒng) 的主處理芯片與管理芯片。匯聚節(jié)點(diǎn)接收終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，然后通過Codec進(jìn)行硬 件解碼，將有效信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。系統(tǒng)采用IEEE802. 15. 4協(xié)議，同時(shí)接收多路無線 終端視頻數(shù)據(jù)，通過輪詢方式將視頻信息通過3G方式傳送至互聯(lián)網(wǎng)，或通過有線方式傳送 至互聯(lián)網(wǎng)。利用IEEE 802. 11協(xié)議的自適應(yīng)速率切換機(jī)制，節(jié)點(diǎn)建立路由時(shí)以物理層的數(shù)據(jù) 傳輸速率作為判據(jù)。速率相同時(shí)則選擇跳數(shù)少的路徑。不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)傳 輸速率，在WIFI (IEEE 802. lib)的物理層，傳統(tǒng)的協(xié)議使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK) 調(diào)制時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率最多達(dá)到IMbit/s ；本實(shí)施例采用差分四進(jìn)制相移鍵控(MIMO)調(diào)制 時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率是2Mbit/s。由上可知，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)音視頻、位置、角度等多種信息的綜合采集、處理及存 儲(chǔ)，并通過有線、無線等多種方式進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，在監(jiān)控、通訊等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
1.面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備進(jìn)行前端音視頻信息的采集與低層次描述，并進(jìn)行無線傳輸；匯聚節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多路信息的接收處理，產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)指令，信息的高層次描述 以及信息流邊界接入；所述終端設(shè)備與匯聚節(jié)點(diǎn)采用IEEES02. 15. 4協(xié)議完成系統(tǒng)間的通信握手過程，利用 WIFI MESH技術(shù)完成通信組網(wǎng)及信息的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)，其特征在 于，在WIFI的物理層，采用差分四進(jìn)制相移鍵控調(diào)制時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbit/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)，其特征在 于，所述終端設(shè)備包括音視頻采集模塊、ARM處理芯片、GPS模塊、WIFI-MESH無線通訊模塊、 存儲(chǔ)模塊，所述ARM處理芯片分別控制連接音視頻采集模塊、GPS模塊、WIFI-MESH無線通訊 模塊、存儲(chǔ)模塊，所述ARM處理芯片將音視頻信息進(jìn)行同步傳輸，并將視頻數(shù)據(jù)與地理位置 數(shù)據(jù)進(jìn)行同步壓縮編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)，其特征在 于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)包括ARM處理芯片、WIFI-MESH通訊模塊、3G無線通訊模塊、有線寬帶通訊 模塊及存儲(chǔ)模塊，所述DSP處理芯片通過WIFI-MESH通訊模塊以無線方式接收終端設(shè)備發(fā) 送的數(shù)據(jù)包，進(jìn)行解碼，并通過輪詢方式將解碼后信息通過3G無線通訊模塊或有線寬帶通 訊模塊以3G方式或有線方式傳送至互聯(lián)網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線寬帶音視頻節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)，所述節(jié)點(diǎn)器系統(tǒng)包括終端設(shè)備和匯聚節(jié)點(diǎn)，所述終端設(shè)備與匯聚節(jié)點(diǎn)采用IEEE802.15.4協(xié)議完成系統(tǒng)間的通信握手過程，利用WIFI MESH技術(shù)完成通信組網(wǎng)及信息的傳輸。本發(fā)明能夠?yàn)榘踩O(jiān)控、執(zhí)法取證等用戶提供實(shí)時(shí)的，多角度的多媒體現(xiàn)場(chǎng)信息及智能現(xiàn)場(chǎng)綜合感知，從而便于用戶進(jìn)行監(jiān)控、判斷和評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)，為決策提供證據(jù)。
文檔編號(hào)H04N21/6437GK102149020SQ20111010986
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者劉澤坤, 梅林 , 胡傳平, 趙銳 申請(qǐng)人:公安部第三研究所