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随着传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通讯技术的发展,由大量具有微处理能力的微型传感器节点组成的无线传感器网络逐渐成为研究热点。无线传感器网络的自组织性、动态性、可靠性和以数据为中心等特点,使其可以广泛应用于监控、医疗、军事和消费电子等领域。本文研究了基于ZigBee/WAP协议的无线网络化远程图像监控技术,设计并实现了包括图像采集前端、幕帘式被动红外检测模块、射频传输模块、网关节点模块的室内图像监控系统。论文完成的主要工作包括:
首先,在研究无线传感器网络的体系结构、特点以及应用领域基础上,系统分析了适于无线传感器网络的IEEE802.15.4/ZigBee的协议架构。主要包括IEEE802.15.4 PHY层和MAC层结构,以及ZigBee网络层、应用层基本结构、网络实体及其功能;并针对远程图像监控需求,系统分析了WAP移动终端访问无线信息服务的重要协议。主要包括WAP协议体系,以及WTP、WSP、MMSE等协议结构、功能。
其次,在上述研究基础上,提出了包括无线传感器网络监控节点和网关节点的远程图像监控系统的硬件解决方案。完成了监控节点的具体硬件设计,包括微控制器模块、图像采集模块、射频传输模块和JTAG调试模块等功能单元,实现了支持多节点、覆盖范围100米(室外开阔环境)、采集最高分辨率1280×1024像素的JPEG图像的监控网络。完成了网关节点的硬件设计,包括微控制器模块、射频传输模块、GPRS通信模块、以太网通信模块和USB通信模块等功能单元,实现了远程图像传输的多媒体信息服务(MMS)网关单元。
最后,给山了基于无线传感器网络的监控节点和控制网关的软件设计方案。在嵌入式平台上实现了图像监控终端的数据采集与短距离图像传输软件,以及基于GSM/GPRS网络实现了网关单元与WAP服务器之间的远程图像数据传输软件。与硬件配合,实现了基于ZigBee/WAP协议的无线网络化远程图像监控系统。