可视化无线通信技术

可视化无线通信技术（精选三篇）

可视化无线通信技术 篇1

视频监控系统在各行业的应用日渐广泛, 监控系统已经不是单单在通信、安全等行业应用, 银行、电力、交通、安检以及军事设施等领域对安全防范和现场记录报警系统的需求与日俱增, 要求越来越高, 视频监控在生产生活各方面得到了非常广泛的应用。它在逐步向其他行业, 公众方向发展。随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展, 视频监控制技术也有长足的发展。

虽然监控系统己经广泛地存在于各种公共场所, 但实际的监控任务仍需要较多的人工完成, 而且现有的视频监控系统通常只是录制视频图像, 提供的信息是没有经过解释的视频图像, 只能用作事后取证, 没有充分发挥监控的实时性和主动性。社会治安状况的日趋复杂, 公共安全问题不断凸显, 城市犯罪突出, 手段不断更新、升级。这些都迫切要求加快发展以主动预防为主的视频监控系统。

本文针对现有视频监控系统实时性和主动性的不足, 提出了一种基于无线传感器网络的智能识别可视化监控系统。通过加入基于无线传感器网络的监测子系统实现了监控区域内入侵对象的身份认证以及实时监测报警, 提高了视频监控系统的实时性和主动性。

2 系统总体结构

2.1 智能化视频监控系统总体结构

图1为智能化视频监控系统总体结构图, 主要包括上位机系统、视频监控网络子系统和监测网络子系统。其中监测网络子系统对监控区域内的入侵对象进行实时监测和身份认证, 检测到非法入侵对象以无线的方式告知上位机系统, 上位机系统控制视频监控系统完成对非法入侵对象的追踪, 并完成入侵对象在电子地图上的位置显示。

2.2 监测网络子系统结构

图2是监测网络子系统的结构图, 监测网络由协调器节点、监测节点和移动节点组成。协调器节点通过串口与上位机电脑相连, 监测节点和移动节点分布在被监控区域内, 监测节点与协调器节点、移动节点均采用无线通信方式。

监测网络中协调器节点辖有一定数目的监测节点, 监测节点有序地分布在被监测地区, 监测区域内一定数目的监测节点与其所属协调器组成一个星形网络。移动节点分配给进入监测区域的合法人员, 通过无线的方式发送身份认证信息给监测节点完成身份认证。

2.3 视频监控网络子系统结构

图3是视频监控网络子系统的结构图, 视频监控系统采用视频采集卡加监控球机的解决方案。其中视频采集卡通过PCI接口直接与上位机电脑相连, 通过SYV75-3视频传输线与分布在监控区域的监控球机连接;上位机电脑通过485线连接并控制监控球机。

3 系统硬件设计

智能化视频监控系统各子系统硬件设计:直接采用上位机电脑作为上位机系统硬件平台;视频监控网络子系统采用中维世纪JVS-C890Q四路视频采集卡和模拟中速球机;监测网络子系统采用msp430单片机、CC1120射频芯片以及热释电红外传感器RE200B等组成各通信节点模块。

3.1 视频监控网络子系统硬件

视频监控网络中JVS-C890Q四路视频采集卡支持四路视频输入, 支持PAL/NTSC视频制式, 采用H.264视频压缩标准, 提供软件开发包支持SDK二次开发。模拟高速球机采用立方模拟中速球, 可以360度旋转, 转速可设并支持多种通用云台控制协议, 可以设置64个预置位, 通过调用预置位指令可以使监控球机快速转动到指定预置位处。

3.2 监测网络子系统硬件

监测网络中采用的MSP430单片机是TI公司的一款超低功耗微控制器, 具有五种低功耗模式, 特别适合于电池供电的移动手持设备等。CC1120芯片是TI (德州仪器) 公司生产的一款用于窄带系统的高性能射频收发器, 主要用于ISM及处于164-192MHZ、410-480MHz和820-960MHz的SRD频带, CC1120提供扩展硬件以支持数据包处理、数据缓冲和突发传输、广播声道评估链路质量指示和无线电唤醒。CC1120主要运行参数可以通过SPI接口控制。热释电红外传感器RE200B探测角度为120度, 探测范围为10m左右。

4 系统软件设计

系统软件部分工作流程主要分为初始化阶段和正常监测阶段, 具体过程如下:

4.1 初始化阶段各系统工作方法步骤

上位机控制监测网络子系统完成初始化;系统上电初始化, 监测网络中协调器及其所辖监测节点位置信息都保存在上位机系统中, 初始化时监测区域及监测节点位置将以地图的方式在上位机上进行显示。上位机通过串口向协调器发送组网命令, 协调器与其所属监测节点联系, 经过调整功率等阶段完成组网;组网完成后, 协调器和监测节点处于接收状态。其中监测节点监测到对象入侵主动发送报警消息告知协调器。

上位机控制视频监控网络子系统的初始化:通过上位机实现视频采集卡的初始化, 初始化SDK以及各通道, 完成各通道视频显示。同时通过上位机将各监测节点的位置作为预置点初始化到监控球机中以便上位机控制监控球机完成对入侵对象的跟踪监测。

4.2 正常监测阶段各系统工作方法步骤

视频监控网络子系统正常监测阶段监控球机根据预先设置的转速转动, 完成对周边监控区域的监控, 监控视频在上位机系统中实时显示;同时监控球机随时接收来自上位机系统的命令完成对非法入侵对象的追踪。

监测网络子系统在正常监测阶段, 协调器一直处于接收状态, 监测节点处于接收状态并轮询监测节点中热释电红外模块查看是否有对象入侵, 监测到对象入侵时对其进行身份验证, 监测节点主要完成入侵对象的监测和身份验证两部分功能;入侵对象分为两类:合法入侵对象、非法入侵对象;当我们的工作人员作为合法入侵对象进入监控区域, 我们会分配给工作人员一个移动节点作为合法身份的标识, 该移动节点类似于监测节点主要包括微处理器、射频模块和电源模块, 移动节点进入监控区域会不停发送身份验证信息。当监测节点监测到入侵对象时, 会对入侵对象进行身份认证。带有移动节点的合法对象通过移动节点不停地向监测节点发送认证消息, 监测节点接收到该认证消息则认为进入监控区域的对象为合法对象, 一定时间收不到认证消息或收到非法消息则认为对象非法。监测节点通过无线射频模块将此非法入侵对象报警信息发送给协调器, 协调器再将此信息上传到上位机, 在上位机上完成入侵对象位置的实时显示, 并发送命令控制视频监控系统中监控球机转动到非法入侵对象处跟踪监测。

4.3 正常监测阶段监测网络各节点具体工作流程

协调器节点一直处于接收状态, 监测节点监测到非法入侵对象会发送报警消息给协调器节点, 协调器节点收到报警信息后会回复确认信号给监测节点并将报警信息上传到上位机, 报警信息中包含有具体监测到入侵对象的监测节点的编号, 上位机通过查询保存有监测节点信息数据库得到具体监测节点位置信息并在地图上以闪烁的方式标出报警监测节点, 通过查询监测节点信息数据库可得到监测节点对应的监控球机的某个预置位, 上位机通过485总线向监控球机发送调用预置位指令控制球机快速转动到监测到非法对象入侵的监测节点处。

监测节点处于接收状态并轮询热释电红外模块判断是否有对象入侵, 当监测到有对象入侵时等待一段定时器时间, 判断是否收到移动节点发送的身份验证信息, 若收到身份验证信息则入侵对象合法不发送报警信息;若未收到身份验证信息或收到包含非法ID的身份验证信息则认为入侵对象非法并发送报警信息给协调器节点, 同时等待协调器节点的确认信号, 若未收到协调器节点的确认信号则认为协调器节点未收到报警信息, 该监测节点可能与其他发送报警信息的监测节点产生冲突, 监测节点自动延时一定时间后再次发送报警信息直到收到协调器发送的确认信号为止。这里规定一组合法的ID, 移动节点发送的身份验证信息中包含合法ID, 监测节点据此判断入侵对象的合法性。

移动节点进入监测网络区域内, 通过广播地址一直发送包含合法ID的身份认证信息, 与监测节点进行身份验证。

5 总结

本文在视频监控系统的基础上加入了基于无线传感器网络的监测网络子系统, 监测网络子系统实时监测对象的入侵并完成入侵对象的身份认证;上位机系统根据接收到监测网络子系统的报警信息完成入侵对象在电子地图上的位置显示并控制视频监控子系统完成对入侵对象的跟踪监测, 提高了视频监控系统的实时性和主动性。

参考文献

[1]乔彩风, 宋世军, 何忠.数字视频监控系统的智能化实现[J].计算机与现代化, 2007, 148 (12) :45-48.

[2]廖军, 周鄂林, 管庆.基于PCI总线的视频监控系统设计[J].电视技术, 2007 (02)

[3]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2002.

[4]刘治红, 骆云志.智能视频监控技术及其在安防领域的应用[J].兵工自动化, 2009 (04)

[5]阳威.热释电红外探测器在安防系统中的应用设计[J].科技资讯, 2011 (15)

研究信息可视化技术 篇2

摘要：信息可视化技术通常是指依托计算机数据及图形技术，将数据信息以可视的生动形象向客户展示的一种新型技术手段。目前，信息可视化技术已在医学、通信、网络智能、金融等多个领域得到了十分广泛的应用。在辅助用户分析数据以及探索数据规律等方面发挥着十分重要的作用。随着大数据时代的到来，信息数据规模正在呈现爆炸声增长态势，数据来源更具多样性，信息可视技术发展迅猛。深入研究信息可视化技术，不仅具有重要的理论意义，也具有较强的实际应用价值。

关键词：信息;可视化;人机交互

信息可视化最早可追溯到18世纪LAMERT和PLAYFAIR创建的信息可视化图表，上世纪80年代的科学计算的出现是可视化技术向前迈出了实质性步伐，，“信息可视化”作为专用词汇首次出现。作为一种在非空间数据领域应用的可视技术，信息可视化可视为信息转化视觉的技术，该技术以增强数据呈现效果为目的，可使用户更加直观的完成数据的浏览和观察，清晰的发现数据的关联性和隐藏的特征。近年来，随着现在计算机技术进步，交互方式更加多样化，数据处理能力也有了质的提升，用户可依托信息可视化技术更加直观的对感兴趣数据进行观察研究，信息可视化技术也从传统的领域逐步向社交、文本、交管、生物等领域扩展，呈现出蓬勃的发展趋势。

一、信息可视化技术概述

从实质上看信息可视化是信息与人可视化界面，是研究人机交互的技术。通过信息可视化技术可实现多学科的有效融合，是抽象的信息更加直观的体现处理，是使用者对抽象信息的认知度更强，是研究人与计算机交互影响的技术。信息可视化技术是数据发掘、图像处理、人机交互及科学可视化的有机整合，是使人们利用直观感知和视觉观察研究信息的方法。信息可视化技术以图形设计学和认知心理学为基础。其中图形设计重点解决可视化表现的艺术性问题，以实际操作经验为具体导向。认知心理学则以人类感知过程为主要研究课题，重点解决人类感知理论问题和认知过程。信息可视化是数据的直观化映射过程，可将信息特征通过整合、映射、转换等形式，通过图画、图像以及动画的形式对信息内容进行表达，图像、文字和语音均可称为信息可视化的信息源，其可视化过程可通过不同的模式完成和实现。

二、信息可视化类型划分

根据类型信息可视化可分为七类。一是一维数据，此类数据以一维向量和程序为主，是仅具有单一属性的信息。二是二维数据。此类数据以平面设计和地理数据为主，平面设计多采用横纵坐标显示二维数据，而地理数据多以经纬度体现。三是三维数据，此类数据的应用领域较广泛，医学、地质学、气象学均有广泛应用。通过三维信息技术，可较直观反映数据状态。四是多维数据，此类数据以金融和统计数据为主，数据包含四个或者四个以上信息属性，是目前信息可视化的研究重点方向。五是层次数据。该数据模式是抽象数据最常见的一种关系，传统的图书资源管理及视窗系统资源管理模式均是典型的层次数据。六是文本数据。此类数据表现形式多样，报纸、邮件、新闻等均可视为文本信息，网路时代到来后，多媒体和超文本成为文本信息的新形势，文本信息也是可视化信息技术最大的信息来源之一。七是网络信息。这里所说网络信息并非传统意义上的网络信息，是指网路节点与其他节点间的联系，节点间可存在多种属性关系，信息间可无直接层次关系，此类信息获取难度较大，是信息可视化技术的研究难点之一。

三、信息可视化技术的常见应用

1、信息可视化技术在生物学上的应用

生物学发展产生的海量数据内容成为了信息可视化技术在生物学领域应用的重要推动力量。依托信息可视化技术的生物数据研究已经当前的一项热点研究领域。特别是对DNA、蛋白质、核糖核酸等复杂结构进行研究时，借助光镜等设备和剖片信息，可对大量蛋白质数据进行大规模定量和定性研究，实现生物数据到生物知识的过度，对加速新药开发具有十分重要的实用价值。

2、信息可视化技术在金融信息上的应用

依托信息可视化技术可实现对海量金融数据的处理和分析，在基金分析、股票分析等领域应用十分广泛。对复杂的金融数据分析还可实现金融犯罪的`预防和调查，通过对银行和信贷机构的信息规整，可构成清晰的资金活动链和金融活动网，在检查和预防金融犯罪中作用十分明显。

3、信息可视化技术在网络监测上的应用

随着个人电脑的普及和网络技术的发展，网络数据数量呈现出翻番增长势头，依托信息可视化技术可使网络流量、节点连接特性以及地域信息得到清晰反映，实现有效的数据通信监控，判断用户实时网络应用服务状态。

4、信息可视化技术在商业信息上的应用

近年来电子商务发展迅速，以淘宝为代表的网上购物不仅成为网络应用的热点，同时也改变着传统的商业模式。每天在网上均进行着大量的商业交易，并产生了海量商业数据，采用信息可视化技术手段可有效挖掘商业信息中的有效价值，实现商业信息价值最大化。

四、未来信息可视化技术的发展方向

大数据定义增长迅速，很企业数据已经进入了TB级别，在处理海量数据过程中，信息可视化的速度和效率提升已经成为业界关注的重点。此为，由于多维度大数据可能导致视觉混乱，如何实现数据挖掘和信息可视化技术的有机结合，提升数据的可操作性是未来研究的重要课题。由于海量数据的信息可视化处理多需要团队开发完成，对协作空间和同步性的要求较高，需要利用并行性来取得较高的加速比。协同可视化领域的研究方向可能向平台开发和视图设计领域发展。

随着数据量的不断加大，信息可视化技术的挑战性越来越强。其中最明显的制约来自硬件显示，如何在有限的显示器上显示大规模数据成为信息可视化技术的一项发展难题，多维数据的分析是一个信息可视化技术具有挑战性的研究内容。但我们相信，随着大数据的不断发展，信息可视化技术的应用领域必将不断扩大，为提升工作效率和生活质量作出更大的贡献。

【参考文献】

[1]任磊，王威信，周明骏.一种模型驱动的交互式信息可视化开发方法[J].软件学报，，19(8)：1947-1967

[2]杨峰，李月华，高维.信息可视化方法研究综述[J].情报理论与实践，，35(9)：125-128

无线远程可视控制机器人 篇3

1 结构设计与工作原理

以无线收发模块做为信道, 由C8051F020控制将控制臂上六个角度, 如图1所示。传感器的模拟量、按键和摇杆状态等传送给机器人, 使机器人的六自由度机械手、摄像头做出相应动作, 完成各项指令。

⑴控制模块。控制模块为C8051F020模块。C8051F020单片机带有8路AD转换通道, 能够快速、准确的读取模拟机械手上六个角度传感器输出的模拟量, 并对数据进行处理, 再经无线模块将数据传送给接收机, 使其做出相应动作。⑵六自由度机械手。机械手由六个伺服电机作为动力系统, 其构造仿生于人类的手臂, 能够灵活的全方位转动, 完成各项命令。⑶无线摄像头。摄像头具有采集视频和音频的功能, 3.7V~5V供电, 55度视角, 30万像素, 采用2.4G载波信号, 有效传输距离为100m, 能够快速准确的将信息传输到接收机, 接收机再通过USB接口将信息输入电脑, 经软件处理播放出音视频信息。⑷无线传输模块。无线传输模块采用n RF905无线模块, 该模块在Nordic VLSI公司最新封装改版n RF905基础上优化设计, 体积更小, 距离更远, 同时抗干扰性强, 通信稳定, 特别适用于工业控制领域, 是目前最主流的无线收发方案。⑸控制手臂。控制手臂臂采用六个角度传感器构成。六个角度传感器的实时角度经无线模块传送到接收机上使接收机控制六自由度机械手做出相应动作。⑹按键模块。十字摇杆为两个双向的10K电位器和一个按键构成, 随着摇杆方向不同, 抽头的阻值随着变化, 如图2所示。本模块只是使用5V供电, 原始状态下X, Y读出电压为2.5V左右, 当随箭头方向按下, 读出电压值随着增加, 最大到5V;箭头相反方向按下, 读出电压值减少, 最小为0V, 其作用为控制机器人的运动方向, 按键则控制照明灯的亮灭。控制板上另外4个按键分别控制摄像头的上下左右四个方向的摆动, 以便更好的观察地形。

2程序流程图

控制核心为C80510F020高速单片机, 采用C语言进行编程控制, 程序控制流程图如图2所示。

3 应用前景

六自由度机械手的控制用到了模拟机械手。模拟机械手由六个角度传感器仿照六自由度机械手的六个关节构成。六个角度传感器的实时角度经无线模块传送到接收机上使接收机控制六自由度机械手做出相应动作。在危险环境中, 如果我们采用救援机器人, 装上先进的各类传感器、生命探测器, 安装多角度的可视设备, 救援人员远程可视控制, 加装灵活有力的机械臂和其他救援设备, 这样便能发现甚至排除未知的危险, 为救援争取一定的时间, 尽最大可能减少人员伤亡。

摘要：基于SOC、角度传感器、无线控制模块、六自由度机械手、无线摄像头和动力部分构成的救援机械人, 用于矿难、火灾、地震等救援任务。

关键词：SOC,机械手,无线摄像头,救援任务

参考文献

[1]章坚武, 吴光荣.PTSS-1型无线寻呼发射设备支持系统[J].杭州电子工业学院学报, 1994, (02) , 56~57.