[发明专利]基于ZigBee的无线连续图像传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee的无线连续图像传输系统，属于无线通信和图像领域。

背景技术

ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一组基于 IEEE802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

ZigBee 技术具有如下特点：

1、高可靠性：采用载波监听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)技术避免了发送数据时的竞争和冲突；使用带应答的传输方式和重传机制；使用循环冗余校验(Cyclical Redundancy Check，CRC)确保数据的正确性。

2、低功耗：终端设备通信状态下为几十毫瓦，睡眠模式下为几十微瓦。在低耗电待机模式下 2 节 5 号干电池可支持 1 个节点工作 6 个月～24 个月。

3、低成本：ZigBee 芯片成本只有两美元左右，而且 ZigBee 协议是免专利费的。

4、高安全性：ZigBee 提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单防止非法获取数据以及采用高级加密标准(Advanced Encryption Standard with 128-bit key，AES-128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。

5、时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延是30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延是 15ms。

6、网络容量大：每个 ZigBee 网络最多可支持 65535 个设备。

相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee 技术具有低功耗和低成本的特点，适合于承载数据流量较小的业务。

ZigBee 协议栈体系结构示意图如图1所示，参照开放式系统互联(Open System Interconnect，OSI)模型，从上到下依次为应用层(Application Layer，APL)、网络层(Network Layer，NWK)、媒体访问控制层(Medium Access Layer，MAC)和物理层(Physical Layer，PHY)，其中应用层由应用对象(至多240 个)、ZigBee 设备对象(ZigBee Device Object，ZDO)和应用支持子层(Application Support Sub-layer，APS)组成。此外还制定了安全服务层，为NWK 和APS 提供安全服务。

ZigBee非常适合于低数据速率下的控制应用以及传感信号传输的物联网相关应用，在各国学者和工程技术人员的努力下，经过多年的发展，ZigBee技术逐渐走向了实际应用的领域，成为短距离无线传输的一个主要标准，并且朝着微型化、多功能化、智能化、低功耗的方向发展。

ZigBee技术发展的最初目的并不是用来传输语音、图像和视频等多媒体信息，传统的ZigBee技术是在能量严重受限的微型节点上实现简单的环境数据(如温度、湿度、光强等)的采集、传输和处理。但随着环境全面监测需求的不断提升，人们迫切需要传输更多的数据量，如语音、图像、视频等信息，以实现更加精细的环境监测，例如在山区、矿井等没有公网信号的地方，需要实时数据采集和环境监控，并在必要时也需要进行工作人员之间的联络。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于ZigBee的无线连续图像传输系统，包括包括上位机应用子系统、汇聚节点子系统、图象传感器子系统，所述上位机子系统与汇聚节点子系统连接，汇聚节点子系统与图像传感器子系统无线连接，所述汇聚节点子系统和图像传感器子系统均包括无线通信模块，所述图像传感器子系统还包括摄像头模块，所述上位机子系统与汇聚节点子系统之间通过串口连接。

优选的，上述上位机子系统实现上位机串口初始化、指令发送、数据接收和检验以及图像保存，上位机与汇聚节点通过串口相连，通过RS-232串口向汇聚节点发送指令。

优选的，上述汇聚节点子系统实现汇聚节点初始化、数据接收和数据发送；汇聚节点初始化包括协议栈初始化和无线通信模块外围电路的初始化；数据接收包括无线接收来自图像传感器节点发送的数据，及通过串口接收来自上位机的指令；数据发送包括无线发送指令给图像传感器节点无线通信模块，及通过串口发送数据给上位机。