局域监控蓝牙无线图像传输系统设计

２．２ 多方案比较及选择

系统由蓝牙摄像机、监控器以及其它蓝牙设备组成。通常摄像机和监控器的位置相对固定，因而系统的拓扑结构在一定程度上也是可以事先确定的。根据不同的拓扑结构和具体要求，有三种系统设计方案可供选择。
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(１)星型微微网＋动态图像传输

该方案以蓝牙监控器为中心构成简单的星型微微网，其主设备(master)为蓝牙监控器，从设备(slave)为蓝牙摄像机和其它蓝牙设备，如图１(ａ)所示。由于结构简单、传输直接，因而可全部采用动态图像传输。

(２)树型分散网＋动态图像传输＋照片传输

该方案以蓝牙监控器为根节点、由若干个微微网构成有限级树型分散网，如图１(ｂ)所示。



蓝牙监控器是整个网络的主设备，但与其直接相连的从设备可以是第二级微微网的主设备，而第二级微微网的从设备又可以是第三级微微网的主设备。蓝牙设备通过主从转换可以实现中继传输。为保证系统实时性并避免网络拥塞，不全部采用动态图像传输，可辅之以照片传输，尤其对于需要中继传输而重要性又不大的图像。

(３)复合型分散网＋照片传输＋动态图像传输

该方案的网络结构是星型和树型结构的复合，如图１(ｃ)所示。整个网络的主设备仍然是蓝牙监控器，同时根据需要可设置若干个主从转换中继设备。由于结构较为复杂且需要中继传输，为保证系统实时性并避免网络拥塞，宜以照片传输为主、辅之以动态图像传输。

这三种方案各有优缺点，适合于不同的应用场合，如表２所示。



３ 硬件、软件设计的关键问题

３．１ 蓝牙摄像机嵌入式系统

为使摄像机通过蓝牙无线通信方式传输图像，必须设计嵌入式系统使摄像机以独立(stand-alone)方式进行本地图像处理并运行蓝牙协议。

设计蓝牙嵌入式系统时，首先选定摄像头类型和配套的图像处理芯片。目前市场上除了有直接输出视频的传统摄像头外，有自带ＵＳＢ(通用串行总线)接口的摄像头。后者可省去图像数字化环节和图像压缩的部分环节，但会增加一些成本。第二步选定蓝牙组件或芯片。目前市场上已有几款组件和芯片，如爱立信公司的ＲＯＫ１０１００７蓝牙组件、摩托罗拉公司的ＢＴＭＣＭ１５０蓝牙组件、ＣＳＲ公司?Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＲａｄｉｏＬｔｄ．　的ＢｌｕｅＣｏｒｅ单芯片蓝牙芯片等。主要应从有利于技术支持的角度选定蓝牙组件或芯片。第三步选定嵌入式处理器芯片。需衡量处理器性能是否胜任本地图像处理控制和蓝牙高层协议实现，还需考虑与蓝牙组件或芯片之间的接口问题。第四步选定实时操作系统?ＲＴＯＳ　，ＲＴＯＳ是本地图像处理控制、蓝牙协议栈及其它应用程序的运行平台。

３．２ 蓝牙监控器

根据不同应用场合，可分别基于工控机、桌面电脑及嵌入式系统设计蓝牙监控器，但均需配置较大容量的存储器，以备存储接收到的图像作进一步处理，还需预留有线或光纤接口及无线接口，以便连接到互联网进行远程监控。

３．３ 蓝牙自动配置(self-configuration)组网技术

在事先给定拓扑结构的情况下，系统仍需根据具体应用场合和变化进行组网配置。较为新颖和实用的途径是研究开发蓝牙自动配置组网技术，其主要任务是：确定网络树型部分的微微网级数，选定主从转换中继设备的具体对象，选择中继路由，控制蓝牙设备在监听 (ｓｎｉｆｆ)、保持(ｈｏｌｄ)及暂停状态之间的转换等。

３．４ 多手段网络流量控制技术

由于目前蓝牙通信信道的数据速率仅为１Ｍｂｐｓ，微微网中主设备与从设备之间的点对多点通信采用时分全双工?ＴＤＤ　复用方式，并且对树型网和复合网结构还有中继传输问题，因而系统传输图像时容易出现网络拥塞现象。为保证系统的实时性，必须尽可能避免网络拥塞。因此，有必要研究开发多手段网络流量控制技术，包括蓝牙摄像机目标检测?ＭＴＤ　技术、网络分布式处理技术、任务队列优先级技术等。

３．５ 自适应跳频算法

目前蓝牙在2.4000ＧＨｚ～2.4835ＧＨｚＩＳＭ频段中的７９个间隔均匀的频点跳频，尽管跳速较高(１６００跳／秒)，但不能避开可知的、相对固定的干扰频段或频点。因此，为进一步提高蓝牙无线传输的抗干扰性能，有必要基于现有蓝牙跳频技术研究自适应跳频算法。其前提是预测和检测干扰的频段或频点、功率及时间分布等特性，难点是如何使算法快速收敛以适应快速跳频。

４ 室内安防应用实例

针对室内安全防卫中的监视与报警，进行了局域监控蓝牙无线图像传输系统设计。局域监控的整体系统框图如图２所示。



系统拓扑结构采用简化的复合型分散网。基于嵌入式系统设计蓝牙摄像机和蓝牙监控器，图２中的ＥＭＰＵ表示嵌入式微处理器，分别选用了ＭＣＦ５２７２和ＭＰＣ８２４５芯片；蓝牙移动电话和红外报警设备利用市场现有产品；蓝牙摄像机所需图像处理芯片选用了Ｗ９９２００ＦＭＰＥＧ－１编码芯片，蓝牙监控器所需图像芯片选用了ＣＳ９２２８８ＭＰＥＧ－２编解码芯片；图像传输采用ＭＰＥＧ－１与ＪＰＥＧ照片相结合的方式；蓝牙组件选用了ＲＯＫ１０１００７；ＲＴＯＳ选用了ｕＣｌｉｎｕｘ，它是一种为控制领域开发的一种嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统。研制了蓝牙无线图像传输试验装置，已能实现点对点传输，效果符合实用要求。以上研究工作得到了国家重点基础研究发展规划项目《集成微光机电系统研究》的资助，课题编号：Ｇ１９９９０３３１０５。研制成功用于室内安防的局域监控蓝牙无线图像传输系统，必将为图像监控或多媒体监控带来新的生机，具有广阔的应用前景。