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[導讀]3.2 節(jié)點軟件調優(yōu)3.2.1 模式的選擇該模塊擁有2種發(fā)送模式,分別是命令模式與透明模式,他們的特點為:命令模式在該模式下,模塊可解析AT命令并作出回應與發(fā)送數(shù)據。透明模式

3.2 節(jié)點軟件調優(yōu)

3.2.1 模式的選擇

該模塊擁有2種發(fā)送模式,分別是命令模式與透明模式,他們的特點為:

命令模式在該模式下,模塊可解析AT命令并作出回應與發(fā)送數(shù)據。

透明模式模塊收到的任何從串口得到的數(shù)據均會被轉發(fā)出去,包括數(shù)據與AT命令。

在通常情況下,人們會默認使用命令模式來進行配置與數(shù)據解析,但在該模式下發(fā)送過程會因遇到某些特殊位而停止(例如中止位一般為0x1A),因此在該模式下無法發(fā)送例如JEPG 圖等16 進制數(shù)據。但若使用透明模式,則無法解析短信或AT命令,使模塊處于為了解決這個問題,在本系統(tǒng)中引入混合模式,即命令模式與透明模式。

如圖7所示,系統(tǒng)在初始化和不發(fā)送數(shù)據時工作在命令模式,以處理用戶的配置短信。當有數(shù)據需要發(fā)送時,模塊進入透明模式,數(shù)據以16進制格式發(fā)送,完畢后回到命令模式繼續(xù)等待。在引入混合模式后,得以使系統(tǒng)同時兼顧處理AT命令與發(fā)送16進制數(shù)據。與采用該模式之前,發(fā)送效率大幅提高,并因此降低了丟幀率。

 

 

3.2.2 丟幀的解決

(1)部分重發(fā)機制:仿滑動窗口協(xié)議在本系統(tǒng)中,由于選用超低功耗芯片MSP430,因此不可能將整張圖片保存在FLASH中。本文在此借用了TCP/IP中的滑動窗口協(xié)議原理實現(xiàn)部分重發(fā)機制。

如圖8所示設定窗口大小為3,在網關接收到數(shù)據包后,向單片機發(fā)送對應ACK 表明接收成功(圖中ACK1,ACK2)。若在規(guī)定時間內沒有收到則重發(fā)對應數(shù)據包(重發(fā)Pack3)。當窗口內數(shù)據包都被成功接收后,窗口向后滑動進行下次發(fā)送(準備發(fā)送Pack4,Pack5,Pack6)。

 

 

(2)丟幀后的校正

此部分算法在網關服務器上實現(xiàn),大致流程為:在服務器上將JEPG圖像轉化為BMP圖像(利用GDI+實現(xiàn)),并獲得其縮略圖。然后利用灰度圖像處理中的膨脹算法,通過計算空白區(qū)域周圍的像素點獲得內部像素點。

設f(x,y)是輸入圖像,b(x,y)是結構元素。用結構元素b 對輸入圖像y 進行膨脹的運算被定義為:

 

 

最后空白的地方利用縮略圖放大進行填充。引用此算法后,丟幀圖像得到一定程度糾正,效果如圖9所示。

 

 

3.3 iPhone客戶端實現(xiàn)

3.3.1 iOS系統(tǒng)與Objective-C介紹

蘋果iOS 是由蘋果公司開發(fā)的手持設備操作系統(tǒng)。iOS與蘋果的Mac OS X操作系統(tǒng)一樣,它是以Dar-win為基礎的,因此同樣屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。

iOS 架構分為4 層:Cocoa Touch 層,Media 層,CoreServices層與Core OS層。其中Cocoa Touch層提供了基本的系統(tǒng)行為支持,可降低開發(fā)者的工作量。Media層包含圖形,音頻,視頻技術。Core Services層為所有應用程序提供基礎系統(tǒng)服務,應用程序并不能直接是用這些服務,但它們是系統(tǒng)很多部分賴以建構的基礎。

iOS 開發(fā)所需語言為Objective-C,它是擴充C 的面向對象編程語言。

3.3.2 iOS客戶端設計作為此監(jiān)測系統(tǒng)的移動客戶端,在iOS平臺上實現(xiàn)主要功能為:用戶登錄,查詢保險箱位置,查詢實時圖片,主動拍照與定位以及基本配置。這些功能既滿足了客戶的基本需求,又具有了一定的可移植性。

手機客戶端采用客戶端/服務器(CLIENT/SERV-ER,C/S)架構進行設計,通過采用超文本傳輸協(xié)議(Hy-pertext Transport Protocol,HTTP)和簡單對象訪問協(xié)議(Simple Object Access Protocol,SOAP)與Web服務器進行通信與數(shù)據交互??蛻舳讼到y(tǒng)結構如圖10所示。

 

 

如上節(jié)所述,當保險箱報警模塊被觸發(fā)后(異常震動,濕度溫度過高等),會將最新GPS位置信息,連同所采集到的圖像信息發(fā)送至服務器。此時服務器會向iOS客戶端發(fā)送一報警信息,隨后客戶端通過PUSH(推送)功能向手機使用者推送報警信息。若用戶查看客戶端,可以獲取當前最新的所有信息,有助于幫助用戶更好地管理以及追回保險箱。同時,該客戶端提供用戶主動查詢位置與拍照功能,使用戶了解保險箱的實時狀態(tài)。

3.3.3 iOS客戶端實現(xiàn)

從用戶角度進行需求分析,該應用主要用到與服務器交互,地圖定位,圖片操作,發(fā)送短信等功能。以上功能的實現(xiàn)將逐條介紹。

(1)與服務器交互

手機終端與服務器間的通信的數(shù)據格式采用可擴展標記語言格式(Extensible Markup Language,XML),手機通過HTTP和SOAP方式與服務器進行數(shù)據交互。

SOAP 方式可通過開源類“ASIHTTPRequest”與“GDATA”共同實現(xiàn)。

具體實現(xiàn)流程為:首先按照WEB Service 提供SOAP 1.2請求示例打包SOAP請求字符串,同時按照該示例創(chuàng)建請求實例,所包含字段為:HOST,Content-Tpye,Content-Length 與SOAPAction.完成后將該請求發(fā)送至Web服務器,在收到回復后利用SOAP類解析其中內容即可。

(2)地圖定位

在iOS 5.x 及以下版本中,都可采用谷歌地圖實現(xiàn)該功能。本軟件利于MapKit 框架并配合CoreLocation框架進行開發(fā)。在進入地圖頁面后,客戶端訪問Web服務器獲得用戶保險箱所在位置坐標,并對坐標值進行校對,而后標注在地圖上??紤]到若保險箱丟失,用戶無法判斷陌生地點的情況,客戶端允許用戶分別以標準/衛(wèi)星/混合3 種方式查看地圖。在載入地圖后,客戶端通過調用MKReverseGeocoder 類反相查詢坐標點信息,以獲得所處位置的國家/城市/街道名,供用戶更方便的追蹤設備位置。

(3)數(shù)據信息處理

客戶端提供3 種數(shù)據信息服務:查看最新報警數(shù)據,查看歷史數(shù)據與手動采集數(shù)據。查看最新報警數(shù)據是利用Web 服務器從服務器讀取最新數(shù)據,用戶若認為此數(shù)據有用,那么可以連同該圖片所在位置信息等保存至客戶端,方便以后查看。另外,客戶端可以通過短信方式控制用戶擁有的監(jiān)控設備進行數(shù)據采集,隨后在更新服務器數(shù)據后顯示在客戶端上。

4 功能測試

本系統(tǒng)分為3 個部分,因此,本章節(jié)將分兩個小部分展示:前端監(jiān)測硬件,前端監(jiān)測與數(shù)據平臺的測試,數(shù)據平臺與手機客戶端的監(jiān)測。前端監(jiān)測硬件如圖11所示,圖中可看出硬件主體,天線,攝像頭與電池。

 

 

前端監(jiān)測與數(shù)據平臺之間的交互主要為信息的發(fā)送,需發(fā)送信息包括心跳幀,警報信息(含GPS位置),圖片信息等。服務器上接收程序接收區(qū)如圖12所示。

 

 

圖12中,第1條為震動后發(fā)送的報警信息,第2,3條為心跳幀,均以16進制顯示。在圖片發(fā)送完畢后,客戶端可顯示最新照片。由于超廣角攝像頭安置于保險箱內,周圍會出現(xiàn)黑色區(qū)域,這是由于隱蔽措施所導致的,如圖13所示。

 

 

機客戶端對現(xiàn)代安防系統(tǒng)有非常實用的意義,并可以以此為基礎衍生出更多具有實際應用的功能。目前該應用處于演示版階段。加一個測試結論如圖14所示。

 

 

5 結語

在對基于WSN 的安防監(jiān)測系統(tǒng)進行功能分析,系統(tǒng)設計與軟硬件實現(xiàn)后,開發(fā)出了一套基于C/S架構的安防監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件以超低功耗單片機MSP430為核心,具有無線傳感器網絡的優(yōu)點,并結合了多媒體技術,具有穩(wěn)定性高,正確報警率高,監(jiān)測信息完善等特點。同時該套系統(tǒng)具有較為完善的用戶服務,提供包括PC機,短信,用戶網站與手機客戶端等多種方式進行查詢與追蹤。

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