专利名称：一种微型观测设备操控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及IT技术领域，提供了一种微型观测设备操控系统。
背景技术：
侦察球也被称为监视球，外形呈球状，大小和一枚手雷相近，因此士兵可以随身携带。其内一般装有传感器、无线通信设备、电池等，使用时将其直接投掷到建筑物、地下室或洞穴里，由传感器采集周围的信急，然后由无线通信设备将这些信息传送出去。士兵利用便携式显控装置接收信息，借此了解封闭空间内的情况。目前传感器一般选用可见光相机，因此有人将侦察球形象地称为“可投掷的相机”，不过它们除了可以拍摄图像外，还可以将图像实时传送给使用者。当然，除了相机外，侦察球也可以安装麦克风，用以采集声音信号，或者安装化学或生物传感器，用以探测生化战剂。侦察球大小如同一个网球，内装运动探侧器、全向相机、近红外发光二极管照明灯、麦克风、声音记录器、无线电发射机、锂电池等部件，外面包有三层橡胶，因此相当坚固和结实，即使从两层楼抛下或被掷向混凝土墙时也不会受损。在一次试图穿透双层玻璃(每层厚6毫米)的投掷试验中，该侦察球虽然未能穿过第二层玻璃，不过自身也毫发未损。需要时，使用人员可以任意角度将其投掷到建筑物内。由于重量集中在底部，侦察球滚动一段距离后可以直立，并能在操作人员遥控下以4转/分的速度旋转或停止旋转，从而为内部部件提供稳定而灵活的工作环境。除了投掷外，使用人员也可以将侦察球吊到一根杆上，用以探查走廊、楼梯、阁楼、角落或坑道内的情况。微型观测设备在使用过程中都配置有与其配套的微型观测设备操控器，用于控制微型观测设备的旋转，以便控制采集到不同方位的视频信息，微型观测设备将采集到的音频信息和视频信息通过无线传输传送给微型观测设备操控器进行视频显示和音频播放，但是现有的微型观测设备操控器由于受微型观测设备输出功率的限制以及天线被缩短的限制，无法满足远距离侦察的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型观测设备操控系统，主要用于植入微型观测设备操控器中，实现对微型观测设备无线传输管理、定位控制、核心控制、自身电源管理、选择控制、视频播放、转动控制。通过无线自组网络解决受微型观测设备输出功率以及天线被缩短的限制，满足远距离侦察、观察的要求，以及实现对多球的控制。为了实现上述目的本发明采用以下技术方案:
一种微型观测设备操控系统，其特征在于包括:
视频播放模块:包括视频缓冲子模块和多路视频子模块；
定位模块:定位功能通过定位算法实现，利用定位算法采集所有MAC地址的位置信息，对其进行数据处理得到拓扑选择模块:侦察球的选择利用interrupt机制实现，当用户按下相应的通道按钮时，触发程序中断，发送相应的指令，通过网络到达相应MAC地址的小球，然后小球返回视频信息，视频播放线程开辟SurfaceView缓冲区对视频信息进行处理播放；
转动控制模块:采用中断机制实现转动控制，当用户按下转动按钮时，触发程序中断，发送相应的指令，通过网络到达相应MAC地址的小球，执行转动指令；
核心控制模块:负责整个网络的建立及路由列表的建立，接收DSP图像压缩模块的数据，驱动数据缓存模块及与其数据传输，驱动无线传输模块及进行数据传输，管理电源模块，使电源处于比较智能的工作模式；
电源管理模块:对电源的智能控制；
所述视频播放模块、定位模块、选择模块、转动控制模块、电源管理模块均与核心控制模块连接。上述方案中，所述视频缓冲子模块采用SurfaceView (视图添加线程)机制,它直接从内存或者DMA硬件接口取得图像数据，SurfaceView在主线程之外的线程中向屏幕绘图，所有的绘图工作在Surface被创建之后才能开始,写入到Surface的内容被直接复制到显存从而显示出来，而在Surface被销毁之前必须结束。上述方案中，所述多路视频子模块通过时间片轮转调度算法机制实现，包括以下线程:
负责提取视频通道信息并将其传递给其他线程进行处理的视频通道信息提取线程； 分别管理多个通道的视频数据并根据用户的需要进行切换播放的视频播放线程；
负责发送指令和接收数据的通信线程。上述方案中，所述侦察球定位模块的定位算法实现采用基于加权处理的三边测量定位算法，该算法包括以下步骤:
41)、依据未知节点与锚节点间的通信质量选取符合条件的锚节点参与定位计算；
42)、依据改进的三边测量定位算法计算出未知节点的多个估算坐标；
43)、利用权重函数计算未知节点坐标。上述方案中，所述拓扑图的绘制采用Canvas机制,Canvas由一个可绘制地区HTML代码中的属性定义决定高度和宽度，JavaScript代码通过一套二维的API的绘图功能动态生成图形。上述方案中，所述侦察球选择模块，具体实现步骤包括:
61)、用户进入切换侦察球界面，选择参数设置；根据需要设置所需观测的眼球MAC地址；终端设备进入路径搜索模式，根据无线自组网按需平面距离矢量路由协议(A0DV)，获取各侦察球的路由信息，确定并建立最佳路径；无线自组网按需平面距离矢量路由协议(A0DV)，是应用于无线网状网络(也称作无线mesh网络)中进行路由选择的路由协议，它能够实现单播和多播路由。AODV是反应式路由协议，也就是说当向目的节点发送包时，源节点才在网络中发起路由查找过程，找到相应的路由；该协议是Ad Hoc网络中按需生成路由方式的典型协议；
62)、最佳路径确定以后，侦察球通过路径发送建立传输的请求，终端用户通过软件选择是否同意；
63)、用户同意传输数据，被选侦察球球将其图像或视频数据传输至终端用户；
64)、数据传输成功后，用户根据提示选择播放，启动视频播放软件并进入视频播放模式。上述方案中，所述电源管理模块采用芯片AXP192，所述芯片AXP192通过I2C接口与主控核心模块相连接。本发明因为采用以上技术方案，所以具备以下有益效果:
本发明优化了电源管理系统使微型观测设备的待机、工作时间更长，使用自组网技术使观测距离由原来的200米左右的提高到800米以上，增强绕过障碍的能力。
图1为本发明系统方框 图2为控制软件流程 图3为切换控制软件流程 图4为电源管理模块方框图。
具体实施例方式本发明提供了一种微型观测设备操控系统，包括以下子模块:视频播放模块、无线传输模块、定位模块、选择模块、转动控制模块、核心控制模块、电源管理模块。上述各个块通过各种专用软硬件接口进行数据交流，在Iinux操作系统的协调下实现模块驱动与工作，系统构成如图1所示。实现机制:
1、视频播放缓冲利用SurfaceView机制实现,它直接从内存或者DMA等硬件接口取得图像数据，是非常重要的绘图容器。SurfaceView在主线程之外的线程中向屏幕绘图，这样可以避免画图任务繁重的时候造成主线程阻塞，从而提高了程序的反应速度。所有的绘图工作必须得在Surface被创建之后才能开始，因为写入到Surface的内容可以被直接复制到显存从而显示出来，这使得显示速度会非常快，而在Surface被销毁之前必须结束。2、多路视频通过时间片轮转调度算法机制实现，程序设计了多个线程，其中有专门的线程负责提取视频通道信息，并将其传递给其他线程进行处理；有专门负责视频播放的线程，分别管理多个通道的视频数据，根据用户的需要进行切换播放；还有通信线程，负责发送指令和接收数据。侦察球定位模块主要通过定位算法实现，不需要用户干预，定位完成后，会呈现一幅拓扑图，表示每个球的相对位置。实现机制:
1、定位功能通过定位算法实现，利用定位算法采集所有MAC地址的位置信息，对其进行数据处理得到拓扑图。为了降低定位误差，提高算法的鲁棒性，提出了一种基于加权处理的三边测量定位算法。该算法由三步组成:第一步，依据未知节点与锚节点间的通信质量选取符合条件的锚节点参与定位计算；第二步，依据改进的三边测量定位算法计算出未知节点的多个估算坐标；第三步:利用权重函数计算未知节点坐标。2、绘制拓扑图利用Canvas机制实现。Canvas几乎被所有的操作系统所支持，有着良好的实用性。Canvas由一个可绘制地区HTML代码中的属性定义决定高度和宽度。JavaScript代码可以通过一套完整的绘图功能类似于其他通用二维的API，动态生成图形。Canvas元素是HTML5的一部分，允许脚本动态渲染位图像。它最初由苹果内部使用自己Mac OS X WebKit推出，供应用程序使用像仪表盘的构件和Safari浏览器使用。后来，有人通过Gecko内核的浏览器(尤其是Mozilla和Firefox), Opera和Chrome,和超文本网络应用技术工作组建议为下一代的网络技术使用该元素。Novell生产的XForms处理器插件作为Internet Explorer插件支持Canvas兀素。也有人努力使用VML和JavaScript在Internet Explorer支持Canvas功能而不需要插件。Google也已开始了一个项目，使用同样的技术在 Internet Explorer 支持 Canvas 倉泛力。Internet Explorer 自 InternetExplorer 9起已经可以支持canvas元素。侦察球转动控制模块在人机界面上表现为专用的选择配置项，用户可以通过按钮等来控制指定侦察球转动方向实现不同场景的图像将采集到的视频信息在液晶屏上显示，以此实现采集更大范围内的图像信息。侦察球的转动有两种转动方式，分别为均匀转动和固定度数的转动。实现机制:采用中断机制实现转动控制。当用户按下转动按钮时，触发程序中断，发送相应的指令，通过网络到达相应MAC地址的小球，执行指令。选择侦察球控制界面，通过选择转动模式以及转动球的MAC地址，实现对不同侦察球的转动。其中均匀转动可以通过开始/结束键控制侦察球的转动位置。流程如图2所
/Jn ο侦察球选择模块在人机界面上表现为多个按钮选择项，视频在播放的同时，用户可以通过按钮来切换不同侦察球采集到的视频信息在液晶屏上显示。实现机制:
1、侦察球的选择利用interrupt机制实现，当用户按下相应的通道按钮时,触发程序中断，发送相应的指令，通过网络到达相应MAC地址的小球，然后小球返回视频信息。2、视频播放线程开辟SurfaceView缓冲区对视频信息进行处理播放。具体操作步骤:
1、用户进入切换侦察球界面，选择参数设置；根据需要设置所需观测的眼球MAC地址；终端设备进入路径搜索模式，根据上述路由协议获取各侦察球的路由信息，确定并建立最佳路径。2、最佳路径确定以后，侦察球通过路径发送建立传输的请求，终端用户通过软件选择是否同意。3、用户同意传输数据，被选侦察球球将其图像或视频数据传输至终端用户。4、数据传输成功后，用户根据提示选择播放，启动视频播放软件并进入视频播放模式。流程如3所示:
网络的核心处理模块的功能有:
(O负责整个网络的建立及路由列表的建立
(2)接收DSP图像压缩模块的数据
(3)驱动数据缓存模块及与其数据传输
(4)驱动无线传输模块及进行数据传输
(5)管理电源模块，使电源处于比较智能的工作模式。利用AXP192作为电源管理系统核心的系统框图如图4所示。
电源管理芯片AXP192通过I2C接口与主控核心相连接，方案中侦察侦察球和手持控制终端均采用同样的连接方式，主控核心运行精简版本的Iinux系统。Linux系统下12C的驱动程序具有清晰的层次结构，借助于成熟的驱动的例子开发出针对AXP192芯片的的相应驱动，实现电源的智能控制。
权利要求
1.一种微型观测设备操控系统，其特征在于包括: 视频播放模块:包括视频缓冲子模块和多路视频子模块； 侦察球定位模块:定位功能通过定位算法实现，利用定位算法采集所有MAC地址的位置信息，对其进行数据处理得到拓扑图； 侦察球选择模块:侦察球的选择利用interrupt机制实现，当用户按下相应的通道按钮时，触发程序中断，发送相应的指令，通过网络到达相应MAC地址的小球，然后小球返回视频信息，视频播放线程开辟SurfaceView缓冲区对视频信息进行处理播放； 转动控制模块:采用中断机制实现转动控制，当用户按下转动按钮时，触发程序中断，发送指令，通过网络到达相应MAC地址的小球，执行转动指令； 核心控制模块:负责整个网络的建立及路由列表的建立，接收DSP图像压缩模块的数据，驱动数据缓存模块及与其数据传输，驱动无线传输模块及进行数据传输，管理电源模块，使电源处于比较 智能的工作模式； 电源管理模块:对电源的智能控制； 所述视频播放模块、侦察球定位模块、侦察球选择模块、转动控制模块、电源管理模块均与核心控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种微型观测设备操控系统，其特征在于:所述视频缓冲子模块采用SurfaceView机制,它直接从内存或者DMA硬件接口取得图像数据，SurfaceView在主线程之外的线程中向屏幕绘图，所有的绘图工作在Surface被创建之后才能开始，写入到Surface的内容被直接复制到显存从而显示出来,而在Surface被销毁之前必须结束。
3.根据权利要求1所述的一种微型观测设备操控系统，其特征在于:所述多路视频子模块通过时间片轮转调度算法机制实现，包括以下线程: 负责提取视频通道信息并将其传递给其他线程进行处理的视频通道信息提取线程； 分别管理多个通道的视频数据并根据用户的需要进行切换播放的视频播放线程； 负责发送指令和接收数据的通信线程。
4.根据权利要求1所述的一种微型观测设备操控系统，其特征在于:所述侦察球定位模块的定位算法实现采用基于加权处理的三边测量定位算法，该算法包括以下步骤: 41)、依据未知节点与锚节点间的通信质量选取符合条件的锚节点参与定位计算； 42)、依据改进的三边测量定位算法计算出未知节点的多个估算坐标； 43)、利用权重函数计算未知节点坐标。
5.根据权利要求1所述的一种微型观测设备操控系统，其特征在于:所述拓扑图的绘制采用Canvas机制，Canvas由一个可绘制地区HTML代码中的属性定义决定高度和宽度，JavaScript代码通过一套二维的API的绘图功能动态生成图形。
6.根据权利要求1所述的一种微型观测设备操控系统，其特征在于:所述侦察球选择模块，具体实现步骤包括: 61)、用户进入切换侦察球界面，选择参数设置；根据需要设置所需观测的眼球MAC地址；终端设备进入路径搜索模式，根据无线自组网按需平面距离矢量路由协议，获取各侦察球的路由信息，确定并建立最佳路径； 62)、最佳路径确定以后，侦察球通过路径发送建立传输的请求，终端用户通过软件选择是否同意；63)、用户同意传输数据，被选侦察球球将其图像或视频数据传输至终端用户； 64)、数据传输成功后，用户根据提示选择播放，启动视频播放软件并进入视频播放模式。
7.根据权利要求1所述的一种微型观测设备操控系统，其特征在于:所述电源管理模块采用芯片 AXP192，所述芯片AXP192通过I2C接口与主控核心模块相连接。
全文摘要
本发明提供了一种微型观测设备操控系统，包括视频播放模块、侦察球定位模块、侦察球选择模块、转动控制模块、核心控制模块、电源管理模块，所述视频播放模块、侦察球定位模块、侦察球选择模块、转动控制模块、电源管理模块均与核心控制模块连接。本发明优化了电源管理系统使微型观测设备的待机、工作时间更长，使用自组网技术使观测距离由原来的200米左右的提高到800米以上，增强绕过障碍的能力。
文档编号H04N5/232GK103108161SQ20131003328
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者李建友, 张蔚楠, 胡海 申请人:四川省众望科希盟科技有限公司