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無線通信技術在數據采集的運用論文
1嵌入式技術與無線通信技術的發展
嵌入式技術近年來得到了大力的發展,因其體積小,功耗低,可靠性高,功能全面等優點,已深入應用到多種領域。嵌入式技術除了在日常生活中得到了廣泛的應用外,在數據采集領域也有了長足的發展。運用嵌入式技術開發的掌上數據采集儀,不僅可以采集和處理大量的數據,還可以記錄圖片和視頻資料,大大的提高了數據采集的精確度。無線通信是利用電磁波信號可以在自由空間傳播的特性進行信息交換的一種通信方法。將無線通信技術運用在數據采集中,可以大大簡化數據采集工作,提高數據采集過程中的動態響應。但傳統的GPRS網絡傳輸速度不高,并不能滿足大數據的傳輸要求。隨著第三代移動通信技術(3G)的飛快發展和應用,相比GPRS而言,3G網絡的傳輸速度有了極大的提升,可以滿足圖片和視頻等數據的高速傳輸要求。基于此,本文選擇以嵌入式系統為核心,集成數據采集傳感器、攝像頭模塊、GPS模塊和3G無線通信模塊的系統平臺進行研究,并應用于遠程數據的采集和傳輸,滿足當前社會發展的數字化的要求。
2嵌入式數據采集系統的軟硬件分析
隨著社會的發展,在野外數據采集中,除了采集傳統的數據,根據采集工作的不同還需要采集現場的圖片或者視頻,因此攝像頭模塊是必須考慮的。同時數據采集儀除了處理傳統的采集數據,還需要對數據中的圖片或視頻進行壓縮,所以對整個系統的處理器也有很高的要求。而在數據的遠程傳輸上,傳統的GPRS網絡不能滿足速度上的要求,因此更高速更穩定的3G無線通信網絡是最好的選擇。本文所研究的采集系統基于OMAP4460嵌入式平臺,集成有GPS、攝像頭等模塊,通過數據接口接駁3G無線通信模塊以及數據采集傳感器模塊。OMAP4460基于Cortex-A9架構,集成有兩個1.5GHZ核心的CPU以及主頻為400MHZ的GPU[1]。相比較早期的嵌入式處理器無論是數據處理還是圖形能力都有了極大的提升,符合整個系統開發的需求。3G無線網絡模塊選擇了WCDMA無線模塊,在國內WCDMA相比CDMA2000和TD-SCDMA而言,傳輸速度快,數據傳輸更穩定[2]。嵌入式數據采集系統的軟件平臺采用Linux系統。Linux系統具有高度的可設置性,因而在嵌入式系統中有著廣泛的應用[3]。相比較其他嵌入式系統,Linux系統的源代碼是完全開發的,注釋清晰且文檔齊全,除了使用成本很低外,還非常有利于個性化定制。同時系統內核小但功能強大且運行穩定,還支持多種外部設備。另外Linux系統具有非常優秀的網絡功能并提供了完善的開發工具[4]。
3無線通信網絡的數據傳輸
在Linux系統下最常用的通信機制是Socket套接字。Socket套接字是面向B/S模型而設計的,有3種類型:流式套接字(SOCK_STREAM)、數據報式套接字(SOCK_DGRAM)、原始套接字(RAW)。本文的研究選用了流式套接字,流式套接字需要建立連接并威化才能保持通信,但其數據傳輸的安全性高且糾錯性強。針對野外采集數據傳輸的特殊要求,實現無線網絡傳輸功能的軟件設計有如下要求:有相應的登錄驗證機制,客戶端數據采集儀需要與遠程服務器經過驗證后才能進行數據傳輸;數據傳輸完畢后需進行糾錯,以檢驗文件傳輸是否正確。客戶端功能實現的步驟和部分代碼如下:初始化并與服務器建立連接,然后客戶端向服務器發送驗證密碼,服務器返回驗證結果,如果出錯,則返回等待重新發送驗證密碼。部分實現代碼如下:1)登錄向服務器發送驗證密碼send(sockfd,client_passwd,strlen(client_passwd),0);recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0);對服務器返回數據進行判斷if((strncmp(buf,"right",5))==0)正確則跳出當前循環出錯則返回,等待重新發送密碼……2)傳輸數據傳輸結束后,客戶端發送結束標識,并發送傳輸數據包的MD5校驗碼,服務器對MD5校驗碼進行驗證,然后返回結果,如出錯,則請求重新發送。客戶端部分實現代碼如下:生成數據包的MD5校驗碼MD5_Init(ctx);MD5_Update(ctx,fp,strlen(fp));MD5_Final(md_s,ctx)發送MD5校驗碼send(sockfd,md_s,sizeof(md_s),0);MD5校驗碼不一致則請求重新發送……
4小結
本文介紹了基于嵌入式技術的數據采集系統的功能模塊和基于3G無線通信的數據傳輸方法。整個系統建立在基于OMAP4460的處理平臺和WCDMA的3G網絡上。OMAP4460的強大性能為整個采集系統提供了更多的可能,結合高速穩定的3G無線通信網絡,能高速地向遠程主機傳輸圖片和視頻數據,為野外數據采集提供了極大的便利。系統的高定制性、便攜性以及強大的功能和處理速度,可以將數據采集完全信息話,符合當前社會數字化發展的要求。
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