[實用新型]一種用于語音采集和傳輸的無線傳感器網絡節點設備

有效

• 申請號: 200820079151.0
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN201194405Y
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 皇甫偉;孫利民;孫玉硯;徐志生;李立群;周新運
• 申請（專利權）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: H04M1/253
• 分類號: H04M1/253;H04M7/00;H04L12/56;H04Q7/22
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所
• 代理人: 余長江

技術領域

本實用新型涉及一種用于采集和傳輸語音的設備，尤其涉及一種用于語音采集和傳輸的無線傳感器網絡節點設備，屬于無線通信領域。

背景技術

現有的無線語音設備可以分為兩類，一類是基于無線網絡的VoIP(網絡電話)設備，一類是無線麥克風設備。

基于無線網絡的VoIP設備使用WLAN、WiFi、Bluetooth(藍牙)等網絡(參考：2004年，詹姆斯·A·阿莫斯申請的中國專利“用于通過無線個人區域網或無線局域網向手機發送分組的無線語音IP電話系統”，申請號為：200480011091.3)，通過IP(互聯網協議)協議點對點傳輸語音數據。這種方案的優點是它使用的網絡帶寬很高，一般都遠遠超過1Mbps以上，因此可以支持高清晰度的語音采樣，傳輸的語音質量很高；這種方案的缺點是無線語音設備必須通過接入無線網關設備連入Internet上，而且通信范圍很小，對于設備部署的要求很高，不適合在室外布置。

而無線麥克風設備將話筒采集到的聲音調諧在88～108MHzFM調頻波段，然后直接發射無線信號，另外一端使用調頻接收裝置(收音機)接收并播放。多個無線麥克風可以使用不同的頻段廣播采樣聲音，調頻接收裝置可以選擇其中一個接收和播放(參考：2002年，川崎裕二等人申請的中國專利“無線麥克風”，申請號為：02801125.2)。但是在這個方案中，聲音被調制成模擬信號，不利于后期的處理，同時無線MIC的功耗較大，而無線傳輸的距離只有30-50米，不能滿足遠距離語音監聽的需求。

實用新型內容

針對以上問題，本實用新型提供了一種用于語音采集和傳輸的無線傳感器網絡節點設備，該設備進行語音數字采樣，并將采樣的數據進行壓縮，完成音頻信息采集的任務。由于對采樣的聲音通過濾波電路和放大電路進行了硬件濾波和放大，可以有效的消除噪聲的影響，從而提高語音的清晰度。

另外，為了大大擴展節點的部署范圍，本實用新型使用自組織的無線傳感器網絡向管理中心傳輸語音壓縮數據，每一個該設備都是無線傳感器網絡中的一個節點，通過設備中的硬件無線通信模塊和軟件路由模塊自組織形成網狀的無線網絡，距離管理中心較遠的節點可以將數據發送給網絡中間的節點，然后由中間節點逐跳中轉數據，最后無線發送到管理中心的接收設備上。在網狀的無線網絡結構中多個設備共同協作，通過無線通信和多跳傳輸語音數據，解決了單跳傳輸距離短的缺點，同時還可以解決難以穿越障礙物和設備移動切換等問題。

采集和傳輸語音的無線傳感器網絡節點設備硬件部分包含音頻采集模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊等。軟件部分包括了針對硬件的驅動模塊，例如硬件音頻采集模塊和無線通信模塊的驅動程序模塊、處理器硬件時鐘的驅動等模塊；還包括維護節點正常工作的模塊，如軟件定時器模塊、負責無線通訊調度的信道訪問控制模塊、轉發隊列模塊，負責自組織形成網絡的路由模塊，負責處理控制命令的命令代理模塊和負責處理音頻數據的壓縮編碼模塊等。

在進行語音信息采集工作時，處理器模塊通過音頻信息采集模塊采集已經濾波和放大的語音信息，采集到的原始語音信息經過壓縮編碼之后，再通過無線通信模塊把數據傳輸出去。在實際的設備使用過程中，通常是如圖1所示，多個設備通過路由模塊構成一個自組織多跳無線傳感器網絡，在系統中還包括一個用于接收、顯示、保存語音數據的管理中心(通常就是普通的個人計算機)，以及用于連接服務器與無線傳感器網絡的網關設備。單個設備發出的壓縮語音信息首先經過多跳的、自組織的網絡路由到達網關設備，最后再轉發到終端服務器。

綜上所述，本實用新型的技術方案為：

一種用于采集和傳輸語音的無線傳感器網絡節點設備，其特征在于包括電源模塊、音頻采集模塊、處理器模塊和無線通信模塊；

所述電源模塊通過導線與音頻采集模塊、處理器模塊和無線通信模塊電連接；

所述音頻采集模塊和處理器模塊通過并行輸入輸出總線PIO連接；

所述處理器模塊和無線通信模塊通過并行輸入輸出總線PIO連接，所述處理器模塊包括一路由模塊，根據周圍設備的路由信息產生自己的路由信息分組，建立節點自己到管理中心的多跳路由路徑。

所述音頻采集模塊位于一采樣電路板上，所述無線通信模塊位于一通信電路板上，所述處理器模塊位于一控制電路板上；所述采樣電路板、通信電路板和控制電路板之間通過接口電路板相聯，所述接口電路板實現接口協議變換和電平轉換。

所述音頻采集模塊包括麥克風、濾波電路和放大電路，所述放大電路為低電壓運放LMV822。