數據包；
[0058]步驟6:控制單元I在進行完數據傳輸任務后，再次設置任務定時，否則進入休眠狀態。
[0059]其中圖4是無線通信平臺周期性的發送Hello (問候)信號的單次握手。Hello數據包中攜帶無線通信平臺的網絡地址信息，地理位置信息，能量信息。主要是向周圍鄰節點廣播自己的狀態，用于建立路由。圖5是短字節數據和命令兩次握手交互的過程。首先無線通信平臺向要接收數據的鄰節點發送Hello信號。收到接收節點回復的Hello信號后，確定臨節點處于接聽狀態，發送一幀的數據包，并等待接收節點的回復信號。當接收節點在一定時間內回復接收數據包正確的信號后，無線通信平臺的一次數據傳輸結束，否則執行上述過程繼續重傳數據。如果數據交互初始時，無線通信平臺發送的Hello信息在一段時間內沒有回復，則繼續重復嘗試2次。如果多次嘗試沒有結果，返回到通信方式決策過程，重新決策。大數據量的圖像信息按照圖6采用多次握手的機制。首先將長字節的數據按照固定幀格式進行分割，打包成幀，并逐幀傳輸。接收方收到數據幀后，在確保數據正確連續的前提下，回復確認信號。
[0060]圖7顯示的是用本發明的多速率抗干擾自適應無線通信平臺搭建的一個多種無線通信方式的混合網絡。由于Wif1、Zigbee、UHF三種通信技術的工作頻段，編碼方式，傳輸協議的差異性，導致使用三種無線通信協議的節點間無法進行數據交互和傳輸。比如在混和網絡中采用Wifi22通信方式的節點2想要傳輸數據給采用Zigbee通信方式的節點3是無法完成跨頻段，跨模式的傳輸的。而采用了多種無線通信模式的通信平臺可以實現橋接作用，在控制單元I的決策分析下，先切換到wif i22的通信模式下，與節點2實現數據的交互。然后對獲得原始數據提取有效數據和分析后，再切換到Zigbee23通信模式下，將數據發送出去。進而實現了不同通信模式下的數據交互和多種通信模式混合網絡的搭建。
【主權項】
1.一種多速率抗干擾自適應無線通信平臺，其特征在于: 包括控制單元1、無線傳輸單元2以及傳感器單元3三部分，控制單元I主要由現場可編程門陣列FPGA組成，負責通信模式的判決和切換以及通信協議的實現；無線傳輸單元2由UHF無線模塊21，Wifi無線模塊22以及Zigbee無線模塊23組成，負責平臺的無線傳輸數據；傳感器單元3主要由溫濕度傳感器31，圖像傳感器32以及加速度傳感器33組成，負責采集平臺周圍的環境和圖像信息； 所述的控制單元I作為平臺的調度和控制中心，無線傳輸單元2和傳感器單元3通過電氣接口和控制單元I相連接，作為外設，完成固定功能； 所述的無線傳輸單元2由UHF無線模塊21，Wifi無線模塊22以及Zigbee無線模塊23組成，三個無線模塊通過集成電路總線IIC、同步串行外設接口 SP1、通用串行總線USB、異步串口接口 RS232與控制單元I的FPGA相連； 所述的傳感器單元3主要由濕度傳感器31，圖像傳感器32以及GPS全球定位系統傳感器33組成；當無線通信平臺上電后，濕度傳感器31，圖像傳感器32以及全球定位系統GPS傳感器33完成初始化，等待FPGA控制信號；當控制單元IFPGA通過集成電路總線IIC、同步串行外設接口 SP1、通用串行總線USB、異步串口接口 RS232通信接口發送請求數據的命令后，傳感器讀取相應指令，將采集的溫濕度數據、地理坐標信息通過上述通信接口傳送給控制單元I的FPGA，FPGA將相應的數據保存在內存中； 所述FPGA切換選擇無線保真WiF1、短距離無線通信Zigbee、特高頻UHF三種無線通信方式，然后將無線通信模塊的使能信號拉高，通過通用的數據傳輸協議將數據包發送給無線傳輸模塊，無線傳輸模塊將接收的數據包緩存在本地的內存中，然后通過無線鏈路發送出去，當數據發送完畢，返回數據傳輸結束信號給FPGA ;數字信號的傳輸是由FPGA將選擇發射的控制指令或者傳感器獲取的數據傳遞給上述三種無線傳輸模塊，然后無線模塊緩存數據，通過調制，將數據通過無線信道發射出去。2.一種利用權利要求1所述的多速率抗干擾自適應無線通信平臺的決策方法，其特 征在于包括下述步驟: 步驟1:整個無線通信平臺上電初始化參數或設置完定時任務后進入休眠狀態； 步驟2:當有數據請求到達或者定時任務時間到達，控制單元I的FPGA內部邏輯自動喚醒，進行數據任務的傳輸； 步驟3:控制單元I完成無線傳感器數據采集任務； 步驟4:控制單元I在進行無線數據傳輸前，先進行動態決策，選擇最優化的無線通信方式完成切換； 所述的動態決策和選擇最優化的具體判斷方法為: 步驟4.1:控制單元I的FPGA先分析和計算與相鄰通信節點的傳輸距離，通信距離參數通過獲取自身與通信節點的地理坐標計算得到，外部節點發送數據包或者指令時主動攜帶自身的地理坐標，無線通信平臺將接收到的含有鄰節點地理坐標的信息存儲在本地內存中，所述鄰節點是指距離本節點只有單跳傳輸距離的節點； 步驟4.2:當無線通信平臺與鄰節點的傳輸距離大于Ikm時，控制單元I選擇UHF21無線通信方式，將UHF21無線通信模塊使能后，退出決策判斷過程，開始通信數據傳輸； 步驟4.3:當通信距離在10m?100m的距離以內，并且2.4Ghz的信道不存在干擾時，打開Zigbee23的射頻放大器，使能選用Zigbee23無線通信方式后，退出決策判斷過程，開始通信數據傳輸； 步驟4.4:如果2.4Ghz頻段內存在較大的信道衰落或者人為的干擾，使能選擇433Mhz的UHF21無線通信方式后，退出決策判斷過程，開始通信數據傳輸； 步驟4.5:如果傳輸距離在10m以內，數據傳輸時延要求小，數據任務量大，采用Wifi22進行數據傳輸，退出決策判斷過程，開始通信數據傳輸； 步驟4.6:如果不要求數據時延，并且信道干擾不嚴重，即采用2.4Ghz的無線頻段傳輸數據，鄰節點接收的數據誤碼率低，能正確的回復握手信息，采用低功耗的Zigbee23無線數據傳輸，退出決策判斷過程，開始通信數據傳輸； 步驟5:控制單元I在步驟4中通過決策優化選用通信方式后進行數據的傳輸，此外通信協議針對控制命令，短字節數據和長字節的圖像數據分別采用不同的握手協議進行數據交互:字節數目小于64bytes的數據包，采用兩次握手；大于64bytes的圖像數據，進行數據分割，每64bytes打包成一個數據幀，然后采用多次握手，連續發送數據包；步驟6:控制單元I在進行完數據傳輸任務后，再次設置任務定時，否則進入休眠狀態。
【專利摘要】本發明提供了一種多速率抗干擾自適應無線通信平臺，通信平臺主要由控制單元、無線傳輸單元以及傳感器單元組成，控制單元負責通信模式的判決和切換以及通信協議的實現，無線傳輸單元負責平臺的無線傳輸數據，傳感器單元負責采集平臺周圍的環境和圖像信息，所述的控制單元作為平臺的調度和控制中心，根據與相鄰通信節點的傳輸距離不同來選擇通信方式的不同，本發明的有益效果是由于能夠實現根據平臺的多種應用需求和信道環境變化，自適應的切換三種無線通信方式，能夠進行實時的檢測，進行快速的最優化判決，將三種通信方式融合在一個系統，數據可以相互轉換，實現不同通信模式間的信息交換。
【IPC分類】H04W4/00
【公開號】CN104967969
【申請號】CN201510292307
【發明人】袁建平, 張若南, 侯建文, 岳曉奎, 牛健宇
【申請人】西北工業大學
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月1日