CN103595436A - 300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，包括至少两个数据收发模块、总控模块以及电源模块，数据收发模块包括天线、滤波电路、无线收发芯片以及微处理器，总控模块包括总控处理器、GPS组件以及存储器，总控处理器根据存储器预存指令或外部指令向微处理器发送控制指令；无线收发芯片通过滤波电路设置子频段的数值，数据收发模块通过天线发送或接收相应频段的无线数据；总控处理器将时钟数据、GPS组件采集的地理信息数据插入来自数据收发模块的无线数据中形成文本文件，存储器存储文本文件。本发明可同时多路、多频率段无线信号同时传输，解决了现有通信装置频段单一、频段窄、多路难的问题，能实现多路同时通信，提高通信能力。

Description

300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置
【技术领域】
本发明涉及一种300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置。
【背景技术】
全频段通信由于涉及频段宽，对于射频电路、天线、处理器的要求极高，在现有技术中，多路通信主要采用在发射设备和接收设备之间使用众多信道完成通信，但这样一般会导致发射功率增大，通信质量却不会正比例提高，且对同频段其他通信会产生不良影响。
目前多路通信技术主要包括频分多路通信技术、时分多路通信技术和码分多路通信技术三大种类。其中，频分多路通信系统不需要严格同步，设备比较简单，但对信道的线性要求高，否则会产生较严重的非线性互调干扰；时分多路通信系统对信道的线性要求较低，但需要有精度高的同步系统；码分多路通信系统抗窄频带干扰能力强，保密性强，各路的连接、变换较灵活，但电路较复杂并且也需要有精度高的同步系统。
综上，现有技术中的各种多路通信技术都存在各自的优点与不足，因此现有待于研发出一种克服上述技术各自明显缺陷的综合性多路通信技术。
【发明内容】
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置。
本发明提出的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置包括至少两个数据收发模块、总控模块以及电源模块，所述数据收发模块收发300MHz-3GHz全频段中子频段的无线数据，所述数据收发模块包括天线、滤波电路、无线收发芯片以及微处理器，所述总控模块包括总控处理器、GPS组件以及存储器，其中，所述总控处理器根据所述存储器预存指令或外部指令向所述微处理器发送控制指令；基于所述控制指令，所述无线收发芯片通过所述滤波电路设置所述子频段的数值，所述数据收发模块通过所述天线发送或接收相应频段的无线数据；所述总控处理器将时钟数据、所述GPS组件采集的地理信息数据插入来自所述数据收发模块的无线数据中形成文本文件，所述存储器存储所述文本文件。
本发明提出的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置采用全频段多路同时通信系统架构，即多路收发、多路控制、数据处理框架式设计，可同时多路、多频率段无线信号同时传输，频率范围从300MHz至3GHz；同时，本发明将RSSI、GPS、时间等信息有效整合，实现针对不同信道环境选择性、针对性进行数据通信，解决了现有通信装置频段单一、频段窄、多路难的问题，能实现多路同时通信，提高通信能力，具有明显的技术优势。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置结构图。
图2为本发明一实施例的数据收发模块结构图。
图3为本发明一实施例的总控模块结构图。
图4为本发明一实施例的六频段多路同时通信装置结构图。
图5为本发明一实施例的12V-5V电源转换电路。
图6为本发明一实施例的12V-3.3V电源转换电路。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
本发明提供一种300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，如图1所示，本发明提供的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置的系统架构主要包括数据收发模块(第一数据收发模块110、第二数据收发模块120等）、总控模块200以及电源模块300，其中总控模块200根据外部指令或内部指令、通过数据收发模块接收或发送信号，其中，所述300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置包括至少两个数据收发模块。
其中，本发明将300MHz-3GHz频率分成多个频率段，每个所述数据收发模块负责收发一个子频段的无线数据。如图2所示，以第一数据收发模块110为例，第一数据收发模块110包括天线111、滤波电路112、无线收发芯片113以及微处理器114。其余数据收发模块结构与第一数据收发模块110结构相同。
如图3所示，总控模块200包括总控处理器201、GPS组件202以及存储器203。以总控模块200与其中一个数据收发模块通信为例，其中，总控处理器201根据存储器203预存指令或外部指令向微处理器114发送控制指令；基于所述控制指令，无线收发芯片113通过滤波电路112设置所述子频段的数值，数据收发模块110通过天线111发送或接收相应频段的无线数据；总控处理器201将时钟数据、GPS组件202采集的地理信息数据插入所述来自数据收发模块110的无线数据中形成文本文件，并由存储器203存储所述文本文件。
在一优选实施例中，所述数据收发模块的个数为六，将300MHz-3GHz划分为相应的六个子频段：300MHz-400MHz、400MHz-600MHz、600MHz-800MHz、800MHz-1GHz、1GHz-2GHz、2GHz-3GHz。系统通过总线控制数据收发模块实现频率设定、无线通道选择或组合、数据同时收发存储，结构图如图4所示。
优选地，总控处理器201包括型号为STM32F103RF的处理芯片。总控处理器201通过USART方式与GPS组件202数据连接；存储器203可优选采用TF（Trans Flash Card）存储卡。
总控处理器201一方面可以根据存储器203中的预存指令或外部指令向所述数据收发模块的微处理器发送控制指令；另一方面，基于所述控制指令，所述数据收发模块的所述无线收发芯片通过所述滤波电路设置所述子频段的数值，所述数据收发模块通过所述天线发送或接收相应频段的无线数据。
具体地，总控模块200将由所述数据收发模块接收的无线数据、由GPS组件202获取的地理坐标信息数据、总控模块200处理芯片获取的RTC时钟数据融合，具体地，将所述RTC时钟数据、所述地理坐标信息数据插入来自所述数据收发模块的无线数据中形成文本文件，并由存储器203存储所述文本文件。
存储器203可使用FATFS(File Allocation Table File System，文件管理系统)通过SPI（Sales Performance International）接口管理TF存储卡，将数据以文本文件方式储存到TF存储卡上。
总控模块200将接收的无线数据转化成ASCII码值存入缓存。GPS组件202获取的地理坐标信息数据由USART串口接收端口接受并提取出地理坐标信息、日期数据等关键字插入到接收到的无线数据缓存中。
总控模块200处理芯片获取的RTC时钟数据运算由RTC中断产生秒中断，由RTC的32位计数器CRC_DR记录产生的秒数，即每一秒钟CRC_DR将自动加1，在这个基础上数据接受处理器以一个基准作为时间原点（以2000年1月1日0时0分0秒为时间原点），CRC_DR寄存器内的值是以时间原点为起点所过去的秒数。因此时间原点加上已过去的时间，即为当前时间。将当前时间日期信息由串口输入数据接受处理器，通过当前时间到减去时间原点，所得的差值换算成秒，再写入到CRC_DR寄存器中，完成时间初始的设定。命令和数据处理器有自带RTC掉电保护功能，再没有外部供电的情况下，RTC能正常工作，所以在通过串口设定当前时间后，可不需要每次上电对时间设定。命令和数据处理器除了能自动计算时间外还能RTC产生秒中断，即每一秒钟产生一次中断，因此能实时的将秒标志插入到RSSI值存储缓存中，而不需要通过查询的方式获得时间。秒标志的作用是用于指示当前无线数据接收的时间，便于多个设备接收无线数据后，用于数据分析时作为同步标志。
总控模块200为了便于数据导入Windows操作系统中进行数据分析，总控模块200嵌入FATFS文件管理系统，通过SPI1端口驱动TF存储卡并对TF存储卡进行存储管理。FATFS是一款完全免费开源的FAT文件系统模块，专门为小型嵌入式系统设计，使用标准C语言编写，完全独立于I/O层，TF存储卡透过DiskIO.c（I/O模块以及SPI驱动接口）与FATFS连接，使得FATFS能有效管理TF存储卡。
总控模块200在无线数据接受缓存存满后，将通过FATFS文件管理系统将缓存内的数据以每小时为时间单位存储成文件形式储存到TF卡中。
电源模块300由12V电池供电，12V接入后经电源电路分成5V电源和3.3V电源部分，5V供电主要为GPS组件202供电,其主要由三端稳压器组成;3.3V供电为其他部分供电,其主要由降压稳压芯片组成。12V转5V电路主要由7805三端稳压器组成，具体结构如图5所述；12V转3.3V电路主要由MP1482降压稳压芯片组成，具体电路结构如图6所示。
以315MHz和433MHz频率通信为例，系统上电后，各部分初始化完成后，总控模块200向两个数据收发模块发出设定315MHz和433MHz命令，所述两个数据收发模块分别在其无线收发芯片设定315MHz无线通道以及433MHz无线通道。同时通过315MHz无线通道发送设置命令，接收终端设备将接受设置命令并完成同频道设定。设置完成后总控模块200将数据传送到数据收发模块，数据收发模块将数据通过315MHz无线通道和433MHz无线通道发送出去。接收终端将315MHz无线通道和433MHz无线通道接收到的数据通过总线传输到总控模块200并将数据融合处理后存储至存储器203中。
本发明提出的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置采用全频段多路同时通信系统架构，即多路收发、多路控制、数据处理框架式设计，可同时多路、多频率段无线信号同时传输，频率范围从300MHz至3GHz；同时，本发明将RSSI、GPS、时间等信息有效整合，实现针对不同信道环境选择性、针对性进行数据通信。
本发明针对宽频段的通信装置解决了现有通信装置频段单一、频段窄、多路难的问题，通过采用分频段实现300MHz-3GHz宽带收发，该技术不但可以解决宽带收发问题，还能实现多路同时通信，提高通信能力，具有明显的技术优势。
基于本发明的通信装置已在静态环境下进行过30天连续测试以及移动环境下点对点测试，该装置通信稳定，能实现315MHz、433MHz、470MHz、915MHz、2.4GHz等多路同时通信。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，包括至少两个数据收发模块、总控模块以及电源模块，所述数据收发模块收发300MHz-3GHz全频段中子频段的无线数据，所述数据收发模块包括天线、滤波电路、无线收发芯片以及微处理器，所述总控模块包括总控处理器、GPS组件以及存储器，其中，所述总控处理器根据所述存储器预存指令或外部指令向所述微处理器发送控制指令；基于所述控制指令，所述无线收发芯片通过所述滤波电路设置所述子频段的数值，所述数据收发模块通过所述天线发送或接收相应频段的无线数据；所述总控处理器将时钟数据、所述GPS组件采集的地理信息数据插入来自所述数据收发模块的无线数据中形成文本文件，所述存储器存储所述文本文件。
2.根据权利要求1所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述数据收发模块的个数为六，所述子频段分别为：300MHz-400MHz、400MHz-600MHz、600MHz-800MHz、800MHz-1GHz、1GHz-2GHz、2GHz-3GHz。
3.根据权利要求1所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述微处理器与所述总控处理器通过数据总线进行数据交互。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述总控处理器包括STM32F103RF型芯片。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述存储器为TF存储卡。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述总控处理器通过USART方式与所述GPS组件进行数据交互。
7.根据权利要求5所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述总控处理器内嵌FATFS文件管理系统，所述总控处理器通过SPI端口驱动所述存储器进行存储。
8.根据权利要求1所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述电源模块包括用于为所述GPS组件供电的12V-5V的转换电路。
9.根据权利要求1所述的300MHz-3GHz全频段多路同时通信装置，其特征在于，所述电源模块包括用于为所述总控处理器供电的12V-3.3V的转换电路。
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