CN103619076A

CN103619076A - 能自组网的多功能腕式通信设备

Info

Publication number: CN103619076A
Application number: CN201310683901.0A
Authority: CN
Inventors: 邱云周; 王诗成; 梁婷婷; 吕建飞; 宋勇; 李宝清; 袁晓兵
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明提供一种能自组网的多功能腕式通信设备。所述能自组网的多功能腕式通信设备呈腕式，且至少包括：用于方位定向的电子罗盘；配置有微带天线的无线传输模块；与所述电子罗盘及无线传输模块相连接的处理控制模块以及连接所述处理控制模块的人机交互模块等；其中，所述处理控制模块用于基于电子罗盘的方位信及息佩戴者的相关路线信息来为所述佩戴者导航、以及还用于基于自主网协议来处理相关通信信息，以便通过所述无线传输模块来与其他能自组网的多功能腕式通信设备进行通信。本发明的设备可实现设备之间的自组网，且佩戴方便，能适用于高原、山地、森林、海岛、地下、荒漠等野外复杂环境的科研考察、旅游探险、深井作业、抢险救灾、军事侦察、反恐侦察等野外作业人员之间的通信。

Description

能自组网的多功能腕式通信设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种能自组网的多功能腕式通信设备。

背景技术

当前，无线网络通信技术已获得广泛应用，手机、IPAD等无线通信设备已非常普及，但是，这些移动通信设备必须在无线网络信号覆盖的区域才能工作，而且，这些移动通信设备之间的通信都要通过基站，甚至中继设备来中转，无法直接进行通信，因此，在偏远的高原、山地、海岛、荒漠、森林及地下等没有无线信号的环境中，这些移动通信设备就无用武之地了。

此外，作为小众群体所使用的对讲机，虽然可以实现设备之间的直接通信，但其功能单一，一般只具有通信功能，而且对讲机需要手持使用，个体较大。虽然也有一些改进的产品，例如，在申请号为201110367881.7的中国专利文献中公开了一种对讲机，该对讲机本体的背面设置有凸块，凸块上有可以让固定带通过的通孔，由此通过固定带可将对讲机固定在使用者的胳膊上，方便使用及携带。再例如，在申请号为201210154102.X的中国专利文献中，公开了一种可打电话的对讲机，该对讲机包括通用主机和多个分机，通用主机可以控制多个分机，并切换分机之间的内部通话，分机可以进行拨号呼叫；又例如，在申请号为201210208736.9的中国专利文献中公开了一种新型对讲机，该对讲机配置有音乐播放器、GPS定位装置和蓄电装置，壳体上设置有LED灯，该对讲机集通讯、音乐播放、定位及照明功能于一体，给使用者带来极大便利。然而，现有的对讲机仍然难以应用在高原、山地、森林、海岛、地下、荒漠等野外复杂环境的科研考察、旅游探险、深井作业、抢险救灾、军事侦察、反恐侦察等野外作业中。

因此，迫切需要一种能在特殊环境、特殊用途下携带及使用方便的通信设备，以满足相关野外作业人员的需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于特殊环境的能自组网的多功能腕式通信设备。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种能自组网的多功能腕式通信设备，其呈腕式，且至少包括：

用于方位定向的电子罗盘；

无线传输模块，其配置有微带天线；

与所述电子罗盘及无线传输模块相连接的处理控制模块，用于基于电子罗盘的方位信息及佩戴者的相关路线信息来为所述佩戴者导航、以及还用于基于自主网协议来处理相关通信信息，以便通过所述无线传输模块来与其他能自组网的多功能腕式通信设备进行通信；

连接所述处理控制模块的人机交互模块。

优选地，所述自组网协议包括非中心自组网协议。

优选地，所述无线传输模块包括基于宽带扩频通信的基带处理电路及连接所述基带处理电路的射频收发电路；更为优选地，所述射频收发电路基于零中频来构建；更为优选地，所述基带处理电路与射频收发电路一体封装。

优选地，所述能自组网的多功能腕式通信设备还包括：与所述处理控制模块连接的传感模块；更为优选地，所述传感模块至少包括：MEMS温湿度传感器及MEMS气压传感器等。

优选地，所述能自组网的多功能腕式通信设备还包括：与所述处理控制模块连接的GPS/北斗模块。

优选地，所述人机交互模块包括语音输入输出单元。

优选地，所述能自组网的多功能腕式通信设备的外壳一体成型。

如上所述，本发明的能自组网的多功能腕式通信设备，具有以下有益效果：能实现与周围设备的自组网，且佩戴方便，能适用于高原、山地、森林、海岛、地下、荒漠等野外复杂环境的科研考察、旅游探险、深井作业、抢险救灾、军事侦察、反恐侦察等野外作业人员之间的通信。

附图说明

图1显示为本发明的能自组网的多功能腕式通信设备外形示意图。

图2显示为本发明的能自组网的多功能腕式通信设备的结构示意图。

图3显示为本发明的能自组网的多功能腕式通信设备的无线传输模块结构示意图。

图4a及4b显示为多个本发明的能自组网的多功能腕式通信设备的自组网示意图。

元件标号说明

1 多功能腕式通信设备

11 电子罗盘

12 无线传输模块

13 处理控制模块

14 人机交互模块

15 传感模块

16 GPS/北斗模块

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4b。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种能自组网的多功能腕式通信设备。所述多功能腕式通信设备1呈腕式，可便于使用者的佩戴；优选地，其外壳采用诸如电镀铝等一体成型，由此可抗物理撞击，而且，具有耐气压性能和耐水压性能，可满足高原、山地、森林、海岛、水下及掩体等野外复杂环境下的使用。

所述多功能腕式通信设备1至少包括：电子罗盘11、无线传输模块12、处理控制模块13、以及人机交互模块14。

所述电子罗盘11用于方位定向。

所述无线传输模块12配置有微带天线，用于与其他多功能腕式通信设备1进行信息的收发。

其中，所述无线传输模块12包括基带处理电路（DSSS ASIC）和射频收发电路（CMOSRFIC），如图3所示。其中，所述基带处理电路采用宽带扩频通信体制进行设计，由此可具有较强的抗干扰、抗截获、抗多径能力及传输性能，所述基带处理电路的内部结构如图3所示，在此不再予以详述。优选地，所述基带处理电路采用能实现基带功能电路的专用集成电路，由此可有效提高基带电路的微型化和低功耗；所述射频收发电路采用零中频方案，其包括模数转换（AD）电路、数模转换（DA）电路、直接上变频链路、零中频接收电路及频率合成电路等，具体如图3所示，优选地，所述射频收发电路采用CMOS工艺单片集成设计，可有效提高射频功能电路的集成度；同时与所述基带处理电路单片一体封装，以此实现整体的小型化和低功耗。

所述处理控制模块13与所述电子罗盘11、无线传输模块12及人机交互模块14相连接，用于基于电子罗盘11方位信息及佩戴者的相关路线信息来为所述佩戴者导航，还用于基于自主网协议来处理相关通信信息，以便通过所述无线传输模块12来与其他能自组网的多功能腕式通信设备进行通信，还用于处理人机交互信息等。

其中，自主网协议可包括任何一种能实现多设备之间自组网的通信协议，优选地，包括但不限于：非中心自组网协议，通过动静态智能MAC协议的合理设计，可有效提高网络系统的鲁棒性、抗毁性、频率效率和能量效率。其中，所述多功能腕式通信设备1与其他多功能腕式通信设备的自组网过程容后陈述。

其中，所述处理控制模块13的基于电子罗盘11方位信息及佩戴者的相关路线信息来导航的具体过程为：所述处理控制模块13先基于电子罗盘11的多次方位信息来计算佩戴者的运动速度，并基于预存的路线信息，利用三维电子罗盘的方位指向，来自动调整运动轨迹方向，由此可实现运动导向。

优选地，所述处理控制模块13采用嵌入式系统，可基于微处理器等来构建。

所述人机交互模块14连接所述处理控制模块13，用于供佩戴者输入信息以及将信息显示给所述佩戴者。

优选地，所述人机交互模块14可包括语音输入输出电路，信息显示屏及控制按键等。

优选地，所述多功能腕式通信设备1还可包括：与所述处理控制模块13连接的传感模块15及GPS/北斗模块16等，如图2所示。

其中，所述传感模块15可包括任何能感测环境信息的传感器，优选地，包括但不限于：MEMS温湿度传感器及MEMS气压传感器等。

其中，GPS/北斗模块16可实现定位和授时功能，通过和三维电子罗盘组合，所述处理控制模块13可获取多功能腕式通信设备1当前的定位坐标和方位指向，通过设置或预存线路点坐标，实现线路点的追踪导航；当无GPS/北斗信号时，所述处理控制模块13通过计算多功能腕式通信设备1的运动速度及预存位置信息，利用三维电子罗盘的方位指向，自动调整运动轨迹方向，实现运动导向。

由上所述可见，所述处理控制模块13可完成移动自组网协议处理、运动导向及轨迹导航（即定位导航）、语音编解码、环境信息处理、时间设置等应用功能。

以下将以图4a中4个多功能腕式通信设备，即设备1、设备2、设备3及设备4为例来详述本发明的多功能腕式通信设备的自组网过程：

如图4b所示，设备1至4均采用动静态智能MAC协议，每一设备预先分配收发工作时隙，收发时隙之外均为休眠态，以此节能，为保证可靠通信，接收时隙两端均预留保护时隙，平时所有设备均处于休眠和定期值守模式，每n个超帧周期所有设备均按时隙进入值守侦听状态。例如，当设备1需要通信时，人工触发进入发射模式，呼叫唤醒系统内周围设备2、设备3进入网络互联状态，而设备4因不在设备1通信范围内，继续休眠，通话结束则人工挂断，进入下一轮休眠、值守态。当GPS/北斗有效时，设备的超帧信标帧以秒脉冲为基准；否则以发起通信的设备的本地时间为时间基准；设备2、3、4各自作为通信发起设备时的工作过程与设备1相同或相似，具体可参见图4b，在此不再详述。可见，多个多功能腕式通信设备之间基于非中心移动自组网协议，在通信能力范围均可互相进行通信，且不需要通过基站或中继点转发。

综上所述，本发明的能自组网的多功能腕式通信设备集成多种功能于一体，提供特殊环境下的无线互联通信、环境信息测量、定位导航、时间显示等应用，采用腕式手表形态设计，携行使用方便；基于微型低功耗MEMS温湿度传感器、气压传感器设计，可获取环境温湿度及大气压信息；通过GPS/北斗模块和三维电子罗盘组合设计，实现各种条件下的运动导向和轨迹导航功能；基于宽带扩频通信方式，解决了复杂环境多径衰减严重、抗干扰和抗截获等传输问题；采用专用ASIC集成电路设计和CMOS工艺集成电路设计，并进行一体封装，有效提高了设备的微型化和低功耗水平；采用非中心动静态混合MAC协议设计，便于实现网络系统内设备间的信息互联互通，降低了设备能耗，提高了灵活性、可靠性及频谱利用率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于，所述能自组网的多功能腕式通信设备呈腕式，且至少包括：

用于方位定向的电子罗盘；

无线传输模块，其配置有微带天线；

连接所述处理控制模块的人机交互模块。

2.根据权利要求1所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述自组网协议为非中心自组网协议。

3.根据权利要求1所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述无线传输模块包括基于宽带扩频通信的基带处理电路及连接所述基带处理电路的射频收发电路。

4.根据权利要求3所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述射频收发电路基于零中频来构建。

5.根据权利要求3所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述基带处理电路与射频收发电路一体封装。

6.根据权利要求1所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于还包括：与所述处理控制模块连接的传感模块。

7.根据权利要求6所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述传感模块至少包括：MEMS温湿度传感器及MEMS气压传感器。

8.根据权利要求1所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于还包括：与所述处理控制模块连接的GPS/北斗模块。

9.根据权利要求1所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述人机交互模块包括语音输入输出单元。

10.根据权利要求1所述的能自组网的多功能腕式通信设备，其特征在于：所述能自组网的多功能腕式通信设备的外壳一体成型。