CN107911805A - 一种信息传输系统 - Google Patents

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CN107911805A CN201711096274.5A CN201711096274A CN107911805A CN 107911805 A CN107911805 A CN 107911805A CN 201711096274 A CN201711096274 A CN 201711096274A CN 107911805 A CN107911805 A CN 107911805A
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王书凯
周锦源
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Shenzhen Three Party Marine Exploration Technology Research Institute
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Shenzhen Three Party Marine Exploration Technology Research Institute
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Abstract

本发明提供一种信息传输系统，包括主控模块，以及分别由主控模块驱动控制的通信无线路由、通信模块、信息采集模块、定位模块和电源模块；5G无线路由通过主控模块上的接口连接于主控模块；5G通信模块通过主控模块上的USB接口连接于主控模块；信息采集模块通过主控模块上的CAN总线接口将主控模块与CAN总线相连获取内部信息、发送相关控制指令；并通过USB接口将主控模块与空气温湿传感器以及风速风向传感器相连接采集外部环境信息；定位模块使用串口与主控模块相连接。本发明的系统能够更好得实现无线网络中的单元与单元、单元与控制站、单元与互联网之间的通信，满足用户对无线视频传输结构域功能等多方面的需求。

Description

一种信息传输系统
技术领域
本发明涉及信息传输系统。
背景技术
随着5G网络和无线通信技术的快速发展，用户对无线视频传输的功能、通信方式、通信质量等多方面提出了更高的要求，希望实现无线视频的通信质量、更快的通信速度以及多种网络的接入和融合。
目前，无线视频传输为基础构建的硬件系统与结构主要包括主控模板、蓝牙或者WiFi模块、3G/4G网络通信模块、语音模块、显示模块等。按照约定的通信协议和标准，实现点对点的视频信息交互。但是，当前的无线视频传输在体系结构与通信等方面存在相关问题不能满足人们的需求。在体系结构方面，为满足多功能的用户体验，硬件体系与结构将变得越来越复杂，而且各模块之间协作机制差。在通信方面，由于多种网络共存，其中包括基于 IEEE 802.11a/b/n/p标准协议的WLAN、2G/3G通信网络、LTE以及卫星通信等网络，这些网络在无线视频传输通信中使用不同的标准与协议，在数据处理和网络的融合不够完善，影响系统运行效率。其次，使用蓝牙或者WiFi模块与用户移动终端通信，其通信方式工作在不授权的频段，通信链路相对脆弱。无线网中，由基站作为自组网中接入互联网的无线接入点(AP，Wireless Access Point),将视频以及位置信息上传至移动互联网并发布相关信息，改无线传输协作通信模型将需要大量的RSU(RSU，是Road Side Unit的英文缩写，直译就是路侧单元的意思，是ETC系统中，安装在路侧，采用 DSRC(Dedicated Short RangeCommunication)技术，与车载单元(OBU，On Board Unit专用短程通信技术)进行通讯，实现车辆身份识别，电子扣分的装置。)作为支撑，从而增加了建设的成本和能源消耗。
发明内容
本发明针对目前信息传输系统的上述不足，提供一种信息传输系统，是一种基于5G网络的无人船/水面多用途机器人信息传输系统。
本发明为实现其发明目的所采用的技术方案是：一种信息传输系统，包括主控模块，以及分别由主控模块驱动控制的通信无线路由、通信模块、信息采集模块、定位模块和电源模块；所述的通信无线路由为5G无线路由，所述的5G无线路由通过主控模块上的接口连接于主控模块；所述的通信模块为 5G通信模块，所述的5G通信模块通过主控模块上的USB接口连接于主控模块；所述的信息采集模块包括空气温湿传感器和风速风向传感器，所述的信息采集模块通过主控模块上的CAN总线接口将主控模块与CAN总线相连获取内部信息、发送相关控制指令；并通过USB接口将主控模块与空气温湿传感器以及风速风向传感器相连接采集外部环境信息；所述的定位模块使用串口与主控模块相连接，通过GPS天线接入卫星网络，提供地理位置信息，实施定位；所述的电源模块通过主控模块上的电源接口与主控模块相连，为各个模块供电。
本发明的系统能够更好得实现无线网络中的单元与单元、单元与控制站、单元与互联网之间的通信，满足用户对无线视频传输结构域功能等多方面的需求
进一步的，上述的信息传输系统中：所述的5G无线路由模块与5G通信模块构成一个多网卡硬件通信结构。
进一步的，上述的信息传输系统中：所述5G无线路由是工作在2.4Hz 频段，支持IEEE 820.11ac标准协议路由器。
进一步的，上述的信息传输系统中：所述的5G通信模块基于D2D运行 Ad Hoc网络运行模式，实施自组网通信，并通过邻近的5G基站或者已连接 5G网络的OBU、5G移动终端多渠道接入移动互联网。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。
附图说明
图1是本发明信息传输系统中站点内方框图。
图2是本发明信息传输系统结构框图。
具体实施方式
本实施例是基于5G网络的无人船/水面多用途机器人信息传输系统，如图2所示，各无人船、水面多用途机器人等收集信息由5G互联网与分布设置的数据控制中心、控制终端进行互动通信。
如图1所示为各无人船、水面多用途机器人或者其它站点上的通信站中的通信系统的结构框图。信息传输系统包括主控模块，以及分别由主控模块驱动控制的5G无线路由、5G通信模块、信息采集模块、定位模块和电源模块。
5G无线路由通过主控模块上的接口连接于主控模块；5G通信模块通过主控模块上的USB接口连接于主控模块；信息采集与控制模块通过主控模块上的CAN总线接口将主控模块与CAN总线相连获取内部信息、发送相关控制指令；并通过USB接口将主控模块与空气温湿传感器以及风速风向传感器相连接采集外部环境信息；定位模块使用串口与主控模块相连接，通过GPS天线接入卫星网络，提供地理位置信息，实施定位；电源模块通过主控模块上的电源接口与主控模块相连，为各个模块供电。根据需要电源模块输出3VDC、 3.3VDC和5VDC电压的电源。
主控模块作为OBU(On board Unit车载单元这里泛指各站点)的控制核心，为各个功能模块提供多种类型接口，并对相关数据进行处理。主控模块采用基于Xilinx 7架构的Virtex-7芯片的FPGA开发板，具有优越的处理性能与网络通信性能。通过嵌入操作系统搭建软件平台，实现各功能模块协调机制的有效运行以及各种异构网络之间无缝的信息交互。
5G无线路由选用RTL8192DU双频无线2.4G+5G模块双通道无线路由，接到FPGA开发板接口上，支持IEEE 802.11ac标准协议，可运行AP模式，建立站内无线WiFi局域网与用户移动终端实时通信。通过Virtex-7芯片的处理，通信5G无线路由与5G通信模块之间建立双网卡结构的交互机制，与信息采集模块、定位模块之间建立是信息与控制信息在车内局域网传输的协作通信机制，具有较好的抗干扰能力和通信质量。
5G通信模块将5G通信技术有效得应用于车联网通信中，使用TCP/IP协议。5G通信模块通过在D2D(Device-to-Device终端直连)模式与蜂窝模式之间灵活切换，最大化地提高了车联网无线通信系统的性能。当5G通信模块运行在D2D模式时，可以基于单跳或者多跳D2D组建Ad Hoc网络(AdHoc网络是一个没有有线基础设施支持的移动网络。在AdHoc网络中，所有的节点都是由移动主机构成的)，实现高效的自组网通信，改变了当前基于IEEE802.11ac标准协议，信号的工作频段为5.86-5.92GHz的自组网通信方式，同时也满足了低时延、高可靠性的通信需求。当5G通信模块运行蜂窝模式时，可以通过临近的基站、5G移动终端以及5G车载单元OBU多渠道接入车载移动互联网。
信息采集模块采集站内信息，如设备(船、车)油量、速度、电瓶电压、本次行驶路程和时间、故障信息、空气温湿度和气象信息，另外还有相机或者摄像机采集的视频图像。CAN总线协议的分析，Virtex-7芯片通过CAN总线接口从总线实时获取内部信息，并通过CAN总线发送相关的控制指令，这些控制命令是通过5G互联网接收分布于各处的控制终端或者数据中心的控制信号。其次，主控模块从USB接口接受空气温湿度传感器和风力风速传感器采集的数据信息进行处理，设置温度以及风力达道的阈值，当超过该阈值时，会自动地开窗并向用户发出警报。
定位模块采用GPS模块进行卫星定位，通过ZD-GAACZ-H型号的GPS天线接入卫星网络，获取所在的地理位置、行驶方向相关的数据包，通过串口1 传到Virtex-7芯片，对数据包进行解析，实施定位于导航，其中定位的精度小于2m。
电源模块主要用于对主控模块以及各个功能模块供电。例如Virtex-7开发板使用12V电源，传感器使用5V电源。电源模块配有蓄电池，可以作为备用电源。
在站内网，OBU1的通信5G无线路由工作在AP通信模式下，建立艇内无线WiFi局域网，艇1的移动终端接入该局域网实时获取视频等的信息，并发送相关控制指令。在控制站1的移动终端上可以实现遥控、一键控制、无线定位等多种功能，从而满足用户的多功能体验。
在艇与艇组网中，5G通信模块基于D2D技术运行Ad Hoc网络模式，直接与邻近的艇载单元OBU2的5G通信模块进行数据传输，然后经过通信5G无线路由与5G通信模块的双网卡硬件通信结构的协作机制，将数据通过艇内局域网传输到控制站2的移动终端，实现了自组网中的单元1与单元2低时延、高可靠性通信。
在艇载移动互联网中，假设艇1和5G移动终端已经接到5G通信网络。当艇2需要接入互联网与管理中心进行信息交互时，除了可以直接通过5G基站接入，艇2还可以以利用5G通信模块基于D2D的通信方式，通过自组网中的艇1以及5G移动终端快速接入，从而实现了5G艇载单元多渠道接入互联网。
如图2所示，各站就是艇与艇组网中与5G互联网与数据中心和分布的控制终端实现通信，在各艇上具有以AP的方式连接各信息采集装置，如摄像机、照相机等采集信息装置和空气温湿传感器、风速风向传感器，其它传感器如设备(船、车)油量、速度、电瓶电压、本次行驶路程和时间、故障信息、空气温湿度和气象信息。摄像机、照相机等可以通过5G互联网接受分布于各地的控制终端的控制，将采集到的数据图像信号利用5G互联网上传数据中心。
通过上述实施例可以看出，本发明能够实现无线WiFi局域网、自组网、移动互联网等多种网络的介入，以及实现单元与单元间、单元与控制端、单元与移动互联网的“三网融合”，最终实现在单元与单元间、单元与控制端、单元与移动互联网的之间无缝切换与信息交互，使在高速移动场景下获得更好的性能，网络的融合更加完善。

Claims (4)

1.一种信息传输系统，包括主控模块，以及分别由主控模块驱动控制的通信无线路由、通信模块、信息采集模块、定位模块和电源模块；其特征在于：
所述的通信无线路由为5G无线路由，所述的5G无线路由通过主控模块上的接口连接于主控模块；
所述的通信模块为5G通信模块，所述的5G通信模块通过主控模块上的USB接口连接于主控模块；
所述的信息采集模块包括空气温湿传感器和风速风向传感器，所述的信息采集模块通过主控模块上的CAN总线接口将主控模块与CAN总线相连获取内部信息、发送相关控制指令；并通过USB接口将主控模块与空气温湿传感器以及风速风向传感器相连接采集外部环境信息；
所述的定位模块使用串口与主控模块相连接，通过GPS天线接入卫星网络，提供地理位置信息，实施定位；
所述的电源模块通过主控模块上的电源接口与主控模块相连，为各个模块供电。
2.根据权利要求1所述的信息传输系统，其特征在于：所述的5G无线路由模块与5G通信模块构成一个多网卡硬件通信结构。
3.根据权利要求1所述的信息传输系统，其特征在于：所述5G无线路由是工作在2.4Hz频段，支持IEEE 820.11ac标准协议路由器。
4.根据权利要求1所述的信息传输系统，其特征在于：所述的5G通信模块基于D2D运行Ad Hoc网络运行模式，实施自组网通信，并通过邻近的5G基站或者已连接5G网络的OBU、5G移动终端多渠道接入移动互联网。
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