CN108234372A - 一种带测距功能的多调制高速无线传输系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带测距功能的多调制高速无线传输系统及其工作方法，包括两台单片机，每台单片机均连接一个射频芯片，数据传输双方的位置均安装有一台单片机和与其连接的射频芯片，在射频芯片中预设本次数据传输的波特率；信号接收模块接收外部数据，存储至环形缓冲区存储串口；通过安装于数据传输双方位置的单片机和射频芯片测量数据传输双方的距离，信号调制模块根据双方的距离选择相应的调制方式；环形缓冲区存储串口通过射频芯片将外部数据发送至数据接收端。本发明的技术方案实现任意大小数据的高速无线连续传输，使用多种调制方式适应使用环境，实时对通信链路进行检测。

Description

一种带测距功能的多调制高速无线传输系统及其工作方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种带测距功能的多调制高速无线传输系统及其工作方法。

背景技术

1、目前市面上存在的大多数2.4G无线通信模块多为半双工，需要用户在发送/接收时进行等待，待发送/接收完毕后才能进行接收/发送操作，不能实现连续传输。

2、2.4G无线通信模块不能实现距离测量。

3、2.4G无线通信模块只能使用单一的调制方式进行通讯。

4、2.4G无线通信模块无法对空中的干扰信号进行检测。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种带测距功能的多调制高速无线传输系统及其工作方法，实现任意大小数据的高速无线连续传输，使用多种调制方式适应使用环境，实时对通信链路进行检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种带测距功能的多调制高速无线传输系统，包括两台单片机，每台单片机均连接一个射频芯片，数据传输双方的位置均安装有一台单片机和与其连接的射频芯片，单片机包括环形缓冲区存储串口，射频芯片包括与环形缓冲区存储串口连接的信号接收模块和信号调制模块，与信号调制模块连接的信道活动检测模块，与信道活动检测模块连接的信号输出模块。

进一步的，无线传输系统还包括与信道活动检测模块连接的模拟信号发生器，上述的模拟信号发生器用于测量不同环境和不同调制模式下过滤干扰信号的阈值。

一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，应用上述的带测距功能的多调制高速无线传输系统，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：在射频芯片中预设本次数据传输的波特率；

步骤2：信号接收模块接收外部数据，存储至环形缓冲区存储串口；

步骤:3：通过安装于数据传输双方位置的单片机和射频芯片测量数据传输双方的距离，信号调制模块根据双方的距离选择相应的调制方式；

步骤4：环形缓冲区存储串口通过射频芯片将外部数据发送至数据接收端。

进一步的，上述的环形缓冲区存储串口包括一个读指针和一个写指针，读指针指向环形缓冲区存储串口可读部分，写指针指向环形缓冲区存储串口可写部分，当有数据写入时，读指针位置不变，写指针不断加一。

进一步的，数据传输过程中，若环形缓冲区存储串口内存有数据，则按照先进先出原则，每隔一定时间取出一段数据，通过射频芯片使用大于波特率的空中速率将数据发出，读指针不断加一，直到与写指针重合，数据发送结束。

进一步的，步骤3所述的调制方式包括LORA调制方式、FLRC调制方式和GFSK调制方式，数据传输双方的距离在500米以内选用GFSK调制方式，500米到1公里选用FLRC调制方式，1公里到3公里选用LORA调制方式。

进一步的，步骤3中所述的射频芯片还可以根据预设的波特率选择相应的调制方式，当波特率为115200及以下时选用LORA调制方式，当波特率为115200至460800时选用FLRC调制方式，当波特率为460800至921600时选用GFSK调制方式。

进一步的，在射频芯片向无线数据接收端发送数据之前先检测干扰信号，检测干扰信号包括以下步骤：

步骤201：设定不同调制模式下的干扰阈值；

步骤202：射频芯片中的信道活动检测模块(CAD)从射频芯片中读取RSSI值，计算当前空中的干扰信号强度；

步骤203：当干扰信号强度小于当前调制模式下的干扰阈值时，信道活动检测模块通知环形缓冲区存储串口开始传输数据。

进一步的，步骤3中测量数据传输双方的距离包括以下步骤：

步骤301：在数据传输双方的位置均安装一个设有环形缓冲区存储串口的单片机和一个射频芯片；

步骤302：定义数据发送方的单片机和射频芯片为主机，数据接收方的单片机和射频芯片为从机；

步骤303：主机向从机发送测距请求信号，然后进入信号接收状态并开始计时；

步骤304：从机接收到主机发送的测距请求后，立刻向主机发送测距应答信号；

步骤305：主机接收到测距应答信号后停止计时，记主机的计时时间为数据飞行时间；

步骤306：单片机通过数据飞行时间计算数据传输双方的距离，并输出至环形缓冲区存储串口。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明实现了任意大小数据的无线连续传输，用户使用时不需等待数据发送完成，也没有数据量的限制，在当前的波特率下传输时，射频的空中速率大于波特率的速度，所以按照当前波特率输入的数据量，射频都能按照超过当前的波特率的空中速率将数据发送出去，数据不会累计，实现任意大小的数据传输。

本发明在无线传输系统中集成了三种调制方式，对不同通信环境下的适应性更强。

本发明针对不同调制方式设定不同干扰阈值，提高了系统的通信效率。

本发明在无线传输系统的基础上增加了测距功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的无线测距流程示意图。

图3为本发明的环形缓冲区存储串口结构示意图。

具体实施方式

参照附图1-3，对本发明的实施方式做具体的说明。

本实施例采用低功耗M3核单片机作为主控芯片，搭配2.4G射频芯片实现高速连传和距离测量。

一种带测距功能的多调制高速无线传输系统，包括两台单片机，每台单片机均连接一个射频芯片，数据传输双方的位置均安装有一台单片机和与其连接的射频芯片，单片机包括环形缓冲区存储串口，射频芯片包括与环形缓冲区存储串口连接的信号接收模块和信号调制模块，与信号调制模块连接的信道活动检测模块，与信道活动检测模块连接的信号输出模块。

进一步的，无线传输系统还包括与信道活动检测模块连接的模拟信号发生器，上述的模拟信号发生器用于测量不同环境和不同调制模式下过滤干扰信号的阈值。

一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，应用上述的带测距功能的多调制高速无线传输系统，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：在射频芯片中预设本次数据传输的波特率；

步骤2：信号接收模块接收外部数据，存储至环形缓冲区存储串口；

步骤:3：通过安装于数据传输双方位置的单片机和射频芯片测量数据传输双方的距离，信号调制模块根据双方的距离选择相应的调制方式；

步骤4：环形缓冲区存储串口通过射频芯片将外部数据发送至数据接收端。

进一步的，上述的环形缓冲区存储串口包括一个读指针和一个写指针，读指针指向环形缓冲区存储串口可读部分，写指针指向环形缓冲区存储串口可写部分，当有数据写入时，读指针位置不变，写指针不断加一。

进一步的，数据传输过程中，若环形缓冲区存储串口内存有数据，则按照先进先出原则，每隔一定时间取出一段数据，通过射频芯片使用大于波特率的空中速率将数据发出，读指针不断加一，直到与写指针重合，数据发送结束。

进一步的，步骤3所述的调制方式包括LORA调制方式、FLRC调制方式和GFSK调制方式，数据传输双方的距离在500米以内选用GFSK调制方式，500米到1公里选用FLRC调制方式，1公里到3公里选用LORA调制方式。

进一步的，步骤3中所述的射频芯片还可以根据预设的波特率选择相应的调制方式，当波特率为115200及以下时选用LORA调制方式，当波特率为115200至460800时选用FLRC调制方式，当波特率为460800至921600时选用GFSK调制方式。

进一步的，在射频芯片向无线数据接收端发送数据之前先检测干扰信号，检测干扰信号包括以下步骤：

步骤201：设定不同调制模式下的干扰阈值；

步骤202：射频芯片中的信道活动检测模块(CAD)从射频芯片中读取RSSI值，计算当前空中的干扰信号强度；

步骤203：当干扰信号强度小于当前调制模式下的干扰阈值时，信道活动检测模块通知环形缓冲区存储串口开始传输数据。

进一步的，步骤3中测量数据传输双方的距离包括以下步骤：

步骤301：在数据传输双方的位置均安装一个设有环形缓冲区存储串口的单片机和一个射频芯片；

步骤302：定义数据发送方的单片机和射频芯片为主机，数据接收方的单片机和射频芯片为从机；

步骤303：主机向从机发送测距请求信号，然后进入信号接收状态并开始计时；

步骤304：从机接收到主机发送的测距请求后，立刻向主机发送测距应答信号；

步骤305：主机接收到测距应答信号后停止计时，记主机的计时时间为数据飞行时间；

步骤306：单片机通过数据飞行时间计算数据传输双方的距离，并输出至环形缓冲区存储串口。

本发明实现了任意大小数据的无线连续传输，用户使用时不需等待数据发送完成，也没有数据量的限制，在当前的波特率下传输时，射频的空中速率大于波特率的速度，所以按照当前波特率输入的数据量，射频都能按照超过当前的波特率的空中速率将数据发送出去，数据不会累计，实现任意大小的数据传输。

本发明在无线传输系统中集成了三种调制方式，对不同通信环境下的适应性更强。

本发明针对不同调制方式设定不同干扰阈值，提高了系统的通信效率。

本发明在无线传输系统的基础上增加了测距功能。

Claims (9)

1.一种带测距功能的多调制高速无线传输系统，包括两台单片机，每台单片机均连接一个射频芯片，其特征在于数据传输双方的位置均安装有一台单片机和与其连接的射频芯片，所述的单片机包括环形缓冲区存储串口，所述的射频芯片包括与环形缓冲区存储串口连接的信号接收模块和信号调制模块，与信号调制模块连接的信道活动检测模块，与信道活动检测模块连接的信号输出模块。

2.根据权利要求1所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输系统，其特征在于所述的无线传输系统还包括与信道活动检测模块连接的模拟信号发生器，所述的模拟信号发生器用于测量不同环境和不同调制模式下过滤干扰信号的阈值。

3.一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，应用权利要求1所述的带测距功能的多调制高速无线传输系统，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：在射频芯片中预设本次数据传输的波特率；

步骤2：信号接收模块接收外部数据，存储至环形缓冲区存储串口；

步骤:3：通过安装于数据传输双方位置的单片机和射频芯片测量数据传输双方的距离，信号调制模块根据双方的距离选择相应的调制方式；

步骤4：环形缓冲区存储串口通过射频芯片将外部数据发送至数据接收端。

4.根据权利要求3所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，其特征在于所述的环形缓冲区存储串口包括一个读指针和一个写指针，读指针指向环形缓冲区存储串口可读部分，写指针指向环形缓冲区存储串口可写部分，当有数据写入时，读指针位置不变，写指针不断加一。

5.根据权利要求4所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，其特征在于数据传输过程中，若环形缓冲区存储串口内存有数据，则按照先进先出原则，每隔一定时间取出一段数据，通过射频芯片使用大于波特率的空中速率将数据发出，读指针不断加一，直到与写指针重合，数据发送结束。

6.根据权利要求3所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，其特征在于：步骤3所述的调制方式包括LORA调制方式、FLRC调制方式和GFSK调制方式，数据传输双方的距离在500米以内选用GFSK调制方式，500米到1公里选用FLRC调制方式，1公里到3公里选用LORA调制方式。

7.根据权利要求3所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，其特征在于：步骤3中所述的射频芯片还可以根据预设的波特率选择相应的调制方式，当波特率为115200及以下时选用LORA调制方式，当波特率为115200至460800时选用FLRC调制方式，当波特率为460800至921600时选用GFSK调制方式。

8.根据权利要求3所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，其特征在于：在射频芯片向无线数据接收端发送数据之前先检测干扰信号，检测干扰信号包括以下步骤：

步骤201：设定不同调制模式下的干扰阈值；

步骤202：射频芯片中的信道活动检测模块(CAD)从射频芯片中读取RSSI值，计算当前空中的干扰信号强度；

步骤203：当干扰信号强度小于当前调制模式下的干扰阈值时，信道活动检测模块通知环形缓冲区存储串口开始传输数据。

9.根据权利要求3所述的一种带测距功能的多调制高速无线传输方法，其特征在于步骤3中测量数据传输双方的距离包括以下步骤：

步骤301：在数据传输双方的位置均安装一个设有环形缓冲区存储串口的单片机和一个射频芯片；

步骤302：定义数据发送方的单片机和射频芯片为主机，数据接收方的单片机和射频芯片为从机；

步骤303：主机向从机发送测距请求信号，然后进入信号接收状态并开始计时；

步骤304：从机接收到主机发送的测距请求后，立刻向主机发送测距应答信号；

步骤305：主机接收到测距应答信号后停止计时，记主机的计时时间为数据飞行时间；

步骤306：单片机通过数据飞行时间计算数据传输双方的距离，并输出至环形缓冲区存储串口。