CN108718332A - 一种数据传输交互通信系统 - Google Patents

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CN108718332A CN201810437878.XA CN201810437878A CN108718332A CN 108718332 A CN108718332 A CN 108718332A CN 201810437878 A CN201810437878 A CN 201810437878A CN 108718332 A CN108718332 A CN 108718332A
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Abstract

本发明公开了一种数据传输交互通信系统，包括普通设备节点、网关设备、数据传输线路、云服务器，所述普通设备节点数量为若干个，普通设备节点相互之间、普通设备节点与网关设备之间通过数据传输线路连接，网关设备连接云服务器；所述普通设备节点包括九轴传感器、振动马达、精准定位模块、CPU、电池、音频模块、射频前端，普通设备节点上设有显示屏和按键；所述网关设备包括九轴传感器、振动马达、精准定位模块、CPU、电池、音频模块、射频前端、触摸屏模块、存储器、3G/4G通信模块。本发明可实现移动式低功耗无线局域通信，同时包含相关的无线组网协议的设计，结合系统的网关节点也可以实现广域空间内的数据传输与共享。

Description

一种数据传输交互通信系统
【技术领域】
本发明涉及数据交互系统的技术领域，特别是数据传输交互通信系统的技术领域。
【背景技术】
现有的相关无线局域传输系统主要由基于数字或模拟的数字对讲设备以及zigbee，WIFI等无线局域网系统。
对讲设备的主要是借助于低频的数字信号或者模拟信号进行语音数据的传输，该套方案功能单一，大多只能传输语音数据，而且是半双工的工作状态，无法实现全双工的语音传输，同时该方案功能单一，不能实现更多的控制指令及各种其他形式的数据传输等。同时，该系统对传输范围的扩展也都只能提高每个设备的无线发射功率，这样也就同时带来了系统功耗以及射频干扰和安全的问题。
zigbee,wifi等无线局域网系统，该类系统大多工作在固定区域范围内，需要现有的固定基础设施作为支撑，不具有很好的移动性，同时数据吞吐量以及节点设备的功耗控制方面表现不佳。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种数据传输交互通信系统，移动式低功耗无线局域通信系统，同时包含相关的无线组网协议的设计，结合系统的网关节点也可以实现广域空间内的数据传输与共享。
为实现上述目的，本发明提出了一种数据传输交互通信系统，包括普通设备节点、网关设备、数据传输线路、云服务器，所述普通设备节点数量为若干个，普通设备节点相互之间通过数据传输线路连接，普通设备节点与网关设备也通过数据传输线路连接，网关设备连接云服务器；所述普通设备节点包括九轴传感器、振动马达、精准定位模块、CPU、电池、音频模块、射频前端，普通设备节点上设有显示屏和按键；所述网关设备包括九轴传感器、振动马达、精准定位模块、CPU、电池、音频模块、射频前端、触摸屏模块、存储器、3G/4G通信模块，网关设备上也设有显示屏和按键。
作为优选，所述射频前端与CPU连接，射频前端包括两套射频前端，分别为上行射频链路和下行射频链路，上行射频链路和下行射频链路之间通过高速数据总线连接。实现数据传输和转发。
作为优选，所述精准定位模块包括GPS和北斗定位。
作为优选，所述音频模块包括语音采集及播放设备，全双工语音通信。
作为优选，所述普通设备节点和网关设备内都设有SOS求救模块，发出警示信息或广播信号。秒内警示没有人为清除，将会自动发送求救信号，该广播包符合蓝牙协议规范，使得附件范围内的智能手机和符合该系统设计的所有设备在任何时候都能接收到该求救信号。
本发明的有益效果：
1、系统中所有设备无需基础设置的支持，可以实时动态组网，同时也能保证系统中所有的设备都可以灵活移动。
2、通过专用的硬件设计，实现超高数据传输速率，同时能保证数据的超低时延。
3、该套系统中，可以实现位置，运动等实时数据查看与共享。
4、系统中，通过设备本身以及网关的权限管理功能，实现不同级别的权限管理。对于系统中的各种操作，如数据共享，语音交互，指令下达等进行不同级别管理。
5、系统中，根据不同的需求，部分设备可以组成更小的网络单元，进行私密数据共享。
6、系统中，拥有网站的设备认证及数据鉴权功能，保证系统不被入侵以及窃听。
7、系统中SOS广播符合蓝牙广播规范，通过智能手机就能接收并查看该SOS信息，所有符合该系统设计规范的设备，都能接收该SOS信号，并能发出警示提示佩戴者。
8、该系统中，设备可以通过网关中转功能可以接入云平台提供的其他相关服务。
9、系统中，实现语音全双工通信，设备本身提供耳机与免提功能的语音交互接口。
10、系统中的设备采用跳频传输方式，最大化抗干扰，同时也能减少对其他设备的干扰。
11、系统中的设备只在需要工作的时候才会唤醒，其他时候都处于超低功耗睡眠状态，最大优化系统待机及使用时间。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种数据传输交互通信系统的普通设备节点组成框图；
图2是本发明一种数据传输交互通信系统的网关设备组成框图；
图3是本发明一种数据传输交互通信系统的射频前端结构框图；
图4是本发明一种数据传输交互通信系统的系统工作示意图。
图中：1-普通设备节点、11-显示屏、12-九轴传感器、13-振动马达、14-精准定位模块、15-CPU、16-电池、17-音频模块、18-射频前端、181-上行射频链路、182-下行射频链路、19-按键、2-网关设备、21-触摸屏模块、22-存储器、23-3G/4G通信模块、3-数据传输线路、4-云服务器。
【具体实施方式】
参阅图1、图2、图3和图4，本发明，包括普通设备节点1、网关设备2、数据传输线路3、云服务器4，所述普通设备节点1数量为若干个，普通设备节点1相互之间通过数据传输线路3连接，普通设备节点1与网关设备2也通过数据传输线路3连接，网关设备2连接云服务器4；所述普通设备节点1包括九轴传感器12、振动马达13、精准定位模块14、CPU15、电池16、音频模块17、射频前端18，普通设备节点1上设有显示屏11和按键19；所述网关设备2包括九轴传感器12、振动马达13、精准定位模块14、CPU15、电池16、音频模块17、射频前端18、触摸屏模块21、存储器22、3G/4G通信模块23，网关设备2上也设有显示屏11和按键19。所述射频前端18与CPU15连接，射频前端18包括两套射频前端，分别为上行射频链路181和下行射频链路182，上行射频链路181和下行射频链路182之间通过高速数据总线连接。实现数据传输和转发。所述精准定位模块14包括GPS和北斗定位。所述音频模块17包括语音采集及播放设备，全双工语音通信。所述普通设备节点1和网关设备2内都设有SOS求救模块，发出警示信息或广播信号。10秒内警示没有人为清除，将会自动发送求救信号，该广播包符合蓝牙协议规范，使得附件范围内的智能手机和符合该系统设计的所有设备在任何时候都能接收到该求救信号。
本发明工作过程：
本发明一种数据传输交互通信系统在工作过程中，本系统包括两种硬件设备，普通设备及网关设备。在该套系统中，当设备正常工作之后，设备会分时广播与扫描，同一个设备的广播和扫描独立且发生在不同的时间点，确保同一个设备不会扫描到自己的广播。当设备扫描到合法的广播并且设备认证成功之后，彼此建立连接。连接时，为彼此通信提供对应的跳频表以及时间片资源，由于每个设备拥有独立的两套射频前端，可同时完成数据的上行链路与下行链路，而且两个链路会同时进行数据传输，为避免数据传输冲突，对于同一个设备分配的上行链路与下行链路需要使用无频点相同的跳频表。通过该套机制，区域范围内的所有设备与其信号信号覆盖内的设备都将连接在一起。为限制频道资源的占用以及信号带宽的需求，在不同的场景下，每个设备同时连接数将会做一定的限制。当有数据传输时，如果目的设备与当前设备不直接相连，则通过中间的连接设备发送到目的设备，整个数据的路由选择有动态路由协议统一控制。为控制数据传输的时延，对于不同的要求及应用场景，将会限制数据传输的跳数。
为提供数据传输的吞吐量以及时延，设备的硬件设计，采用独立的两路射频分别实现数据的上行链路与下行链路，而且两路射频前端之间设计有专用的高速数据总线，当设备的下行链路接收到数据的目的设备不是本设备时，通过该高速数据总线发送给上行链路的射频前端进行快速转发。
每个设备本身包含九轴(加速度，陀螺仪，地磁)传感器，卫星定位系统(GPS,北斗等)，语音采集及播放设备，这些数据都可以通过无线网络进行共享。在不同的场景及使用环境下，通过每个设备都可以与区域内的所有设备或者部分设备进行全双工语音通信，实时共享自己的位置及活动等各种数据，也可以查看被赋予权限可以查看的区域内其他的各个设备的当前各种信息。该套系统中，对于不同的使用场景以及设备本身的使用者角色，对不同的设备设置的不同权限，每个设备可以根据自身拥有的不同权限给区域内的相关设备下达不同的指令以及接收相关指令。
该系统中的网关设备拥有特殊的地位，主要表现在系统中拥有最高的权限，同时硬件本身也更复杂，包括3G/4G通信模块，拥有更强大的处理及数据转发能力。对于区域内，拥有权限的设备，可以通过该网关访问广域网或者其他通过3G/4G连接的区域内的各种设备。网关可以对该区域内的设备进行语音或者其他数据进行广播，可以对区域内所有设备发送指令以及相关权限配置，也可以查看每个设备的当前状态信息，如活动信息，位置信息，等等。
系统中的每个设备，都包含SOS求救模块，当设备内部的算法检测到异常情况，如摔倒，强烈撞击等，将立即发出SOS警示，如果10秒内警示没有人为清除，将会自动发送求救信号，包括音频，灯光，以及无线广播信号。广播信号将会固定间隔以最大发射功率广播一次，确保广播信号的辐射范围超过1公里以上，广播内容主要包括当前的位置，异常情况发生的时间，以及检测到的当前佩戴者的相关体征信息。该广播包符合蓝牙协议规范，使得附件范围内的智能手机和符合该系统设计的所有设备在任何时候都能接收到该求救信号。
本发明，为了更好的实现一定区域范围内人群或者设备之间实现数据交互，如语音通信，数据共享，指令控制等功能，从而研究该套数据传输系统。结合该套系统可以在无人为参与的情况下实现灵活的自组网，同时通过专用的硬件设计，实现大容量的数据传输及数据传输的低延时特性，能够在各种场合发挥重大的实际实际价值。在该区域内的设备，可以实现低延时的语音传输，灵活组网，位置及其他相关数据的共享。区域内的节点可以通过网关设备实现跨区域设备通信及广域网连接等功能。同时在某些危险场景下，通过该套系统的设备发送的求救广播信号，还可以快速的人员查找与定位等。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种数据传输交互通信系统，其特征在于：包括普通设备节点(1)、网关设备(2)、数据传输线路(3)、云服务器(4)，所述普通设备节点(1)数量为若干个，普通设备节点(1)相互之间通过数据传输线路(3)连接，普通设备节点(1)与网关设备(2)也通过数据传输线路(3)连接，网关设备(2)连接云服务器(4)；所述普通设备节点(1)包括九轴传感器(12)、振动马达(13)、精准定位模块(14)、CPU(15)、电池(16)、音频模块(17)、射频前端(18)，普通设备节点(1)上设有显示屏(11)和按键(19)；所述网关设备(2)包括九轴传感器(12)、振动马达(13)、精准定位模块(14)、CPU(15)、电池(16)、音频模块(17)、射频前端(18)、触摸屏模块(21)、存储器(22)、3G/4G通信模块(23)，网关设备(2)上也设有显示屏(11)和按键(19)。
2.如权利要求1所述的一种数据传输交互通信系统，其特征在于：所述射频前端(18)与CPU(15)连接，射频前端(18)包括两套射频前端，分别为上行射频链路(181)和下行射频链路(182)，上行射频链路(181)和下行射频链路(182)之间通过高速数据总线连接。
3.如权利要求1所述的一种数据传输交互通信系统，其特征在于：所述精准定位模块(14)包括GPS和北斗定位。
4.如权利要求1所述的一种数据传输交互通信系统，其特征在于：所述音频模块(17)包括语音采集及播放设备，全双工语音通信。
5.如权利要求1所述的一种数据传输交互通信系统，其特征在于：所述普通设备节点(1)和网关设备(2)内都设有SOS求救模块，发出警示信息或广播信号。
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