CN109495984B - 多路交互式信息传输的智能自组网通信系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信领域，具体涉及一种多路交互式信息传输的智能自组网通信系统及其工作方法，本智能自组网通信系统包括：主控板；与主控板相连的通信处理单元，分别与通信处理单元相连的多个信息传输单元；其中多个信息传输单元分别为以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元；所述通信处理单元适于控制各信息传输单元根据相应通讯协议自动搜索，并且根据相应通讯协议自动切换以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元对应的通讯接口，以及根据相应传输协议由相应的信息传输单元进行自动连接并组网；本发明能够实现三个通信通道之间的自动搜索、自动连接以及自动组网，并且再结合量子密钥，使信号传输更加安全可靠。

Description

多路交互式信息传输的智能自组网通信系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种多路交互式信息传输的智能自组网通信系统及其工作方法。
背景技术
智能自组网通信设备是新一代移动自组网通讯传输终端，该设备具有自组织、小型化、智能化和网络化等特点，设备开机后，会自动寻找连接目标，实现自组自连自动建网的工作，适合于点对点、点对多点及多点间的通信业务，可用于车辆、船舶等移动工作单元之间建立移动Mesh网络，数据双向实时传输，并与指挥中心直接建立通信，以了解现场情况。
现有的智能自组网通信系统通常采用单一的信息传输通道，当前信息通道出现断点或失效时，智能自组网通信系统无法自动寻找新的信息传输通道，导致系统不能正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种多路交互式信息传输的智能自组网通信系统及其工作方法，以从多个信息传输单元中择一进行信息传输。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能自组网通信系统，包括：主控板；与主控板相连的通信处理单元；分别与通信处理单元相连的多个信息传输单元；其中
多个信息传输单元分别为以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元；
所述通信处理单元适于控制各信息传输单元根据相应通讯协议自动搜索，并且根据相应通讯协议自动切换以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元对应的通讯接口，以及
根据相应传输协议由相应的信息传输单元进行自动连接并组网。
进一步，所述以太网传输单元包括：与通信处理单元相连的以太网交换模块、与以太网交换模块相连的网络接口；以及所述网络接口适于连接以太网。
进一步，所述光纤传输单元包括：与通信处理单元相连的SFP光纤模块、与SFP光纤模块相连的光纤接口；以及所述光纤接口适于接入光纤。
进一步，所述射频传输单元包括：与通信处理单元相连的功放模块、与功放模块相连的射频接口。
进一步，所述射频传输单元还包括：与功放模块相连的射频信号收发模块、与射频信号收发模块相连的天线；以及所述射频信号收发模块适于通过天线收发无线信号。
进一步，所述智能自组网通信系统还包括：与主控板相连的SD加密卡；所述SD加密卡适于对信息使用量子密钥进行预加密；以及各信息传输单元适于对预加密的信息进行再次加密。
进一步，所述智能自组网通信系统还包括：用于向主控板供电的供电单元；所述供电单元包括：分别与主控板相连的电池模块、电源适配器和电池开关；当电池开关打开时，所述主控板适于选择电池模块进行供电。
进一步，所述电池模块包括：与主控板相连的电池均衡管理器、与电池均衡管理器相连的电池组。
又一方面，本发明还提供了一种智能自组网通信系统的工作方法，所述智能自组网通信系统的主控板适于从多个信息传输单元中择一连接，以进行信息传输。
本发明的有益效果是，本发明的智能自组网通信系统通过通信处理单元连接多个信息传输单元，以在当前信息传输单元的通信不佳时，切换至别的信息传输单元，不仅可以保证智能自组网通信系统的正常通信，还可以通过改变信息传输通道，提高了信息传输的有效性和即时性，具有高性能、高带宽、可靠性强的特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的智能自组网通信系统的原理框图；
图2是本发明的天线的结构示意图；
图3a是本发明的智能自组网通信系统的主视图；
图3b是本发明的智能自组网通信系统的后视图；
图3c是本发明的智能自组网通信系统的立体图；
图4是本发明的第一面板的示意图；
图5是本发明的第二面板的示意图；
图中：介质基板1，金属辐射片2，十字形辐射单元臂21，矩形辐射单元22，弯折辐射单元臂23，第一弯折辐射臂231，第一U形枝节2311，第二U形枝节2312，第二弯折辐射臂232，第三弯折辐射臂233，第一阻抗匹配电路3，第二阻抗匹配电路4，馈电端口5，光纤接口61，网络接口62，射频接口63，适配器电源输入接口71，电源开关72，电量指示灯73，状态指示灯74，电池开关75。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是本发明的智能自组网通信系统的原理框图。
实施例1
如图1所示，本实施例1提供了一种智能自组网通信系统，包括：主控板；与主控板相连的通信处理单元；分设在通信处理单元上的多个信息传输单元；以及所述通信处理单元适于切换任一信息传输单元与主控板连通，以适于主控板进行信息传输。具体的，所述通信处理单元包括但不限于信号强度检测模块。当前信号强度小于设定阈值时，所述通信处理单元适于将主控板与别的信息传输单元连同，以实现信息传输。
本实施例1的智能自组网通信系统通过通信处理单元连接多个信息传输单元，以在当前信息传输单元的通信不佳时，切换至别的信息传输单元，不仅可以保证智能自组网通信系统的正常通信，还可以通过改变信息传输通道，提高了信息传输的有效性和即时性，并且本发明还能够实现三个通信通道之间的自动搜索、自动连接以及自动组网，并且再结合量子密钥，使信号传输更加安全可靠。
进一步，所述信息传输单元的数量为3个，即以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元；所述通信处理单元适于控制各信息传输单元根据相应通讯协议自动搜索，并且根据相应通讯协议自动切换以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元对应的通讯接口，以及根据相应传输协议由相应的信息传输单元进行自动连接并组网。
现对各信息传输单元的具体结构和功能逐一说明，以方便用户选择常用连接方式。
作为以太网传输单元的一种可选的实施方式。
见图1，所述以太网传输单元包括：与通信处理单元相连的以太网交换模块、与以太网交换模块相连的网络接口；以及所述网络接口适于连接以太网，以实现参数配置、功能测试、信息传输、密钥下载等功能，还可以满足多个设备之间的实现点对点的自动组网。
作为光纤传输单元的一种可选的实施方式。
见图1，所述光纤传输单元包括：与通信处理单元相连的SFP光纤模块、与SFP光纤模块相连的光纤接口；以及所述光纤接口适于接入光纤，以实现：光电转换、信息传输、密钥下载等，还可以满足多个设备之间的实现点对点的自动组网。
作为射频传输单元的一种可选的实施方式。
见图1，所述射频传输单元包括：与通信处理单元相连的功放模块、与功放模块相连的射频接口。并且可以实现WIFI无线通信或MESH自组网，进而实现自动联网、信息传输、密钥下载等，还可以满足多个设备之间的实现点对点的自动组网。
可选的，所述WIFI无线通信或MESH自组网的频段可以为2.4G~2.462GHz（FCC）、2.4G~2.472GHz（ETSI）、2.4G~2.497GHz（日本）。
作为射频传输单元的另一种可选的实施方式。
见图1，所述射频传输单元还包括：与功放模块相连的射频信号收发模块、与射频信号收发模块相连的天线；以及所述射频信号收发模块适于通过天线收发无线信号，可以满足多个设备之间的实现点对点、点对多点及多点间的自动组网。
在本实施例1中，通过以太网传输单元、光纤传输单元和射频传输单元实现主控板的信息传输，不仅可以满足单设备在3个信息传输单元之间的自动切换，保证智能自组网通信系统的稳定性，还可以实现多个设备之间的实现点对点、点对多点及多点间的自动组网，提高信息传输效率和质量。
图2是本发明的天线的结构示意图。
作为天线的一种可选的实施方式。
见图2，所述天线包括：介质基板1、设置在该介质基板1上表面上的金属辐射片2和安装在金属辐射片2上的射频信号收发模块（图中未显示）；所述金属辐射片2包括：十字形辐射单元臂21和位于十字形辐射单元臂21上的矩形辐射单元22；所述十字形辐射单元臂21的每个延伸臂的末端与矩形辐射单元22的四条边的中心点连接，且矩形辐射单元22的每条边外侧不相邻的对角上设置有向外延伸的弯折辐射单元臂23；以及所述射频信号收发模块适于连接十字形辐射单元臂21的中心位置。
具体的，所述射频信号收发模块适于将信息通过十字形辐射单元臂传输至弯折辐射单元臂发出或者通过反向接收。
可选的，所述十字形辐射单元臂21的十字交叉点为馈电中心。
优选的，所述矩形辐射单元22为正方形。
本实施方式的天线的辐射方向为立体全向，并通过十字形辐射单元臂和弯折辐射单元臂结合，提高信息在收发过程中的增益，即智能自组网通信系统通过射频传输单元进行信息传输的辐射范围和辐射强度。此外，本天线还具有轮廓低、体积小、重量轻、加工简单、易于集成等特点，可以满足智能自组网通信系统的集成化和模块化组装。
作为弯折辐射单元臂的一种可选的实施方式。
见图2，所述弯折辐射单元臂23为中心对称结构，包括：第一、第二、第三弯折辐射臂；其中所述第一弯折辐射臂231包括：第一、第二U形枝节；且第一U形枝节2311的两端分别连接矩形辐射单元22的一个边角和第二U形枝节2312的一端；所述第二弯折辐射臂232为直线形；以及所述第三弯折辐射臂233为倒L形。
现以图2中最上方所示的弯折辐射单元臂为例，加以说明：第一U形枝节2311呈倒U形，其开口端朝下设置；第二U形枝节2312的开口端朝左侧水平设置。第二弯折辐射臂232竖直设置在矩形辐射单元22边长的中心点处。第三弯折辐射臂233为倒L形，且位于第二弯折辐射臂232的右侧。
本实施方式的弯折辐射单元臂可以通过第一、第二、第三弯折辐射臂形成中心对称结构，进一步提高信息传输的稳定性。
优选的，第一、第二、第三弯折辐射臂之间的缝隙适于形成谐振缝，可以增大天线的辐射增益。
作为阻抗匹配模块的一种可选的实施方式。
见图2，所述天线还包括设置在介质基板1下面的匹配阻抗模块和馈电端口5；所述匹配阻抗模块包括：第一阻抗匹配电路3和第二阻抗匹配电路4。
可选的，所述第一阻抗匹配电路3为环形阻抗匹配电路；以及所述第二阻抗匹配电路4为梯形环状导体阻抗匹配电路。
进一步，见图2，所述介质基板1呈正方形，其厚度大于金属辐射片2的厚度；所述介质基板1的四边尺寸大于金属辐射片尺寸；以及所述金属辐射片为良导体，例如但不限于铝合金、铜合金或其他超导材料。
可选的，所述介质基板具有一定的介质常数，例如但不限于聚四氟乙烯板。
作为SD加密卡的一种可选的实施方式。
见图1，所述智能自组网通信系统还包括：与主控板相连的SD加密卡；所述SD加密卡适于对信息使用量子密钥进行预加密；以及各信息传输单元适于对预加密的信息进行再次加密，以实现量子加密密钥保存、下载、管理，其中的密钥可以用于上述三种信息传输单元。传输信息时软件与硬件相结合的量子密钥加密和认证协议算法。
具体的，所述智能自组网通信系统通过SD加密卡可以对系统传输的数据信息采用软件双重加密技术：首先对需要传输的数据使用量子密钥进行预加密，然后使用MESH自组无线网络中的原有加密协议对预加密生成的密文进行再次加密，通过软件与硬件相结合的量子密钥加密和认证协议算法对数据信息的传输起到了双重保护作用，在方便快捷的同时最大限度地提升了信息传输的安全性，解决了终端加密时密钥容易泄露的问题，提高了终端内的隐私数据的安全性和终端的用户体验性。
作为供电单元的一种可选的实施方式。
见图1，所述智能自组网通信系统还包括：用于向主控板供电的供电单元；所述供电单元包括：分别与主控板相连的电池模块、电源适配器和电池开关；当电池开关打开时，所述主控板适于选择电池模块进行供电。
可选的，所述主控板适于在交流电源断电时启动电池开关，以通过电池模块进行供电。当然也可以根据需要通过手动设定为电池供电，例如：电源适配器无法连接交流电源等；以及所述主控板的工作电压为DC 14V。
可选的，所述电池模块包括：与主控板相连的电池均衡管理器、与电池均衡管理器相连的电池组。所述电池均衡管理器适于将电池组供电电压调节为主控板的工作电压。
本实施方式的供电单元保证了设备即使在没有外部电源的情况下也可正常工作，可用于车辆、船舶等移动工作单元之间建立移动Mesh网络，数据双向实时传输。
此外，本实施例1的智能自组网通信系统还具有以下优点：
组网性强：自动组网、自动发现、自动性能调节、自动容错、自动链路修复，当某些无线节点失效时，可以自动切换到其他的设备连接；
安全性高：设备采用软件与硬件相结合的先进的量子密钥加密和认证协议算法，能够保证通信的保密性；
应急通信快：可快速构建Mesh应急通信系统，用于Mesh骨干回程和无线网络盲点的应急补充覆盖，满足应急通信的及时性、安全性、便捷性和机动性。
图3a是本发明的智能自组网通信系统的主视图。
图3b是本发明的智能自组网通信系统的后视图。
图3c是本发明的智能自组网通信系统的立体图。
图4是本发明的第一面板的示意图。
图5是本发明的第二面板的示意图。
进一步，本实施例1的智能自组网通信系统可以形成模块化并组装呈箱体状（如图3a、图3b、图3c所示），并在箱体状的外侧（具体位置任意）设置有第一、第二面板，其中第一面板主要设置信息传输单元的通信接口（如图4所示），第二面板主要设置操作按钮和对外接口（如图5所示），以方便安装和使用。
综上所述，本申请的智能自组网通信系统通过通信处理单元连接多个信息传输单元，以在当前信息传输单元的通信不佳时，切换至别的信息传输单元，不仅可以保证智能自组网通信系统的正常通信，还可以通过改变信息传输通道，提高了信息传输的有效性和即时性，具有高性能、高带宽、可靠性强的特点；通过以太网传输单元、光纤传输单元和射频传输单元实现主控板的信息传输，不仅可以满足单设备在3个信息传输单元之间的自动切换，保证智能自组网通信系统的稳定性，还可以实现多个设备之间的实现点对点、点对多点及多点间的自动组网，提高信息传输效率和质量；通过SD加密卡实现软件与硬件相结合的量子密钥加密和认证协议算法，对数据信息的传输起到了双重保护作用，在方便快捷的同时最大限度地提升了信息传输的安全性；供电单元保证了设备即使在没有外部电源的情况下也可正常工作，可用于车辆、船舶等移动工作单元之间建立移动Mesh网络，数据双向实时传输。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种智能自组网通信系统的工作方法，所述智能自组网通信系统的主控板适于从多个信息传输单元中择一连接，以进行信息传输，并进行WIFI无线通信或MESH自组网。
关于智能自组网通信系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种智能自组网通信系统，其特征在于，包括：
主控板；
与主控板相连的通信处理单元；
分别与通信处理单元相连的多个信息传输单元；其中
多个信息传输单元分别为以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元；
所述通信处理单元适于控制各信息传输单元根据相应通讯协议自动搜索，并且根据相应通讯协议自动切换以太网传输单元、光纤传输单元、射频传输单元对应的通讯接口，以及
根据相应传输协议由相应的信息传输单元进行自动连接并组网；
所述射频传输单元包括：与通信处理单元相连的功放模块、与功放模块相连的射频接口；与功放模块相连的射频信号收发模块、与射频信号收发模块相连的天线；所述射频信号收发模块适于通过天线收发无线信号；
所述天线包括：介质基板、设置在介质基板上表面上的金属辐射片和安装在金属辐射片上的所述射频信号收发模块，所述金属辐射片包括：十字形辐射单元臂和位于十字形辐射单元臂上的矩形辐射单元，所述十字形辐射单元臂的每个延伸臂的末端与矩形辐射单元的四条边的中心点连接，且矩形辐射单元的每条边外侧不相邻的对角上设置有向外延伸的弯折辐射单元臂，所述射频信号收发模块适于连接十字形辐射单元臂的中心位置，并将信息通过十字形辐射单元臂传输至弯折辐射单元臂发出或者通过反向接收。
2.根据权利要求1所述的智能自组网通信系统，其特征在于，
所述智能自组网通信系统还包括：与主控板相连的SD加密卡；
所述SD加密卡适于对传输的信息通过量子密钥进行预加密；以及
各信息传输单元适于对预加密的信息进行再次加密。
3.根据权利要求1所述的智能自组网通信系统，其特征在于，
所述以太网传输单元包括：与通信处理单元相连的以太网交换模块、与以太网交换模块相连的网络接口；以及
所述网络接口适于连接以太网。
4.根据权利要求1所述的智能自组网通信系统，其特征在于，
所述光纤传输单元包括：与通信处理单元相连的SFP光纤模块、与SFP光纤模块相连的光纤接口；以及
所述光纤接口适于接入光纤。
5.根据权利要求1所述的智能自组网通信系统，其特征在于，
所述智能自组网通信系统还包括：用于向主控板供电的供电单元；
所述供电单元包括：分别与主控板相连的电池模块、电源适配器和电池开关；
当电池开关打开时，所述主控板适于选择电池模块进行供电。
6.根据权利要求5所述的智能自组网通信系统，其特征在于，
所述电池模块包括：与主控板相连的电池均衡管理器、与电池均衡管理器相连的电池组。
7.一种如权利要求1-6任一项所述智能自组网通信系统的工作方法，其特征在于，
所述智能自组网通信系统的主控板适于从多个信息传输单元中择一连接，以进行信息传输。
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