CN110300387A - 多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统及其方法。多个可进行高频载波收发信号的无线收发模块安装于一个导电槽轨装置上，无线收发电路输出端与微带传输线接触，同时无线收发模块通过导电槽轨金属外壳接地。导电槽轨上滑动安放多个无线收发模块，并通过导电槽轨的金属外壳和微带传输线将高频载波无线信号局限在导电槽轨内，传感器连接通过A/D转换模块接接到微处理器上，多个无线传感器得到的数据传到微处理器中进行数据处理后控制无线收发模块发射高频载波无线信号与导电槽轨终端的收发模块通过微带线进行一对多的信号传输，并通过收发模块与下一级的数据处理系统进行数据的交互。本发明具有成本低，部署安装简单的优点。

Description

多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统及其方法

技术领域

本发明属于高速抗干扰通信领域，尤其是涉及一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统及其方法。

背景技术

科学技术的持续不断快速发展，通信对广大社会民众的日常生活产生的影响范围越来越广泛。在通信领域中有线通信和无线通信是两个非常重要的内容。

通常情况下，有线通信都是通过有形的媒介把要传输的内容以电信号和光信号的模式来进行传递，从而能够在短时间内完成各种信息数据的传输。有线通信在信息传输过程中必须要依靠实体的媒介作为传输载体在传送过程中必须严格依照相关协议内容作为前提条件，只有这样才能够把重要的信息数据传送给接受端。有线通信在应用中具有传输稳定、安全、快速、抗干扰能力强等优势。但是有线通信的铺设成本高，会受到空间因素的制约影响，灵活性不够强。

无线通信的移动性和扩展性强，与有线通信相比更加具有灵活性。在使用无线通信方式的过程中，相关工作人员必须先建立无线信号，只有这样才能够在短时间内接入更多通信设备，不需要像有线通信方式那样去进行布置各种布线工作。然而无线通信的抗干扰能力差、可靠性低、带宽受限、通信速率低。

在小范围密集部署多个传感器如果使用有线通信，不够灵活，且成本较高，而只使用无线通信，其带宽受到限制，通信速率低。因此需要一个系统能够结合有线通信和无线通信的优势，不仅部署起来简单灵活，支持模块节点数目多，而且通信速率高，抗干扰能力强。

发明内容

针对背景技术中的不足，本发明的目的在于提供一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一、一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信装置

装置包括多个相同的通信装置，每个通信装置包括一个导电槽轨和安装在导电槽轨上的多个无线收发模块，每个无线收发模块均依次通过各自的微处理器和A/D转换模块连接到各自的传感器模块；导电槽轨上表面沿长度方向开有凹槽，凹槽的底部固定有微带传输线，多个用于收发高频载波无线信号的无线收发模块滑动连接在导电槽轨的上表面，每个无线收发模块的输出端均通过导电槽轨的凹槽与微带传输线连接；每个通信装置的微带传输线的终端均连接各自的一个无线收发模块，所有通信装置终端的无线收发模块通过一个微处理器连接到共同的一个数据处理系统。

所述的导电槽轨的外表面为金属外壳，导电槽轨的内部开有空腔，凹槽向下贯通至空腔，使得导电槽轨的内部形成不完全封闭的空间，无线收发模块通过与导电槽轨外表面的金属外壳接触从而使无线收发模块接地，同时通过导电槽轨的金属外壳以及微带传输线将无线收发模块收发的高频载波无线信号局限在导电槽轨的内部空间。

每个无线收发模块分别与一个金属探针连接，金属探针竖直设置在导电槽轨的凹槽内，金属探针的上端与无线收发模块连接作为无线收发模块的输出端，金属探针的下端与金属底座连接，金属底座设置在微带传输线的上表面并与微带传输线连接，无线收发模块依次通过金属探针和金属底座连接到微带传输线。

所述的传感器模块包括压力传感器和红外传感器，传感器模块得到的数据通过A/D转换模块传到微处理器中进行数据处理后控制无线收发模块发射高频载波无线信号，高频载波无线信号经微带传输线传到导电槽轨终端的无线收发模块。

所述的A/D转换模块用于将传感器模块的输出电压值进行放大和A/D转换，所述的微处理器包括多个用于连接无线收发模块的快速输入/输出端口，微处理器通过端口与无线收发模块连接并控制其信号的发送与接收。

二、一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信方法，包括以下步骤：

1)在同一个导电槽轨上安装任意个无线收发模块，滑动各个无线收发模块使各自位于设定的安装位置后保持无线收发模块不动，无线发模块与导电槽轨的金属外壳相互接触从而使得无线收发模块接地，无线收发模块的输出端与导电槽轨内的微带传输线接触连接；

2)传感器模块将传感器得到的数据通过A/D转换模块传到微处理器中进行数据处理，微处理器控制无线收发模块发射高频载波无线信号，高频载波无线信号经微带传输线传到导电槽轨终端的无线收发模块，无线收发模块在导电槽轨的金属外壳的局限下仅能在导电槽轨的凹槽内进行高频载波无线信号的收发，在同一导电槽轨上的所有无线收发模块均将接收到的高频载波无线信号经微带传输线发送到终端的无线收发模块；

3)按照步骤1)-2)将所有通信装置终端的无线收发模块接收到的信号均通过有线网络传输到下一级的数据处理系统。

所述的数据处理系统为手机端或服务端。

所述的微处理器和无线收发模块均连接到同一个电源，电源同时为微处理器和无线收发模块供电。

本发明的导电槽轨上可以任意安放和滑动多个无线传感器，能够支持的模块节点数目多，并通过导电槽轨的金属外壳和微带传输线将高频载波无线信号局限在导电槽轨内，从而实现高效的传输、屏蔽外界辐射影响、以及对外不发射无线信号，抗干扰能力强。同时多个无线传感器将接收到的的信号通过微带线与导电槽轨终端的收发模块进行多对一的信号传输，通信速率高。

本发明具有的有益效果是：

1)成本低，部署安装简单。

2)本系统利用高频载波进行信号通信，通信速率高，支持模块节点数目多，可面向智能货架的传感器密集部署等应用。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是导电槽轨的结构图。

图3是导电槽轨的侧视图。

图中：1.导电槽轨，2.无线收发模块，3.微处理器，4.A/D转换模块，5.传感器模块，6.数据处理系统，7.金属探针，8.金属底座，9.微带传输线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，在一个导电槽轨1上安装多个无线收发模块2，无线收发模块2的无线收发电路输出端与导电槽轨1上的微带传输线接触，同时无线收发模块2通过导电槽轨1金属外壳接地，并通过导电槽轨1的金属外壳和微带传输线将高频载波无线信号局限在导电槽轨内。多个无线收发模块2能在导电槽轨1上任意安放和滑动。传感器模块5获得的数据经A/D转换模块4先传到微处理器中3处理，微处理器3控制无线收发模块2将数据经微带线传到终端的无线收发模块2与下一级的数据处理系统6进行数据的交互。从而实现高效的传输、屏蔽外界辐射影响、以及对外不发射无线信号。

如图3所示，导电槽轨1是一个凹型结构，具有金属外壳，底部有一条微带线，微带线上有多个金属底座。

如图2所示，每个无线收发模块2分别与一个金属探针7连接，金属探针7 竖直设置在导电槽轨1的凹槽内，金属探针7的上端与无线收发模块2连接作为无线收发模块2的输出端，金属探针7的下端与金属底座8连接，金属底座8 设置在微带传输线9的上表面并与微带传输线9连接，无线收发模块2依次通过金属探针7和金属底座8连接到微带传输线9。

如图1所示，传感器模块5包括压力传感器和红外传感器，传感器模块5 得到的数据通过A/D转换模块4传到微处理器3中进行数据处理，微处理器3 再控制无线收发模块2发射高频载波无线信号经微带传输线9传到导电槽轨1 终端的无线收发模块2。

A/D转换模块4的集成度高、响应速度快、抗干扰性强，A/D转换模块4 用于将压力传感器2的输出电压值进行放大和A/D转换处理后得到原始信号。

微处理器3包括多个快速输入/输出(I/O)口，用于连接无线收发模块2，并对其进行配置，控制信号的发送与接收。

无线收发模块2具有远距离、高稳定性的特点，通过SPI接口与微处理器3 连接，安装在导电槽轨的终端，多个传感器获取的信号由微带线传到收发模块，然后与下一级的数据处理系统进行数据交互。

本发明的实施例及其实施过程如下：

1)将多个可进行2.4GHz收发信号的无线传收发模块2安装于一个导电槽轨装置上，无线收发模块2无线收发电路输出端与导电槽轨1上的微带传输线接触，同时无线收发模块2通过导电槽轨1金属外壳接地。

2)传感器模块5获得的数据经A/D转换模块4传到微处理器3中，本系统采用的A/D转换模块4选用HX711A/D转换模块，可对传感器获得的电压值做放大和A/D转换及即可得到电压数据。微处理器3可选用STM32微处理器，微处理器3与无线收发模块2用单独的供电电路供电，微处理器3再控制无线收发模块2发射高频载波无线信号经微带传输线9传到导电槽轨1终端的无线收发模块2。

3)导电槽轨1上可以任意安放和滑动多个无线收发模块2，并通过导电槽轨1的金属外壳和微带传输线将2.4GHz无线信号局限在导电槽轨内，多个传感器模块5获取的数据通过微带线与导电槽轨1终端的无线收发模块2进行一对多的信号传输。利用如2.4GHz ISM频段的载波进行信号通信，通信速率高，支持模块节点数目多，可面向智能货架的传感器密集部署等应用。

4)导电槽轨1终端的无线收发模块2通过RJ45模块与下一级的数据处理系统6进行数据的交互。其中RJ45模块是布线系统中信息插座(即通信引出端) 连接器的一种，连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成，插头有8 个凹槽和8个触点。RJ45模块上的接线模块通过“U”形接线槽来连接双绞线，锁定弹片可以在面板等信息出口装置上固定RJ45模块。

Claims (8)

1.一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统，其特征在于：包括多个相同的通信装置，每个通信装置包括一个导电槽轨(1)和安装在导电槽轨(1)上的多个无线收发模块(2)，每个无线收发模块(2)均依次通过各自的微处理器(3)和A/D转换模块(4)连接到各自的传感器模块(5)；导电槽轨(1)上表面沿长度方向开有凹槽，凹槽的底部固定有微带传输线(9)，多个用于收发高频载波无线信号的无线收发模块(2)滑动连接在导电槽轨(1)的上表面，每个无线收发模块(2)的输出端均通过导电槽轨(1)的凹槽与微带传输线(9)连接；每个通信装置的微带传输线(9)的终端均连接各自的一个无线收发模块(2)，所有通信装置终端的无线收发模块(2)连接到共同的一个数据处理系统(6)。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统，其特征在于：所述的导电槽轨(1)的外表面为金属外壳，导电槽轨(1)的内部开有空腔，凹槽向下贯通至空腔，使得导电槽轨(1)的内部形成不完全封闭的空间，无线收发模块(2)通过与导电槽轨(1)外表面的金属外壳接触从而使无线收发模块(2)接地，同时通过导电槽轨(1)的金属外壳以及微带传输线(9)将无线收发模块(2)收发的高频载波无线信号局限在导电槽轨(1)的内部空间。

3.根据权利要求1所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统，其特征在于：每个无线收发模块(2)分别与一个金属探针(7)连接，金属探针(7)竖直设置在导电槽轨(1)的凹槽内，金属探针(7)的上端与无线收发模块(2)连接作为无线收发模块(2)的输出端，金属探针(7)的下端与金属底座(8)连接，金属底座(8)设置在微带传输线(9)的上表面并与微带传输线(9)连接，无线收发模块(2)依次通过金属探针(7)和金属底座(8)连接到微带传输线(9)。

4.根据权利要求1所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统，其特征在于：所述的传感器模块(5)包括压力传感器和红外传感器，传感器模块(5)得到的数据通过A/D转换模块(4)传到微处理器(3)中进行数据处理后控制无线收发模块(2)发射高频载波无线信号，高频载波无线信号经微带传输线(9)传到导电槽轨(1)终端的无线收发模块(2)。

5.根据权利要求1所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统，其特征在于：所述的A/D转换模块(4)用于将传感器模块(5)的输出电压值进行放大和A/D转换，所述的微处理器(3)包括多个用于连接无线收发模块(2)的快速输入/输出(I/O)端口，微处理器(3)通过端口与无线收发模块(2)连接并控制其信号的发送与接收。

6.应用于权利要求1-5任一所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信方法，其特征在于方法包括以下步骤：

1)在同一个导电槽轨(1)上安装任意个无线收发模块(2)，滑动各个无线收发模块(2)使各自位于设定的安装位置后保持无线收发模块(2)不动，无线发模块(2)与导电槽轨(1)的金属外壳相互接触从而使得无线收发模块(1)接地，无线收发模块(2)的输出端与导电槽轨(1)内的微带传输线(9)接触连接；

2)传感器模块(5)将传感器得到的数据通过A/D转换模块(4)传到微处理器(3)中进行数据处理，微处理器(3)控制无线收发模块(2)发射高频载波无线信号，高频载波无线信号经微带传输线(9)传到导电槽轨(1)终端的无线收发模块(2)，无线收发模块(2)在导电槽轨(1)的金属外壳的局限下仅能在导电槽轨(1)的凹槽内进行高频载波无线信号的收发，在同一导电槽轨(1)上的所有无线收发模块(2)均将接收到的高频载波无线信号经微带传输线(9)发送到终端的无线收发模块(2)；

3)按照步骤1)-2)将所有通信装置终端的无线收发模块(2)接收到的信号均通过有线网络传输到下一级的数据处理系统(6)。

7.根据权利要求6所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信方法，其特征在于：所述的数据处理系统(6)为手机端或服务端。

8.根据权利要求6所述的一种多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信方法，其特征在于：所述的微处理器(3)和无线收发模块(2)均连接到同一个电源，电源同时为微处理器(3)和无线收发模块(2)供电。