CN114531364A - 路由器天线管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了路由器天线管理系统，涉及路由器技术领域，该方法考虑到遮挡物对信号接收位置接收的路由器信号影响，通过采集路由器信息、信号接收位置数据、遮挡物数据，计算在当前环境情况下路由器的理想工作频率，并通过频率调节模块对天线阵元的工作频率进行调节，使得天线阵元的频率能够满足在具有遮挡物情况下的路由器信号传输需求的同时，也能使得穿透信号和绕射信号的传输效果均达到最佳。

Description

路由器天线管理系统

技术领域

本发明涉及路由器技术领域，具体涉及路由器天线管理系统。

背景技术

尽管如今的无线网技术在我们的生活中无处不在，但wifi技术相对还不够成熟。自第一个“无线网”20世纪70年代出现，但直到近几十年，无线WIFI技术才变得足够强大，且价格便宜，从而走进千家万户。无线wifi技术微妙，由于工作原理所限，它还有很大的局限性。所有wifi无线信号网络都使用无线射频传输，就像过去的收音机和无线电视一样。而无线wifi使用的信号频率在自然微波和广播电台的频率之间。

路由器(Router)是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议，例如某个局域网使用的以太网协议，因特网使用的TCP/IP协议。这样，路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址，把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址，或者反之；再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/IP网络连接到因特网上，无线路由器的信号强不强，除了本身的性能外，和我们如何摆放也有很大关系。不正确的摆放会让信号变弱，也让信号变的很不稳定，路由器自带天线一般都是360度全向天线。看到这里，很多人会误认为“既然是全向天线，就可以随意摆放天线”。事实上，恰恰相反。全向天线主要是水平辐射比较强，垂直辐射比较弱，信号最弱的地方是在天线的正上方和正下方。

路由器发送的无线信号到达接受点处时，若接受点与路由器直线距离间存在墙面等障碍物，则接受点处接收的信号分为三种，分别为反射信号、绕射信号和穿透信号，三种信号结合后组成接收点的接收信号，三种信号传输方式均会减弱无线信号的强度，而反射信号的减弱强度最少，几乎可以忽略不计，而绕射信号的强度随着频率的增高减弱，穿透信号的强度随着频率的增高而降低，且路由器离墙体之间的距离越近，被减弱的无线信号的强度则越强，但相应的，绕射信号的强度则会降低，所以，在安放好路由器后，需要调节到一个合适的工作频率，使得路由器穿透信号和绕射信号的传输效果均达到最佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供路由器天线管理系统，考虑到遮挡物对信号接收位置接收的路由器信号影响，通过采集路由器信息、信号接收位置数据、遮挡物数据，计算在当前环境情况下路由器的理想工作频率，并通过频率调节模块对天线阵元的工作频率进行调节，使得天线阵元的频率能够满足在具有遮挡物情况下的路由器信号传输需求的同时，也能使得穿透信号和绕射信号的传输效果均达到最佳。

本发明采用的技术方案是：路由器天线管理系统，包括以下内容：

频率调节模块、频率计算模块、数据采集模块、路由器管理模块、天线阵元，所述频率调节模块、频率计算模块、数据采集模块、天线阵元均与所述路由器管理模块连接；

数据采集模块：用于获取环境数据，并将环境数据传输至频率计算模块中；

频率计算模块：用于根据数据采集模块获取的环境数据，计算天线阵元的理想工作频率，并将结果数据传输至频率调节模块中；

频率调节模块：用于获取数据处理模块的结果数据，并对天线阵元的输出频率进行调节；

路由器管理模块：用于对数据中各模块之间采集数据、控制数据的传输提供支持。

优选的，还包括模型建立模块、模型展示模块，所述模型建立模块用于接收数据采集模块的环境数据，并建立OpenGL三维模型，模型展示模块用于将环境数据显示在OpenGL三维模型上，所述模型建立模块、模型展示模块均与所述路由器管理模块连接。

OpenGL三维模型建模时是一种高性能的开放式且功能强大的图形库，具有几百个指令和函数，使用这些指令和函数可以构造出高质量的静止物体模型和动态图像，并且可以实现对模型的实时交互操作过程。

优选的，所述数据采集模块通过对人工录入的长信息进行关键词提取，从而获取环境数据。

环境数据可通过人工测量后输入至数据采集模块中，数据采集模块对数据进行提取分析后，将采集到的环境数据传输至频率计算模块中，频率计算模块根据环境数据，计算路由器在当前设定位置所需设定的理想工作频率，再将理想工作频率数据传输至频率调节模块中，频率调节模块再对天线阵元的工作频率进行调节，使得天线阵元的频率能够满足在具有遮挡物情况下的路由器信号传输需求的同时，也能使得穿透信号和绕射信号的传输效果均达到最佳。

路由器天线管理方法，包括以下步骤：

步骤1：获取环境数据、路由器数据；

步骤2：通过采集到的环境数据、路由器数据建立OpenGL三维模型；

步骤3：根据环境模型数据，计算天线阵元的理想工作频率；

步骤4：对天线阵元进行调节，使天线阵元达到理想工作频率。

优选的，所述环境数据包括遮挡范围、信号接受位置、路由器信息；所述路由器信息包括路由器位置、天线阵元工作波长。

优选的，所述遮挡范围指空间内信号接收位置与路由器位置之间遮挡物的长度。

优选的，所述步骤3中，还包括以下步骤。

步骤31：根据OpenGL三维模型，得出路由器定位数据、信号接收点定位数据、遮挡范围、路由器与信号接收点的连接直线；

步骤32：获取路由器与信号接收点的连接直线与遮挡物的交点位置，计算无线信号经过遮挡物前后的传输距离；

步骤33：根据经过遮挡物前后的传输距离，结合天线阵元工作波长、天线阵元增益，计算天线阵元的理想工作频率。

优选的，所述步骤33中，天线阵元的理想工作频率计算公式为：

所述f为天线阵元的理想工作频率，所述λ为无线信号波长，所述a为无线信号经过遮挡物前的传输距离，所述b为无线信号经过遮挡物后的传输距离，所述h为普朗克常数，所述l为遮挡范围，所述k为天线增益。

普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，ν为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。在不确定性原理中普朗克常数有重大地位，粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数。

在一般的家庭空间设定中，遮挡范围通常存在全遮挡、半遮挡的情况，全遮挡指路由器所在空间与信号接收点所在空间中无连接部分，半遮挡只路由器所在空间与信号接收点之间存在有连接部分，在全遮挡情况下，遮挡范围可直接取用空间的长宽值。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述路由器天线管理系统的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至8任一项所述路由器天线管理方法的步骤。

本发明的有益效果是：

考虑到遮挡物对信号接收位置接收的路由器信号影响，通过采集路由器信息、信号接收位置数据、遮挡物数据，计算在当前环境情况下路由器的理想工作频率，并通过频率调节模块对天线阵元的工作频率进行调节，使得天线阵元的频率能够满足在具有遮挡物情况下的路由器信号传输需求的同时，也能使得穿透信号和绕射信号的传输效果均达到最佳。

附图说明

图1显示为路由器天线管理系统的原理图；

图2显示为路由器天线管理方法的流程图；

图3显示为路由器天线管理系统的穿透信号和绕射信号传播示意图；

图4显示为路由器天线管理系统的天线阵元的天线振子结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以及，本申请需要预先说明的是，本发明在解决实现这一基础的为用户提供更多一种选择方式的基础上，其它所达到的技术效果仅是属于仁者见仁，智者见智的概念，例如，如果认为本申请部分所描述的技术效果并不能实现或达到，则可理解为这一不能实现或达到的夸张有益效果属于笔误部分，可进行忽略或删除处理，同时，由于在此处有预先说明此种情况属于笔误，在删除的同时，不应当理解为修改超出原说明书记载的范围。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，路由器天线管理系统，包括以下内容：

频率调节模块、频率计算模块、数据采集模块、路由器管理模块、天线阵元，所述频率调节模块、频率计算模块、数据采集模块、天线阵元均与所述路由器管理模块连接；

数据采集模块：用于获取环境数据，并将环境数据传输至频率计算模块中；

频率计算模块：用于根据数据采集模块获取的环境数据，计算天线阵元的理想工作频率，并将结果数据传输至频率调节模块中；

频率调节模块：用于获取数据处理模块的结果数据，并对天线阵元的输出频率进行调节；

路由器管理模块：用于对数据中各模块之间采集数据、控制数据的传输提供支持。

现有技术中，天线阵元中的天线振子为中部为螺旋状的铜线，而本发明中，如图4所示，路由器的天线阵元的天线振子为PCB板，有效地降低了路由器的制作成本。

进一步的，还包括模型建立模块、模型展示模块，所述模型建立模块用于接收数据采集模块的环境数据，并建立OpenGL三维模型，模型展示模块用于将环境数据显示在OpenGL三维模型上，所述模型建立模块、模型展示模块均与所述路由器管理模块连接。

OpenGL三维模型建模时是一种高性能的开放式且功能强大的图形库，具有几百个指令和函数，使用这些指令和函数可以构造出高质量的静止物体模型和动态图像，并且可以实现对模型的实时交互操作过程。

进一步的，所述数据采集模块通过对人工录入的长信息进行关键词提取，从而获取环境数据。

环境数据可通过人工测量后输入至数据采集模块中，数据采集模块对数据进行提取分析后，将采集到的环境数据传输至频率计算模块中，频率计算模块根据环境数据，计算路由器在当前设定位置所需设定的理想工作频率，再将理想工作频率数据传输至频率调节模块中，频率调节模块再对天线阵元的工作频率进行调节，使得天线阵元的频率能够满足在具有遮挡物情况下的路由器信号传输需求的同时，也能使得穿透信号和绕射信号的传输效果均达到最佳。

本申请要求保护的仅是背景技术提出问题对应的方案原理部分，而其他部分，例如，在本申请原理基础上如何更优化的对本申请技术方案进行实施，显然不是通过一次研发和一次申请专利就可以完全实现的，因此本申请描述清晰的技术方案仅限于对应背景技术中所要解决的技术问题，其他部分可在另外的研发和专利申请中完成，也可由本领域其他技术人员在本申请方案的技术上继续改进，并申请专利，以达到最优使用效果，都属于本领域现有可知方式。

如图2所示，路由器天线管理方法，包括以下步骤：

步骤1：获取环境数据、路由器数据；

步骤2：通过采集到的环境数据、路由器数据建立OpenGL三维模型；

步骤3：根据环境模型数据，计算天线阵元的理想工作频率；

步骤4：对天线阵元进行调节，使天线阵元达到理想工作频率。

进一步的，所述环境数据包括遮挡范围、信号接受位置、路由器信息；所述路由器信息包括路由器位置、天线阵元工作波长。

进一步的，所述遮挡范围指空间内信号接收位置与路由器位置之间遮挡物的长度。

进一步的，所述步骤3中，还包括以下步骤。

步骤31：根据OpenGL三维模型，得出路由器定位数据、信号接收点定位数据、遮挡范围、路由器与信号接收点的连接直线；

步骤32：获取路由器与信号接收点的连接直线与遮挡物的交点位置，计算无线信号经过遮挡物前后的传输距离；

步骤33：根据经过遮挡物前后的传输距离，结合天线阵元工作波长、天线阵元增益，计算天线阵元的理想工作频率。

进一步的，所述步骤33中，天线阵元的理想工作频率计算公式为：

所述f为天线阵元的理想工作频率，所述λ为无线信号波长，所述a为无线信号经过遮挡物前的传输距离，所述b为无线信号经过遮挡物后的传输距离，所述h为普朗克常数，所述l为遮挡范围，所述k为天线增益。

普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，ν为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。在不确定性原理中普朗克常数有重大地位，粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数。

如图3所示，在一般的家庭空间设定中，遮挡范围通常存在全遮挡、半遮挡的情况，全遮挡指路由器所在空间与信号接收点所在空间中无连接部分，半遮挡只路由器所在空间与信号接收点之间存在有连接部分，在全遮挡情况下，遮挡范围可直接取用空间的长宽值。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述路由器天线管理系统的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至8任一项所述路由器天线管理方法的步骤。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

具体的，在本发明方案的基础上，本领域普通技术人员可通过合乎逻辑分析和/或推理弥补本发明细节上一些不足，使本发明技术方案更加完善和优化。以及，如果涉及到本发明未提出的问题，本领域普通技术人员可采用现有技术中本领域普通技术人员可知的任意方式进行解决，都属于本领域普通技术人员可知的实施方式。

Claims (10)

1.路由器天线管理系统，其特征在于，包括以下内容：

频率调节模块、频率计算模块、数据采集模块、路由器管理模块、天线阵元，所述频率调节模块、频率计算模块、数据采集模块、天线阵元均与所述路由器管理模块连接；

数据采集模块：用于获取环境数据，并将环境数据传输至频率计算模块中；

频率计算模块：用于根据数据采集模块获取的环境数据，计算天线阵元的理想工作频率，并将结果数据传输至频率调节模块中；

频率调节模块：用于获取数据处理模块的结果数据，并对天线阵元的输出频率进行调节；

路由器管理模块：用于对数据中各模块之间采集数据、控制数据的传输提供支持。

2.根据权利要求1所述的路由器天线管理系统，其特征在于，还包括模型建立模块、模型展示模块，所述模型建立模块用于接收数据采集模块的环境数据，并建立OpenGL三维模型，模型展示模块用于将环境数据显示在OpenGL三维模型上，所述模型建立模块、模型展示模块均与所述路由器管理模块连接。

3.根据权利要求1所述的路由器天线管理系统，其特征在于，所述数据采集模块通过对人工录入的长信息进行关键词提取，从而获取环境数据。

4.路由器天线管理方法，其特征在于，包含权利要求1-6所述的路由器天线管理系统，包括以下步骤：

步骤1：获取环境数据、路由器数据；

步骤2：通过采集到的环境数据、路由器数据建立OpenGL三维模型；

步骤3：根据环境模型数据，计算天线阵元的理想工作频率；

步骤4：对天线阵元进行调节，使天线阵元达到理想工作频率。

5.根据权利要求4所述的路由器天线管理方法，其特征在于，所述环境数据包括遮挡范围、信号接受位置、路由器信息；所述路由器信息包括路由器位置、天线阵元工作波长。

6.根据权利要求5所述的路由器天线管理方法，其特征在于，所述遮挡范围指空间内信号接收位置与路由器位置之间遮挡物的长度。

7.根据权利要求4所述的路由器天线管理方法，其特征在于，所述步骤3中，还包括以下步骤。

步骤31：根据OpenGL三维模型，得出路由器定位数据、信号接收点定位数据、遮挡范围、路由器与信号接收点的连接直线；

步骤32：获取路由器与信号接收点的连接直线与遮挡物的交点位置，计算无线信号经过遮挡物前后的传输距离；

步骤33：根据经过遮挡物前后的传输距离，结合天线阵元工作波长、天线阵元增益，计算天线阵元的理想工作频率。

8.根据权利要求7所述的路由器天线管理方法，其特征在于，所述步骤33中：

所述f为天线阵元的理想工作频率，所述λ为无线信号波长，所述a为无线信号经过遮挡物前的传输距离，所述b为无线信号经过遮挡物后的传输距离，所述h为普朗克常数，所述l为遮挡范围，所述k为天线增益。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述路由器天线管理系统的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至8任一项所述路由器天线管理方法的步骤。

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