CN117394028B - 一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法 - Google Patents

一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法，包括驱动控制板、驱动部、天线支架、定向天线、多根无线传感器天线的智能天线装置；通过驱动控制板检测每根无线传感器天线对应的方位，并通过定向天线收发母路由器的WIFI信号形成无线组网；驱动控制板控制切换无线传感器天线，对母路由器的WIFI信号强度进行扫描并发送至驱动控制板中进行比较，得到比较结果，并根据比较结果发送指令驱动驱动部启动，带动天线支架转动，天线支架旋转，使得定向天线旋转至WIFI信号的强度最优的无线传感器天线；通过控制调整子路由器端天线接收的信号方位，从而提高无线MESH组网性能的稳定性。

Description

一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及移动通信及计算机网络技术领域，特别涉及一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法。
背景技术
近年来，无线局域网(Wireless LocalAreaNetworks，WLAN)的快速发展为企业和公众带来了极大的通信自由，WIFI(Wireless fidelity)作为第一个被广泛推广的高速WLAN技术，包括已经批准的IEEE802.11.a，b，g和n等通信领域协议规范，由于其提高工作效率的能力而受到追捧，并在全球得到广泛部署。然而，WIFI能够支持的范围非常有限；用户只有保持在距离无线接入点设备(Access Point，AP)300英尺的范围内才能实现高速连接。因此，如果想把WIFI的服务模式变成无所不在的覆盖，其成本将高得可怕，那么，能不能将网上的无线设备作为路由器使用，对数据进行不断转发，直至把它们送至目的地，从而把接入点的覆盖服务延伸到几英里甚至更远，这就是提出无线多跳WIFI MESH组网技术的基本思路，即通过多个无线跳来就进行组网(WIFI只使用一跳)，从而能在不添加有线基础设施的情况下，大大延展无线信号的覆盖范围，因此，无线MESH组网是一种非常适合于覆盖大面积开放区域的无线区域网络解决方案。无线MESH组网的特征在于由一组呈网状分布的无线AP构成，AP均采用点对点方式通过无线中继链路互联，将WIFI中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线“热区”。
目前市场上存在多种需要通过WIFI MESH组网的应用场景，且需要在多种复杂环境条件下MESH组网，比如在天上飞的无人机与地面控制基站之间的MESH通信、无线摄像机系统在摄像的同时把数据通过WIFI传送到服务器端，在这些情况下MESH组网的子路由端一直在移动中，MESH通信信号时刻在受到影响，另外还有在家庭中使用WIFI MESH扩展无线家用无线路由器信号到各个房间，以及在WIFI摄像头监控应用中，WIFI摄像头也是通过WIFI进行MESH组网连接到网络，因此在各种应用到WIFI MESH的情景中，亟需解决的问题是如何提高无线MESH组网性能的稳定性。
发明内容
本发明提供了一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法，其目的是为了通过控制调整子路由器端天线接收的信号方位，提高无线MESH组网性能的稳定性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于无线组网的智能天线装置，无线组网包括母路由器和多个由智能天线装置组成的子路由器；
智能天线装置设置于每个子路由器的机壳内；
智能天线装置包括：
设置于机壳内的驱动控制板、驱动部、天线支架、定向天线以及多根无线传感器天线；
驱动部的输出轴与天线支架机械连接，定向天线设置于天线支架的顶部，多根无线传感器天线围绕定向天线的四周设置，并固定于机壳内壁上，无线传感器天线用于扫描母路由器发送WIFI信号的强度；
驱动控制板的输出端与驱动部的控制端电连接，驱动控制板的数据传输端与定向天线的数据传输端电连接，多根无线传感器天线均与驱动控制板的输入端电连接；
每根无线传感器天线将扫描到的母路由器发送WIFI信号的强度均发送至驱动控制板，驱动控制板根据扫描到的每个WIFI信号的强度控制驱动部驱动控制天线支架转动，使定向天线朝向WIFI信号的强度最优的无线传感器天线。
进一步来说，驱动控制板上集成有：
WIFI模块、无线传感器模块、网口、驱动模块和天线切换模块；
WIFI模块与定向天线无线连接，WIFI模块的数据传输端与网口的内部连接端口连接，网口的外部连接端口与设置于机壳底部的以太网接口连接，无线传感器模块与多根无线传感器天线无线连接，无线传感器模块的输出端与驱动模块的输入端连接，无线传感器模块的数据传输端与天线切换模块的数据传输端连接，天线切换模块的输出端分别与多根无线传感器天线连接，驱动模块的输出端与驱动部的控制端连接。
进一步来说，驱动控制板上还集成有电源模块；
电源模块的输入端与市电接入端连接；
电源模块的输出端分别与WIFI模块的电源端、无线传感器模块的电源端连接。
进一步来说，WIFI模块包括：
第一中央处理器、第一射频芯片、射频基带芯片和存储芯片；
第一中央处理器的第一数据传输端与网口连接，第一中央处理器的第二数据传输端与射频基带芯片的第一数据传输端连接，第一中央处理器的第三数据传输端与存储芯片的数据传输端连接，射频基带芯片的第二数据传输端与第一射频芯片的数据传输端连接，第一射频芯片与定向天线无线连接。
进一步来说，无线传感器模块包括：
第二中央处理器、第二射频芯片和存储器；
第二中央处理器的第一数据传输端与驱动模块的输入端连接，第二中央处理器的第二数据传输端与第二射频芯片的第一数据传输端连接，第二中央处理器的第三数据传输端与存储器的数据传输端连接，第二射频芯片的第二数据传输端与天线切换模块的数据传输端连接。
进一步来说，智能天线装置还包括用于固定驱动部的空心底座；
空心底座设置于机壳内，驱动部安装于空心底座内的顶部，驱动部的输出轴贯穿空心底座的顶部并延伸至天线支架的上表面并与天线支架机械连接。
进一步来说，驱动部为马达，马达的转轴贯穿空心底座的顶部并延伸至天线支架的上表面并通过螺栓与天线支架机械连接。
进一步来说，天线支架包括圆盘式底座和支撑杆；
支撑杆垂直于圆盘式底座设置并与圆盘式底座机械连接，定向天线安装于支撑杆的顶部，马达的转轴贯穿空心底座的顶部并延伸至圆盘式底座的上表面并通过螺栓与圆盘式底座机械连接。
本发明还提供了一种智能天线装置的控制方法，应用于智能天线装置，控制方法包括：
步骤1，驱动控制板上电，驱动控制板与多根无线传感器天线无线连接，驱动控制板检测每根无线传感器天线对应的方位，驱动控制板通过定向天线收发母路由器的WIFI信号形成无线组网；
步骤2，驱动控制板控制切换无线传感器天线，通过多根无线传感器天线分别对母路由器的WIFI信号强度进行扫描并发送至驱动控制板中进行比较，得到比较结果；
步骤3，驱动控制板根据比较结果发送指令驱动驱动部启动，带动天线支架转动；
步骤4，天线支架旋转，使得定向天线旋转至WIFI信号的强度最优的无线传感器天线。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明通过设计包括驱动控制板、驱动部、天线支架、定向天线、多根用于扫描母路由器发送的WIFI信号强度的无线传感器天线的智能天线装置；与现有技术相比，本发明将驱动控制板与多根无线传感器天线无线连接，检测每根无线传感器天线对应的方位，驱动控制板通过定向天线收发母路由器的WIFI信号形成无线组网；驱动控制板控制切换无线传感器天线，通过多根无线传感器天线分别对母路由器的WIFI信号强度进行扫描并发送至驱动控制板中进行比较，得到比较结果；驱动控制板根据比较结果发送指令驱动驱动部启动，带动天线支架转动；天线支架旋转，使得定向天线旋转至WIFI信号的强度最优的无线传感器天线；通过驱动控制板控制定向天线的方位来调整子路由器端天线接收的信号方位，保证子路由器端天线接收的信号方位一直朝向WIFI信号的强度最优的方位，从而提高无线MESH组网性能的稳定性。
本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的原理框图；
图3为本发明实施例中电源模块的电路原理图；
图4为本发明实施例中数据传输模块的电路原理图；
图5为本发明实施例中驱动部的安装示意图；
图6为本发明实施例中驱动模块的电路原理图；
图7为本发明实施例中天线切换模块与第二射频芯片之间的电路原理图；
【附图标记说明】
1-机壳 2-驱动控制板 3-驱动部
4-天线支架 41-圆盘式底座 42-支撑杆
5-定向天线 6-无线传感器天线 7-空心底座
8-螺栓 9-方孔 10-以太网接口
11-垫片。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明针对现有的问题，提供了一种用于无线组网的智能天线装置及其控制方法。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种用于无线组网的智能天线装置，无线组网包括母路由器和多个由智能天线装置组成的子路由器；
智能天线装置设置于每个子路由器的机壳1内，本发明实施例中机壳1为圆柱形塑胶机壳；
智能天线装置包括：
设置于机壳1内的驱动控制板2、型号为24BYJ48的驱动部3、天线支架4、定向天线5、多根无线传感器天线6；
驱动控制板2设置于机壳1内的底部；
驱动部3的输出轴与天线支架4机械连接，定向天线5设置于天线支架4的顶部，多根无线传感器天线6围绕定向天线5的四周设置，并固定于机壳1内壁上，无线传感器天线6用于扫描母路由器发送WIFI信号的强度；
驱动控制板2的输出端与驱动部3的控制端电连接，驱动控制板2的数据传输端与定向天线5的数据传输端电连接，多根无线传感器天线6均与驱动控制板2的输入端电连接；
每根无线传感器天线6将扫描到的母路由器发送WIFI信号的强度均发送至驱动控制板2，驱动控制板2根据扫描到的每个WIFI信号的强度控制驱动部3驱动控制天线支架4转动，使定向天线5朝向WIFI信号的强度最优的无线传感器天线6。
具体来说，如图2所示，驱动控制板2上集成有：
WIFI模块、无线传感器模块、网口、驱动模块和天线切换模块；
WIFI模块与定向天线5无线连接，WIFI模块的数据传输端与网口的内部连接端口连接，网口的外部连接端口与设置于机壳1底部的以太网接口10连接，无线传感器模块与多根无线传感器天线6无线连接，无线传感器模块的输出端与驱动模块的输入端连接，无线传感器模块的数据传输端与天线切换模块的数据传输端连接，天线切换模块的输出端分别与多根无线传感器天线6连接，驱动模块的输出端与驱动部3的控制端连接。
最优选的是，如图3所示，驱动控制板2上还集成有电源模块；
电源模块的输入端与市电接入端连接；
电源模块的输出端分别与WIFI模块的电源端、无线传感器模块的电源端连接。
最优选的是，电源模块的输入端可以通过外置的电源适配器与市电接入端连接，电源适配器为12V。
最优选的是，本发明实施例所使用的电源模块包括电源管理芯片CD1053芯片、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一电感L1；
其中，第一电容C1的第一端分别与第二电容C2的第一端、第三电容C3的第一端、第一电阻R1的第一端、电源管理芯片的第一引脚连接并接入市电输入端，第一电阻R1的第二端分别与电源管理芯片的第五引脚、第四电容C4的第二端、第五电容C5的第二端、第二电阻R2的第二端连接，第四电容C4的第一端与第五电容C5的第一端连接并接地GND，电源管理芯片的第四引脚与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与第六电容C6的第一端连接，第六电容C6的第二端分别与电源管理芯片的第二引脚、第一电感L1的第一端连接，第一电感L1的第二端分别与第八电容C8的第一端、第九电容C9的第一端、第十电容C10的第一端、第十一电容C11的第一端、第五电阻R5的第二端、第七电容C7的第二端、第十二电容C12的第一端、第七电阻R7的第一端、第八电阻R8的第一端、第九电阻R9的第一端、第十电阻R10的第一端连接，第九电容C9的第二端分别与第十电容C10的第二端、第十一电容C11的第二端连接并接地GND，第五电阻R5的第二端分别与第四电阻R4的第二端、第六电阻R6的第一端、第七电容C7的第一端连接，第四电阻R4的第一端与电源管理芯片的第六引脚连接，第七电阻R7的第二端、第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端均与WIFI模块的电源端连接，第七电阻R7的第二端分别与第十六电容C16的第一端、第十七电容C17的第一端、第十八电容C18的第一端连接，第十六电容C16的第二端与第十七电容C17的第二端、第十八电容C18的第二端连接并接地GND，第十电阻R10的第二端分别与无线传感器模块的电源端、第十三电容C13的第一端、第十四电容C14的第一端、第十五电容C15的第一端连接；第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端、电源管理芯片的第三引脚、第二电阻R2的第一端、第六电阻R6的第二端、第八电容C8的第二端、第十二电容C12的第二端、第十三电容C13的第二端、第十四电容C14的第二端、第十五电容C15的第二端均接地GND。
最优选的是，WIFI模块包括：
处理芯片为MT7621DA的第一中央处理器CPU、型号为MT7975DN的第一射频芯片、型号为MT7905DAN的射频基带芯片和存储芯片，其中存储芯片为规格为16MB的SPIFLASH；
第一中央处理器的第一数据传输端与网口连接，第一中央处理器的第二数据传输端与射频基带芯片的第一数据传输端连接，第一中央处理器的第三数据传输端与存储芯片的数据传输端连接，射频基带芯片的第二数据传输端与第一射频芯片的数据传输端连接，第一射频芯片与定向天线5无线连接。
具体来说，MT721DA芯片的第一端通过网口与以太网接口10连接，MT7621DA芯片的第二端通过PCIE0/PCIE1总线与MT7905DAN芯片的数据传输端连接，MT7621DA芯片的第三端与SPI FLASH存储芯片连接，MT7905DAN芯片的第一输入端XO_IN_A分别与MT7975DN芯片的第一输出端XO_OUT_A、MT7975DN芯片的输入端XO_IN连接，MT7905DAN芯片的第二输入端XO_IN_B与MT7975DN芯片的第二输出端XO_OUT_B连接，MT7905DAN芯片还通过多根数据线与MT7975DN芯片连接，数据线分别为CTRL、TOP_CLK/DATA、IQ_WIFI/BT/DFS、WRI_HB0～HB8，MT7975DN芯片的数据传输端WF0_RFOUT_G、WF1_RFOUT_G、WF2_RFOUT_A、WF3_RFOUT_A均通过数据传输模块与定向天线5的数据传输端连接。
最优选的是，如图5所示，数据传输模块包括：
第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25C25、第二十六电容C26、第二十七电容C27、第二十八电容C28、第二十九电容C29、第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32、第三十三电容C33、第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36、第三十七电容C37、第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10、第十一电感L11、第十二电感L12、第十三电感L13、第十四电感L14、第十五电感L15、第十六电感L16、第十七电感L17、第一滤波器件FL1、第二滤波器件FL2；
MT7975DN芯片的数据传输端WF0_RFOUT_G分别与第五电感L5的第一端、第四电感L4的第二端连接，第四电感L4的第一端分别与第二十三电容C23的第一端、第三电感L3的第一端、第十一电阻R11的第一端连接，第三电感L3的第二端与第二十二电容C22的第二端连接，第十一电阻R11的第二端分别与第二十一电容C21的第一端、第二电感L2的第二端连接，第二电感L2的第一端分别第二十电容C20的第一端、第十九电容C19的第一端连接，第十九电容C19的第二端与定向天线5的第一端连接，第二十电容C20的第二端、第二十一电容C21的第二端、第二十二电容C22的第一端、第二十三电容C23的第二端、第五电感L5的第二端均接地GND；
MT7975DN芯片的数据传输端WF1_RFOUT_G分别与第十三电感L13的第一端、第十二电感L12的第二端连接，第十二电感L12的第一端分别第三十四电容C34的第一端、第十一电感L11的第一端、第十四电阻R14的第一端连接，第十一电感L11的第二端与第三十三电容C33的第二端连接，第十四电阻R14的第二端分别与第三十二电容C32的第一端、第十电感L10的第二端连接，第十电感L10的第一端分别与第三十一电容C31的第一端、第三十电容C30的第一端连接，第三十电容C30的第二端与定向天线5的第三端连接，第三十一电容C31的第二端、第三十二电容C32的第二端、第三十三电容C33的第二端、第三十四电容C34的第二端、第十三电感L13的第二端均接地GND；
MT7975DN芯片的数据传输端WF2_RFOUT_A分别与第九电感L9的第一端、第二十九电容C29的第二端连接，第二十九电容C29的第一端分别与第二十八电容C28的第一端、第八电感L8的第一端、第十三电阻R13的第一端连接，第八电感L8的第二端与第二十七电容C27的第二端连接，第十三电阻R13的第二端与第一滤波器件FL1的第四引脚连接，第一滤波器件FL1的第一引脚与第一滤波器件FL1的第三引脚连接并接地GND，第一滤波器件FL1的第二引脚与第十二电阻R12的第一端连接，第十二电阻R12的第二端分别与第二十六电容C26的第一端、第七电感L7的第二端连接，第七电感L7的第一端分别与第二十五电容C25C25的第一端、第六电感L6的第一端连接，第六电感L6的第二端与第二十四电容C24的第一端连接，第二十四电容C24的第二端与定向天线5的第二端连接，第二十五电容C25C25的第二端、第二十六电容C26的第二端、第二十七电容C27的第一端、第二十八电容C28的第二端、第九电感L9的第二端均接地GND；
MT7975DN芯片的数据传输端WF3_RFOUT_A分别与第十七电感L17的第一端、第四十电容C40的第二端连接，第四十电容C40的第一端分别与第三十九电容C39的第一端、第十六电感L16的第一端、第十六电阻R16的第一端连接，第十六电感L16的第二端与第三十八电容C38的第二端连接，第十六电阻R16的第二端与第二滤波器件FL2的第四引脚连接，第二滤波器件FL2的第一引脚与第二滤波器件FL2的第三引脚连接并接地GND，第二滤波器件FL2的第二引脚与第十五电阻R15的第一端连接，第十五电阻R15的第二端分别与第三十七电容C37的第一端、第十五电感L15的第二端连接，第十五电感L15的第一端分别与第三十六电容C36的第一端、第十四电感L14的第二端连接，第十四电感L14的第一端与第三十五电容C35的第一端连接，第三十五电容C35的第二端与定向天线5的第四端连接，第三十六电容C36的第二端、第三十七电容C37的第二端、第三十八电容C38的第二端、第三十九电容C39的第二端、第十七电感L17的第二端均接地GND。
最优选的是，无线传感器模块包括：
第二中央处理器、第二射频芯片和存储器；
第二中央处理器的第一数据传输端与驱动模块的输入端连接，第二中央处理器的第二数据传输端与第二射频芯片的第一数据传输端连接，第二中央处理器的第三数据传输端与存储器的数据传输端连接，第二射频芯片的第二数据传输端与天线切换模块的数据传输端连接。
最优选的是，第二中央处理器采用MT7621A处理芯片，第二射频芯片采用MT7615D射频处理芯片，存储器包括256MB的DDR3存储芯片和32MB的NOR FLASH存储芯片；
MT7621A芯片的第一端与驱动模块的输入端连接，MT7621A芯片的第二端与MT7615D芯片的第一端连接，MT7621A芯片的第三端与DDR3存储芯片的输出端连接，MT7621A芯片的第四端与NOR FLASH存储芯片的数据传输端连接，MT7615D芯片的第二端、第三端、第四端、第五端均与天线切换模块的控制端连接。
最优选的是，如图5所示，驱动模块包括：
型号为ULN2003A的驱动芯片、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20；
驱动芯片的第一引脚分别与第十七电阻R17的第一端、MT7621A芯片的第一端连接，驱动芯片的第二引脚分别与第十八电阻R18的第一端、MT7621A芯片的第一端连接，驱动芯片的第三引脚分别与第十九电阻R19的第一端、MT7621A芯片的第一端连接，驱动芯片的第四引脚分别与第二十电阻R20的第一端、MT7621A芯片的第一端连接，第十七电阻R17的第二端与第十八电阻R18的第二端、第十九电阻R19的第二端、第二十电阻R20的第二端连接并接入电源，驱动芯片的第八引脚接地GND，驱动芯片的第九引脚接电源、驱动芯片的第十引脚与驱动芯片的第十一引脚、驱动芯片的第十二引脚连接并接地GND，驱动芯片的的第十三引脚、驱动芯片的第十四引脚、驱动芯片的第十五引脚、驱动芯片的第十六引脚均与驱动部3的控制端连接。
最优选的是，智能天线装置还包括用于固定驱动部3的空心底座7；
空心底座7设置于机壳1内，驱动部3安装于空心底座7内的顶部，驱动部3的输出轴贯穿空心底座7的顶部并延伸至天线支架4的上表面并与天线支架4机械连接。
最优选的是，驱动部3为马达，马达的转轴贯穿空心底座7的顶部并延伸至天线支架4的上表面并通过螺栓8与天线支架4机械连接，如图5所示。
最优选的是，天线支架4包括圆盘式底座41和支撑杆42；
支撑杆42垂直于圆盘式底座41设置并与圆盘式底座41机械连接，定向天线5安装于支撑杆42的顶部，圆盘式底座41的中心位置设有与马达的转轴的尺寸相同的方孔9，马达的转轴贯穿空心底座7的顶部并延伸至圆盘式底座从方孔9中穿过圆盘式底座41并通过螺栓8与圆盘式底座41机械连接。
最优选的是，本发明实施例通过螺栓8与垫片11配合使用对马达的转轴与圆盘式底座41固定连接。
最优选的是，无线传感器天线6的数量为8根，8根无线传感器天线6绕定向天线5的四周设置，并固定在机壳1内壁上。
最优选的是，在本发明实施例中，天线切换模块包括：型号均为RTC7608U的第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第四十一电容C41、第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48、第四十九电容C49、第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第五十三电容C53、第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56、第五十七电容C57、第五十八电容C58、第五十九电容C59、第六十电容C60、第六十一电容C61、第六十二电容C62、第六十三电容C63、第六十四电容C64、第六十五电容C65、第六十六电容C66、第六十七电容C67、第六十八电容C68、第六十九电容C69、第七十电容C70、第七十一电容C71、第七十二电容C72、第七十三电容C73、第七十四电容C74、第七十五电容C75、第七十六电容C76、第七十七电容C77、第七十八电容C78、第十八电感L18、第十九电感L19、第二十电感L20、第二十一电感L21、第二十二电感L22、第二十三电感L23、第二十四电感L24、第二十五电感L25、第二十六电感L26、第二十七电感L27、第二十八电感L28、第二十九电感L29、第三十电感L30、第三十一电感L31、第三十二电感L32、第三十三电感L33、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第三滤波器件FL3、第四滤波器件FL4；
具体来说，八根WIFI SENSOR无线传感器天线6分别通过第四十二电容C42、第四十三电容C43、第五十电容C50、第五十一电容C51、第六十一电容C61、第六十二电容C62、第六十九电容C69、第七十电容C70八个电容与第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关的第一引脚、第三引脚连接，其中第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关的第六引脚分别通过接地GND的第四十一电容C41、第四十九电容C49、第六十电容C60、第六十八电容C68与3.3VD电源连接。
具体来说，如图6所示，第一切换开关的第四引脚分别与接地GND的第四十四电容C44、MT7615D芯片的输出SWCOM0连接，第一切换开关的第五引脚分别与接地GND的第四十五电容C45的第一端、第十八电感L18的第一端连接，第十八电感L18的第二端分别与接地GND的第四十六电容C46的第一端、第二十一电阻R21的第一端连接，第二十一电阻R21的第二端分别与第十九电感L19的第一端、接地GND的第四十八电容C48、第二十电感L20的第一端连接，第十九电感L19的第二端与第四十七电容C47的第二端连接，第四十七电容C47的第一端接地GND，第二十电感L20的第二端分别与接地GND的第二十一电感L21、第二射频芯片的WIFI0_RFIO_A引脚连接；
第二切换开关的第四引脚分别与接地GND的第五十二电容C52、MT7615D芯片的输出端SWCOM1连接，第二切换开关的第五引脚分别与接地GND的第五十三电容C53、第二十二电感L22的第一端连接，第二十二电感L22的第二端分别与接地GND的第五十四电容C54、接地GND的第五十五电容C55、第二十三电感L23的第一端连接，第二十电感L20的第二端分别与接地GND的第五十六电容C56、第二十二电阻R22的第一端连接，第二十二电阻R22的第二端与第三滤波器件FL3的第二引脚连接，第三滤波器件FL3的第一引脚与第二引脚连接并接地GND，第三滤波器件FL3的第四引脚与第二十三电阻R23的第一端连接，第二十三电阻R23的第二端分别与第二十四电感L24的第一端、接地GND的第五十八电容C58、第五十九电容C59的第一端连接，第二十四电感L24的第二端与第五十七电容C57的第二端连接，第五十七电容C57的第一端接地GND，第五十九电容C59的第二端分别与接地GND的第二十五电感L25、第二射频芯片的WIFI2_RFIO_A引脚连接；
第三切换开关的第四引脚分别与接地GND的第六十三电容C63、MT7615D芯片的输出端SWCOM2连接，第二切换开关的第五引脚分别与接地GND的第六十四电容C64、第二十六电感L26的第一端连接，第二十六电感L26的第二端分别与接地GND的第六十五电容C65、第二十四电阻R24的第一端连接，第二十四电阻R24的第二端分别与第二十七电感L27的第一端、接地GND的第六十七电容C67、第二十八电感L28的第一端连接，第二十七电感L27的第二端与第六十六电容C66的第二端连接，第六十六电容C66的第一端接，第二十八电感L28的第二端分别与接地GND的第二十九电感L29、第二射频芯片的WIFI1_RFIO_A引脚连接；
第四切换开关的第五引脚分别与接地GND的第七十一电容C71、MT7615D芯片的输出端SWCOM2连接，第二切换开关的第五引脚分别与接地GND的第七十二电容C72、第三十电感L30的第一端连接，第三十电感L30的第二端分别与接地GND的第七十三电容C73、接地GND的第七十四电容C74、第三十一电感L31的第一端连接，第三十一电感L31的第二端分别与接地GND的第七十五电容C75、第二十五电阻R25的第一端连接，第二十五电阻R25的第二端与第四滤波器件FL4的第二引脚连接，第四滤波器件FL4的第一引脚与第三引脚连接并接地GND，第四滤波器件FL4的第四引脚与第二十六电阻R26的第一端连接，第二十六电阻R26的第二端分别与第三十二电感L32的第一端、接地GND的第七十七电容C77、第七十八电容C78的第一端连接，第三十二电感L32的第二端与第七十六电容C76的第二端连接，第七十六电容C76的第一端接地GND，第七十八电容C78的第二端分别与接地GND的第三十三电感L33、第二射频芯片的WIFI3_RFIO_A引脚连接。
最优选的是，WIFI SENSOR天线是定向天线，WIFI SENSOR天线的尺寸小于定向天线5的尺寸，WIFI SENSOR天线的增益小于定向天线5的增益。
本发明实施例还提供了一种智能天线装置的控制方法，应用于智能天线装置，控制方法包括：
步骤1，驱动控制板上电，驱动控制板与多根无线传感器天线无线连接，驱动控制板检测每根无线传感器天线对应的方位，驱动控制板通过定向天线收发母路由器的WIFI信号形成无线组网；
步骤2，驱动控制板控制切换无线传感器天线，通过多根无线传感器天线分别对母路由器的WIFI信号强度进行扫描并发送至驱动控制板中进行比较，得到比较结果；
步骤3，驱动控制板根据比较结果发送指令驱动驱动部启动，带动天线支架转动；
步骤4，天线支架旋转，使得定向天线旋转至WIFI信号的强度最优的无线传感器天线。
具体来说，本发明实施例首先通过无线传感器模块将8根WIFI SENSOR天线对应的朝向位置记录于存储器内，然后记录4根WIFI SENSOR天线扫描到的母路由器的WIFI信号的强度，通过天线切换模块切换到另外4根WIFI SENSOR天线，并记录这4根WIFI SENSOR天线扫描到的母路由器WIFI信号的强度，将纪录的值保存到存储器，通过比较纪录到的8根WIFISENSOR天线收到的信号强度，得到信号的强度最优的那根WIFI SENSOR天线，则对应那根WIFI SENSOR天线所朝向的位置为最优信号强度位置。如果计算得到信号的强度最优的那根WIFI SENSOR天线位置与上一次相比有变化，此时，无线传感器模块发送指令到驱动模块，驱动驱动部3转动，从而带动天线支架4动作，从而带动定向天线5转动，使定向天线5旋转到最佳信号强度的位置。如果计算得到信号强度最优的那根天线位置不变，则不转动定向天线5。无线传感器模块每隔一段时间(比如3秒)记录并比较一次8根WIFI SENSOR天线收到信号的强度，作出转动或者不转动定向天线5的指令动作。以此保证定向天线5一直朝向信号的强度最优的WIFI SENSOR天线，保证MESH信号一直稳定。
本发明实施例通过设计包括驱动控制板、驱动部、天线支架、定向天线、多根用于扫描母路由器发送的WIFI信号强度的无线传感器天线的智能天线装置；与现有技术相比，本发明将驱动控制板与多根无线传感器天线无线连接，检测每根无线传感器天线对应的方位，驱动控制板通过定向天线收发母路由器的WIFI信号形成无线组网；驱动控制板控制切换无线传感器天线，通过多根无线传感器天线分别对母路由器的WIFI信号强度进行扫描并发送至驱动控制板中进行比较，得到比较结果；驱动控制板根据比较结果发送指令驱动驱动部启动，带动天线支架转动；天线支架带动支撑杆旋转，使得定向天线旋转至WIFI信号的强度最优的无线传感器天线；通过驱动控制板控制定向天线的方位来调整子路由器端天线接收的信号方位，保证子路由器端天线接收的信号方位一直朝向WIFI信号的强度最优的方位，从而提高无线MESH组网性能的稳定性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于无线组网的智能天线装置，所述无线组网包括母路由器和多个由智能天线装置组成的子路由器，其特征在于，
所述子路由器通过所述智能天线装置与所述母路由器进行无线组网；
所述智能天线装置设置于每个所述子路由器的机壳(1)内；
所述智能天线装置包括：
设置于所述机壳(1)内的驱动控制板(2)、驱动部(3)、天线支架(4)、定向天线(5)以及多根无线传感器天线(6)；
所述驱动部(3)的输出轴与所述天线支架(4)机械连接，所述定向天线(5)设置于所述天线支架(4)的顶部，多根所述无线传感器天线(6)围绕所述定向天线(5)的四周设置，并固定于所述机壳(1)内壁上，所述无线传感器天线(6)用于扫描所述母路由器发送WIFI信号的强度；
所述驱动控制板(2)的输出端与所述驱动部(3)的控制端电连接，所述驱动控制板(2)的数据传输端与所述定向天线(5)的数据传输端电连接，多根所述无线传感器天线(6)均与所述驱动控制板(2)的输入端电连接；
每根所述无线传感器天线(6)将扫描到的所述母路由器发送WIFI信号的强度均发送至所述驱动控制板(2)，所述驱动控制板(2)根据扫描到的每个WIFI信号的强度控制所述驱动部(3)驱动控制所述天线支架(4)转动，使所述定向天线(5)朝向WIFI信号的强度最优的无线传感器天线(6)。
2.根据权利要求1所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，所述驱动控制板(2)上集成有：
WIFI模块、无线传感器模块、网口、驱动模块和天线切换模块；
所述WIFI模块与所述定向天线(5)无线连接，所述WIFI模块的数据传输端与所述网口的内部连接端口连接，所述网口的外部连接端口与设置于所述机壳(1)底部的以太网接口(10)连接，所述无线传感器模块与多根所述无线传感器天线(6)无线连接，所述无线传感器模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述无线传感器模块的数据传输端与所述天线切换模块的数据传输端连接，所述天线切换模块的输出端分别与多根所述无线传感器天线(6)连接，所述驱动模块的输出端与所述驱动部(3)的控制端连接。
3.根据权利要求2所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，所述驱动控制板(2)上还集成有电源模块；
所述电源模块的输入端与市电接入端连接；
所述电源模块的输出端分别与所述WIFI模块的电源端、所述无线传感器模块的电源端连接。
4.根据权利要求3所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，所述WIFI模块包括：
第一中央处理器、第一射频芯片、射频基带芯片和存储芯片；
所述第一中央处理器的第一数据传输端与所述网口连接，所述第一中央处理器的第二数据传输端与所述射频基带芯片的第一数据传输端连接，所述第一中央处理器的第三数据传输端与所述存储芯片的数据传输端连接，所述射频基带芯片的第二数据传输端与所述第一射频芯片的数据传输端连接，所述第一射频芯片与所述定向天线(5)无线连接。
5.根据权利要求4所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，所述无线传感器模块包括：
第二中央处理器、第二射频芯片和存储器；
所述第二中央处理器的第一数据传输端与所述驱动模块的输入端连接，所述第二中央处理器的第二数据传输端与所述第二射频芯片的第一数据传输端连接，所述第二中央处理器的第三数据传输端与所述存储器的数据传输端连接，所述第二射频芯片的第二数据传输端与所述天线切换模块的数据传输端连接。
6.根据权利要求5所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，
所述智能天线装置还包括用于固定所述驱动部(3)的空心底座(7)；
所述空心底座(7)设置于所述机壳(1)内，所述驱动部(3)安装于所述空心底座(7)内的顶部，所述驱动部(3)的输出轴贯穿所述空心底座(7)的顶部并延伸至所述天线支架(4)的上表面并与所述天线支架(4)机械连接。
7.根据权利要求6所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，
所述驱动部(3)为马达，所述马达的转轴贯穿所述空心底座(7)的顶部并延伸至所述天线支架(4)的上表面并通过螺栓(8)与所述天线支架(4)机械连接。
8.根据权利要求7所述的用于无线组网的智能天线装置，其特征在于，所述天线支架(4)包括圆盘式底座(41)和支撑杆(42)；
所述支撑杆(42)垂直于所述圆盘式底座(41)设置并与所述圆盘式底座(41)机械连接，所述定向天线(5)安装于所述支撑杆(42)的顶部，所述马达的转轴贯穿所述空心底座(7)的顶部并延伸至所述圆盘式底座(41)的上表面并通过螺栓(8)与所述圆盘式底座(41)机械连接。
9.一种智能天线装置的控制方法，其特征在于，应用权利要求1-8任一项所述的智能天线装置，所述控制方法包括：
步骤1，所述驱动控制板上电，所述驱动控制板与多根无线传感器天线无线连接，所述驱动控制板检测每根所述无线传感器天线对应的方位，所述驱动控制板通过所述定向天线收发所述母路由器的WIFI信号形成无线组网；
步骤2，所述驱动控制板控制切换所述无线传感器天线，通过多根所述无线传感器天线分别对所述母路由器的WIFI信号强度进行扫描并发送至所述驱动控制板中进行比较，得到比较结果；
步骤3，所述驱动控制板根据所述比较结果发送指令驱动所述驱动部启动，带动所述天线支架转动；
步骤4，所述天线支架旋转，使得所述定向天线旋转至WIFI信号的强度最优的无线传感器天线。
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