[发明专利]多速率抗干扰自适应无线通信平台及其决策方法

说明书

本发明提供了一种多速率抗干扰自适应无线通信平台，通信平台主要由控制单元、无线传输单元以及传感器单元组成，控制单元负责通信模式的判决和切换以及通信协议的实现，无线传输单元负责平台的无线传输数据，传感器单元负责采集平台周围的环境和图像信息，所述的控制单元作为平台的调度和控制中心，根据与相邻通信节点的传输距离不同来选择通信方式的不同，本发明的有益效果是由于能够实现根据平台的多种应用需求和信道环境变化，自适应的切换三种无线通信方式，能够进行实时的检测，进行快速的最优化判决，将三种通信方式融合在一个系统，数据可以相互转换，实现不同通信模式间的信息交换。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是自适应切换通信方式。

背景技术

随着无线网络技术的逐渐发展，无论是在工控场合的应用条件下，还是在普通的生活应用中，中短距离的无线传输都受到非常密切的关注。中短距离无线局域网具有设备简单、自组网、高可靠、低成本等特点，并且逐渐的应用到各个领域。目前中短距离无线通信技术主要包括：无线保真(WiFi)、短距离无线通信技术(Zigbee)、特高频(UHF)技术等。单一的通信技术无法满足多动态，自适应，多速率可调，以及抗干扰的要求。因此本发明提出的多速率抗干扰自适应通信平台将无线保真(WiFi)、短距离无线通信技术(Zigbee)和特高频(UHF)三种无线通信技术融合在一起，通过评估信道情况和应用需求的变化自适应的切换通信方式，进而实现无线网络性能的鲁棒性和最优化。下面对三种无线通信技术的特点和应用场合进行分析。

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，其低速率、低功耗、低成本等特性成为了无线传感器网络的主要支撑技术。Zigbee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正推动着低速率无线个人局域网络的发展。

WiFi技术主要基于IEEE 802.11系列标准，是一种可以将个人电脑、手持设备(如平板、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。与Zigbee技术的低速率、低功耗等特性不同，WiFi技术具有高速率、高可靠、低延时等特点。

特高频(UHF)则是指使用频段为300～3000MHz特高频的无线通信技术，具有稳定性高，辐射能力强的特点。并且UHF通信技术终端实用性强，可以利用简易的硬件或硬件接口进行快速通信。相对于Zigbee和Wifi无线传输技术，具有低速率，穿透性强，传输距离远的特点，可用于中短距离的无线传输。

无线保真(WiFi)具有高速的数据传输速率，支持多用户接入。但是工作频段在全球免申请2.4Ghz ISM(工业、科学和医用频段)频道，频段较高，干扰强，传播路径的损耗大，传输距离近，且无法支持多跳传输。其次Wifi无线传输技术的功耗大，不支持对能量敏感的无线传感器网络。Zigbee具有低功耗、支持无线自组网、兼容多跳传输模式等特点。但是Zigbee的数据传输速率低，多跳传输会导致数据传输的时延较大，无法满足实时数据交互的应用。UHF辐射能力强，穿透力好，在障碍物较多的室内环境，传输距离远。在室外环境下，对于10Km以内的直视距离可以单跳传输数据，减小了数据传输的时延。

发明内容

为了克服现有无线通信技术中单一通信方式的应用范围窄，数据传输速率不可调，无法动态切换频段抗干扰，以及低功耗节能的特点，分析发现将上述三种无线通信技术融合在一起，通过自适应算法实现多种无线通信技术的切换。无线通信平台的主控芯片选用现场可编程门阵列FPGA实现自适应切换通信方式算法。FPGA芯片内的数字逻辑主要通过采集应用条件，数据时延要求，无线信道干扰情况，以及平台能量等信息，动态的分析判决，最终实现三种无线通信方式的切换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：