專利名稱：為采用時間相關(guān)數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)提供容差魯棒的單工無線數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
為采用時間相關(guān)數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)提供容差魯棒的單工無線
數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2010年11月12日提交的名為“為采用時間相關(guān)數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)提供容差魯棒的單工無線數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法”的美國臨時申請序列號No. 61/412，844的益處，此處通過引用將其全部內(nèi)容包括在本申請中。
背景技術(shù)：
在導(dǎo)航系統(tǒng)中，傳感器以高量化水平高速采樣，這產(chǎn)生非常大量數(shù)據(jù)。而且，維持導(dǎo)航所需的高精度精確性經(jīng)由具有連續(xù)校準(zhǔn)和更新能力的系統(tǒng)實現(xiàn)。在過去，與這種導(dǎo)航傳感器的通信一般通過使用平衡環(huán)(gimbal)實現(xiàn)，該平衡環(huán)集成了到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的有線連接。在較新的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計中，有時不再需要平衡環(huán)。而是，導(dǎo)航傳感器通過諸如空氣軸承之類的獨特方法支持，其中不再存在到傳感器的有線物理連接。這樣，高速無線連接變成了必需。無線連接對包括導(dǎo)致誤碼的信號漏失、信號干擾以及多路徑差錯的數(shù)據(jù)傳輸問題敏感。為了使導(dǎo)航系統(tǒng)尤其在飛行場景中正確地工作，需要減輕導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的數(shù)據(jù)傳輸問題。由于上述原因和當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人閱讀和理解說明書時將顯見的下面陳述的其他原因，在本領(lǐng)域中需要為采用時間相關(guān)數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)提供容差魯棒的單工無線數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供為采用時間相關(guān)數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)提供容差魯棒的單工無線數(shù)據(jù)且通過閱讀和學(xué)習(xí)下面的說明書將理解的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，一種用于提供容差單工無線數(shù)據(jù)的系統(tǒng)包含一個或更多導(dǎo)航傳感器，每個配置成產(chǎn)生時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)字采樣；以及數(shù)據(jù)接收節(jié)點，通過無線數(shù)據(jù)鏈路耦合到一個或更多導(dǎo)航傳感器，其中無線數(shù)據(jù)鏈路包含用于時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的單工傳輸?shù)某跫壛饕约坝糜谘舆t的數(shù)據(jù)包的單工傳輸?shù)拇渭壛鳎撗舆t的數(shù)據(jù)包包含時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的延遲重發(fā)。其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點經(jīng)由初級數(shù)據(jù)流從一個或更多導(dǎo)航傳感器的第一傳感器接收第一數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點有效性檢查第一數(shù)據(jù)包。其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點判斷第一數(shù)據(jù)包包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點有效性檢查經(jīng)由次級數(shù)據(jù)流從第一傳感器接收的第二數(shù)據(jù)包。其中當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點基于來自第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包中的非受損數(shù)據(jù)采樣建立重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。


當(dāng)考慮優(yōu)選實施例和下面附圖的描述時，本發(fā)明的實施例可以被更容易地理解且其他優(yōu)點及用途將更容易地顯見，附圖中
圖1說明本發(fā)明的一個實施例的無線數(shù)據(jù)鏈路中的雙流數(shù)據(jù)包傳輸；圖2是說明本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖；圖3-4以及5A&5B說明用于本發(fā)明的一個或更多實施例的數(shù)據(jù)插值的示例；以及圖6說明本發(fā)明的一個實施例的發(fā)送器/接收器系統(tǒng)。依照一般實踐，各種描述的特征沒有按比例繪制，而是強調(diào)與本發(fā)明相關(guān)的特征。 貫穿附圖和文本，參考符號表示相似的元件。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，對附圖做出引用，附圖形成本說明書的一部分且其通過可以實踐本發(fā)明的特定說明性實施例的方式示出。這些實施例被充分詳細地描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，且應(yīng)當(dāng)理解，可以利用其他實施例，且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下做出邏輯、機械和電學(xué)改變。因此下面的詳細描述不應(yīng)視為限制意義。本發(fā)明的實施例提供用于導(dǎo)航傳感器通信鏈路的系統(tǒng)和方法，其減輕包括導(dǎo)致誤碼的數(shù)據(jù)漏失、信號干擾和多路徑差錯的數(shù)據(jù)傳輸問題。更具體而言，對于有限持續(xù)時間的漏失和無線數(shù)據(jù)鏈路差錯的情況，此處描述的協(xié)議用于確保精確導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)被成功地提供到導(dǎo)航系統(tǒng)且通信完整性得以維持。如下面更詳細解釋，底層概念使用無線通信鏈路內(nèi)的差錯檢測和額外帶寬來產(chǎn)生延遲的數(shù)據(jù)流。導(dǎo)航數(shù)據(jù)共有的動態(tài)質(zhì)量被用于插值時間相關(guān)數(shù)據(jù)且求解相同傳感器數(shù)據(jù)點的兩個采樣(一個來自第一數(shù)據(jù)流且一個來自延遲的數(shù)據(jù)流)中的哪一個是正確的。當(dāng)兩個采樣都出現(xiàn)受損時，這些動態(tài)質(zhì)量用于提供近似低差錯替代采樣。圖1是總體以100說明本發(fā)明的一個實施例的無線數(shù)據(jù)鏈路中的雙流數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膱D示。如圖1所示，傳感器110通過無線數(shù)據(jù)鏈路115耦合到數(shù)據(jù)接收節(jié)點112。傳感器 110被編程為發(fā)送時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的初級流(由A指示)以及延遲的副樣(duplicate)數(shù)據(jù)包的次級流(由A’指示)。無線數(shù)據(jù)鏈路115包括足夠的帶寬來同時傳輸數(shù)據(jù)包的初級流和次級延遲副樣流。這樣，任意一個數(shù)據(jù)包的傳輸不消耗超過無線數(shù)據(jù)鏈路115上可用的帶寬的一半。在一個實施例中，無線數(shù)據(jù)鏈路115提供至少是傳感器 110產(chǎn)生的任意數(shù)據(jù)包的傳輸所需的帶寬的兩倍的帶寬且因而提供過剩能力來實施提出的方法。在圖1中描述的實施例中，傳感器110在初級數(shù)據(jù)流A上發(fā)送第一數(shù)據(jù)包130，且然后，在某一延遲(在120示出)之后，在延遲流A’上發(fā)送數(shù)據(jù)包130的復(fù)本(示為130’)。 取決于信號傳輸損耗機制的突發(fā)性，發(fā)送數(shù)據(jù)包130和數(shù)據(jù)包130’之間的延遲120可以是任意固定或可編程的合適的延遲。數(shù)據(jù)包130和130’均包括傳感器110產(chǎn)生的N個順序的時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的序列。通過使得數(shù)據(jù)包130和130’攜帶順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)的副樣復(fù)本，數(shù)據(jù)流A和A’的接收器(在下面詳細討論)能夠利用每個數(shù)據(jù)包內(nèi)以及兩個數(shù)據(jù)包130和130’之間的數(shù)據(jù)點之間的插值來識別每個數(shù)據(jù)包中受損和非受損的數(shù)據(jù)點且估算校正。在一個實施例中， 在多個受損采樣的事件中，通過首先發(fā)現(xiàn)兩個冗余包之間的良好采樣點執(zhí)行多個受損數(shù)據(jù)采樣上的插值。發(fā)送副樣數(shù)據(jù)包130和130’為無線數(shù)據(jù)鏈路115提供了一種方式來從可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采樣的整個數(shù)據(jù)包丟失的事件恢復(fù)。時間延遲數(shù)據(jù)包130’提供優(yōu)于傳統(tǒng)差錯編碼和解碼方案的數(shù)據(jù)魯棒性。在一個實施例中，數(shù)據(jù)包130和130’均包括附加的循環(huán)冗余校驗(CRC)字符(以 132和132’示出)來便于差錯檢測和數(shù)據(jù)恢復(fù)。例如，在一個實施例中，在操作中，當(dāng)在數(shù)據(jù)接收節(jié)點112接收數(shù)據(jù)包130時，相對數(shù)據(jù)包130攜帶的數(shù)據(jù)采樣有效載荷評估CRC字符132。當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點112判斷CRC132正確時，數(shù)據(jù)包132攜帶的數(shù)據(jù)采樣被傳送(諸如到導(dǎo)航計算機113)以用于進一步處理。當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點112判斷CRC字符132不正確時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點等待副樣數(shù)據(jù)包130’在數(shù)據(jù)流A’中到達。然后，相對數(shù)據(jù)包130’攜帶的數(shù)據(jù)采樣有效載荷評估CRC字符132’。當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點112判斷CRC 132’正確時，數(shù)據(jù)包132’攜帶的數(shù)據(jù)采樣被傳送(諸如到導(dǎo)航計算機11 以用于進一步處理。當(dāng)數(shù)據(jù)包130和130’均被發(fā)現(xiàn)具有不正確的CRC時，執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣插值。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本公開時應(yīng)當(dāng)意識到，盡管CRC分析可以識別數(shù)據(jù)包是否包含受損數(shù)據(jù)， 分析本身不能識別包攜帶的數(shù)據(jù)采樣中的哪一個受損。本發(fā)明的實施例利用導(dǎo)航數(shù)據(jù)的特定特性以在接收器識別和校正受損數(shù)據(jù)采樣而無需請求從傳感器重發(fā)數(shù)據(jù)。導(dǎo)航傳感器測量數(shù)據(jù)本質(zhì)上是慣量的(inertial)且通過測量限制為遵循某些動力學(xué)和物理學(xué)定律的物理對象得出。因此，導(dǎo)航傳感器測量數(shù)據(jù)具有作為代表物理移動體的相關(guān)數(shù)據(jù)集的特性。導(dǎo)航傳感器信號例如遵循某些模式，例如主要是正弦波形信號。傳感器波形信號被數(shù)字采樣(諸如通過8或14位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)包130和 130’攜帶的采樣。采樣波形的采樣速率足以使得在數(shù)據(jù)包130和130’內(nèi)，在序列中從一個數(shù)字采樣到下一數(shù)字采樣值的差異非常小。由于此原因，可以通過從數(shù)據(jù)采樣η和n+2的插值判斷數(shù)據(jù)包130(或130’)內(nèi)數(shù)據(jù)采樣n+1何時受損。在備選實施例中，插值技術(shù)可以是線性(例如，(η+(n+2)/2))、三次(cubic)或其他技術(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)采樣n+l的值與根據(jù)η 和n+2的插值提供的估算不一致時，n+l被認(rèn)為是受損數(shù)據(jù)點。導(dǎo)航數(shù)據(jù)本身有助于這種分析，因為傳感器110(例如可以預(yù)期以IOOHz的頻率操作)發(fā)送的數(shù)據(jù)包130和130’內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣在短的時間周期內(nèi)沒有顯著程度的變化。因此，此處描述的技術(shù)適合于使用相關(guān)數(shù)據(jù)集(正弦數(shù)據(jù)僅是一個示例)的其他應(yīng)用且本發(fā)明的實施例預(yù)期為涵蓋這些實施例。在一個實施例中，基于期望無線信道經(jīng)歷的差錯或干擾的種類和周期性來選擇數(shù)據(jù)包130和數(shù)據(jù)包130’的傳輸之間的延遲周期120。在一個實施例中，無線數(shù)據(jù)鏈路115 是多個傳感器(諸如傳感器110)利用的時分多址(TDMA)鏈路以向數(shù)據(jù)接收節(jié)點112發(fā)送數(shù)據(jù)包。在一個這種實施例中，數(shù)據(jù)包130和130’均在由TDMA調(diào)度分配給傳感器130的數(shù)據(jù)包的時隙中發(fā)送。數(shù)據(jù)鏈路115利用單工(即，單向)數(shù)據(jù)傳輸機制來提供可靠鏈路以傳送導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)。在備選實施例中，即使導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)使用此處描述的單工通信方法發(fā)送，數(shù)據(jù)鏈路115本身可以可選地支持雙工數(shù)據(jù)傳輸。通過使用重發(fā)技術(shù)，本公開中描述的方案消除了對于提供雙工數(shù)據(jù)傳輸物理層以支持較高數(shù)據(jù)可靠性的需要。而且，該技術(shù)可以應(yīng)用于任意物理層。因此，兩個或更多包可以被發(fā)送以利用過剩帶寬且提供數(shù)據(jù)冗余。圖2是說明本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖。對于一個實施例，圖2示意了用于處理圖1的數(shù)據(jù)接收節(jié)點112接收的數(shù)據(jù)的上述邏輯。方法開始于202，其中經(jīng)由無線數(shù)據(jù)鏈路的初級數(shù)據(jù)流從傳感器接收第一數(shù)據(jù)包，該第一數(shù)據(jù)包包含第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。方法進行到204，其中對第一數(shù)據(jù)包執(zhí)行第一有效性檢查。在一個實施例中，第一有效性檢查包含針對有效性檢查第一數(shù)據(jù)包的CRC。當(dāng)執(zhí)行第一有效性檢查判斷第一包正確時，方法前進到210，其中向處理器提供第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。當(dāng)執(zhí)行第一有效性檢查判斷第一數(shù)據(jù)包不包含受損數(shù)據(jù)時，方法前進到206，其中經(jīng)由無線數(shù)據(jù)鏈路的次級延遲數(shù)據(jù)流從傳感器接收第二數(shù)據(jù)包，第二數(shù)據(jù)包包含第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣，且第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣包含第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的重發(fā)。方法前進到208，其中對第二數(shù)據(jù)包執(zhí)行第二有效性檢查。在一個實施例中，第二有效性檢查包含針對有效性檢查第二數(shù)據(jù)包的CRC。當(dāng)執(zhí)行第二有效性檢查判斷第二數(shù)據(jù)包不包含受損數(shù)據(jù)時，該方法前進到212，其中向處理器提供第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)。 第一數(shù)據(jù)包相應(yīng)地被丟棄。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)包包含受損數(shù)據(jù)且第二數(shù)據(jù)包含受損數(shù)據(jù)時，方法前進到214，其中基于來自第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包中的非受損數(shù)據(jù)采樣建立重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。在一個實施例中，在第一數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)采樣和第二數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)采樣之間執(zhí)行逐個采樣比較。因為第二數(shù)據(jù)包應(yīng)簡單地是來自第一數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)采樣的重發(fā)，二者攜帶的數(shù)據(jù)采樣集應(yīng)相同。在兩個假定相同數(shù)據(jù)采樣之間識別的任意差異意味著采樣之一或二者受損。在一個實施例中，方法前進到216，向處理器提供重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。例如，圖3說明比較來自在接收節(jié)點接收的第一數(shù)據(jù)包310和第二數(shù)據(jù)包320的順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的示例。經(jīng)由初級流在數(shù)據(jù)鏈路115上接收第一數(shù)據(jù)包310(至少包含數(shù)據(jù)點311-1至311-4)。第二數(shù)據(jù)包320(至少包含數(shù)據(jù)點321-1至321-4)經(jīng)由延遲的副樣數(shù)據(jù)包的次級流接收且是第一數(shù)據(jù)包310的重發(fā)。第一數(shù)據(jù)包310包括至少一個受損數(shù)據(jù)點(在311-4示出)，且由于此原因，在圖2的方框204CRC檢查將失敗。第二數(shù)據(jù)包 320包括至少一個受損數(shù)據(jù)點(在321-2示出)且由于此原因，在圖2的方框208CRC檢查將失敗。如上所述，數(shù)字采樣用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)包310和320的傳感器波形信號的采樣速率，足以使得在數(shù)據(jù)包310和320’內(nèi)，在數(shù)據(jù)包的序列中從一個數(shù)字采樣到下一數(shù)字采樣值的差異非常小。例如，在一個實施例中，數(shù)據(jù)包310的數(shù)據(jù)采樣311-1和311-3匹配數(shù)據(jù)包320 的相應(yīng)數(shù)據(jù)采樣321-1和321-3且因此被認(rèn)為是非受損的。因此，這些數(shù)據(jù)采樣的值用于填充在330示出的重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采樣331-1和331-3。然后， 330的其余數(shù)據(jù)采樣如下所述被插值。備選地，如下所述，數(shù)據(jù)包310和320的每一數(shù)據(jù)點可以被單獨地測試以覆蓋相關(guān)數(shù)據(jù)采樣均相同受損的少見情形。為了判斷特定目標(biāo)數(shù)據(jù)采樣是否受損，在一個實施例中，使用目標(biāo)數(shù)據(jù)采樣的任一側(cè)的數(shù)據(jù)采樣執(zhí)行插值。對于數(shù)據(jù)包320的示例，為了測試作為目標(biāo)數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采樣321-2，使用數(shù)據(jù)采樣321-1和321-3執(zhí)行插值(在314示出)。使用的插值技術(shù)可以是線性、三次或其他技術(shù)。對于本示例，數(shù)據(jù)采樣321-2的值與從321-1和321-3的插值提供的估算不一致。由于此原因，321-2被認(rèn)為是受損數(shù)據(jù)點。為了測試數(shù)據(jù)包310的數(shù)據(jù)采樣 311-2，使用數(shù)據(jù)采樣311-1和311-3執(zhí)行插值(在312說明)。在這種情況下，數(shù)據(jù)采樣 311-2的值與從311-1和311-3的插值提供的估算一致。由于此原因，311-2被認(rèn)為是非受損數(shù)據(jù)點，且將用作用于填充重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣330的數(shù)據(jù)采樣331-3的基礎(chǔ)。在311-4的值受損數(shù)據(jù)采樣可以類似地被檢測且數(shù)據(jù)采樣321-4的值可以用于插值的數(shù)據(jù)采樣331-4的值。如圖3所示，執(zhí)行插值以填補在兩個已知良好的數(shù)據(jù)采樣點之間發(fā)生的丟失(即， 受損)的數(shù)據(jù)點。然而，對于單個誤碼情況(在310示出)或信號差錯存在多種情形，時間參差(staggering)將幫助減小來自傳感器數(shù)據(jù)的兩個包的相同采樣點的丟失。接收器將容易能夠從其他數(shù)據(jù)包定位其他類似的點。圖4說明比較來自在接收節(jié)點接收的第一數(shù)據(jù)包410和第二數(shù)據(jù)包420的順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的另一示例。經(jīng)由初級流在數(shù)據(jù)鏈路115上接收第一數(shù)據(jù)包410(至少包含數(shù)據(jù)點411-1至411-4)。第二數(shù)據(jù)包420(至少包含數(shù)據(jù)點321-1至321-4)經(jīng)由延遲副樣數(shù)據(jù)包的次級流接收且是第一數(shù)據(jù)包410的重發(fā)。第一數(shù)據(jù)包310包括至少一個受損數(shù)據(jù)點(在411-2示出)且由于此原因，在圖2的方框204CRC檢查將失敗。第二數(shù)據(jù)包420 包括至少一個受損數(shù)據(jù)點(在421-2示出)且由于此原因，在圖2的方框208CRC檢查將失敗。在圖中容易觀察到，圖4的示例與圖3的示例的不同之處在于，第一和第二數(shù)據(jù)包中的第二數(shù)據(jù)采樣是受損的，意味著沒有可以用于填充在430示出的重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采樣431-2的非受損數(shù)據(jù)采樣。因此，來自任一數(shù)據(jù)采樣411-1、3和4 或數(shù)據(jù)采樣421-1、3或4的非受損值用于填充數(shù)據(jù)采樣431-1、3和4，同時使用插值的值來填充數(shù)據(jù)采樣431-2。在一個實施例中，接收節(jié)點將使用基于根據(jù)任一 411-1至411-3(在 412示出)或421-1至421-3 (在422示出)進行插值的插值的值來填充數(shù)據(jù)采樣431-2。在另一實施例中，接收節(jié)點將(諸如通過平均)組合來自412和422的插值的值以達到431-2 的數(shù)據(jù)點值以代替受損數(shù)據(jù)點411-2和421-2使用。對于多個順序采樣點在初級數(shù)據(jù)包中受損的多突發(fā)誤碼的情況，相應(yīng)的采樣點可能也從次級包丟失。在一個實施例中，解決該情形涉及插值具有最已知的有效數(shù)據(jù)采樣點的數(shù)據(jù)包以使用適當(dāng)?shù)闹祦硖钛a丟失的采樣點。即，基于來自A和A’的組合數(shù)據(jù)的插值結(jié)果被用于重構(gòu)用于受損數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)。圖5A和5B說明用于比較來自第一數(shù)據(jù)包510和第二數(shù)據(jù)包520的順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的一個這種示例，其中多個順序采樣點受損。在數(shù)據(jù)鏈路115上經(jīng)由初級流接收第一數(shù)據(jù)包510 (至少包含數(shù)據(jù)點511-1至511-4)。第二數(shù)據(jù)包520 (至少包含數(shù)據(jù)點 521-1至521-4)經(jīng)由延遲的副樣數(shù)據(jù)包的次級流接收且是第一數(shù)據(jù)包510的重發(fā)。第一數(shù)據(jù)包510包括至少兩個順序的受損數(shù)據(jù)點(在511-2和511-3示出)且由于此原因，在圖 2的方框204CRC檢查將失敗。第二數(shù)據(jù)包520包括至少一個受損數(shù)據(jù)點(在521-2示出) 且由于此原因，在圖2的方框208CRC檢查將失敗。在該示例中，因為順序數(shù)據(jù)點511-2和 511-3均受損，511-1至511-3之間或者511-2至511-4之間的插值將提供不可靠的結(jié)果。在這種情況下，來自數(shù)據(jù)包520的數(shù)據(jù)采樣521-3的有效值首先用于代替數(shù)據(jù)包 510的受損數(shù)據(jù)采樣511-3以填充中間數(shù)據(jù)包515的數(shù)據(jù)采樣515-3。中間數(shù)據(jù)包515還包含使用已知非受損數(shù)據(jù)采樣值(諸如來自任一 511-1和511-4或521-1和521-4)填充的數(shù)據(jù)采樣515-1和515-4。接下來，接收節(jié)點將使用基于根據(jù)任一 515-1至515-3 (在512 示出)進行插值的插值的值來填充在530示出的重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采樣531-2。531-1、531-3、531-4的其余值可以分別來自于中間數(shù)據(jù)包515的數(shù)據(jù)采樣 515-1、515-3和515-4。插值方案的這些示例不應(yīng)視為限制，因為使用用于在具有多個順序受損數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)包之間插值的其他方案的實施例預(yù)期為處于本發(fā)明的實施例的范圍內(nèi)。如圖6所示，在一個實施例中，為發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)的傳感器605發(fā)展了傳輸模塊前端處理610(諸如具有現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)或微處理器)。在備選實施例中，上面參考圖1提供的描述應(yīng)用于圖6且反之亦然。傳感器605包含諸如(但不限于)姿態(tài)(attitude)測量傳感器或速度測量傳感器的傳感器且可以包括3軸設(shè)置的加速計和陀螺儀。在圖6中，傳輸模塊前端處理610提供數(shù)據(jù)采樣的附加編碼和用于向無線發(fā)送器模塊620傳送數(shù)據(jù)包的包調(diào)度。在備選實施例中，無線發(fā)送器模塊620使用合適的無線技術(shù)以用于在數(shù)據(jù)鏈路615上數(shù)據(jù)包到數(shù)據(jù)接收器節(jié)點模塊630的單工傳輸。這種無線技術(shù)包括但不限于二進制相移鍵控(BPSK)、正交相移鍵控(QPSK)和使用用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)和/或傳輸控制協(xié)議(TCP)的基于IEEE 802. 11的無線設(shè)備(即Wi-Fi設(shè)備)。傳輸模塊前端處理610在特定時間調(diào)度上向無線發(fā)送器620提供時鐘、初級數(shù)據(jù)流和次級延遲的副樣數(shù)據(jù)流(諸如參考圖1的流A和A’描述)。數(shù)據(jù)通過前端處理器610 格式化為具有識別包的頭信息、幀同步信息且在每個包中為每個數(shù)據(jù)元素添加附加的CRC。 傳輸模塊前端處理610從傳感器605接收數(shù)據(jù)采樣流且在初級流上提供用于向無線發(fā)送器 620傳輸?shù)某跏紨?shù)據(jù)包，接著在延遲時間之后，在包含初始數(shù)據(jù)包攜帶的數(shù)據(jù)的副樣的次級流上提供第二數(shù)據(jù)包。即，使用無線數(shù)據(jù)鏈路615的過剩帶寬重發(fā)來自初始包的數(shù)據(jù)，這在擾亂鏈路完整性的事件中提供數(shù)據(jù)冗余。在一個實施例中，當(dāng)發(fā)送初始數(shù)據(jù)包時，通過前端處理610分配順序號，其存儲在初始數(shù)據(jù)包頭中。當(dāng)隨后發(fā)送具有副樣數(shù)據(jù)采樣的第二數(shù)據(jù)包時，將分配與初始數(shù)據(jù)包相同的順序號，使得數(shù)據(jù)接收節(jié)點630將能夠匹配在初始數(shù)據(jù)中攜帶的數(shù)據(jù)與在第二數(shù)據(jù)包中攜帶的數(shù)據(jù)。如圖6所示，在一些實施例中，其他傳感器、前端處理器、和發(fā)送器(通過 605’、610’和620’指示)將利用相同的無線信道615來發(fā)送信息。在一個實施例中，使用時分多址(TDMA)調(diào)度來控制對于無線信道615的接入。在一個實施例中，傳感器605、前端處理器610和/或無線發(fā)送器620集成為單個設(shè)備。在無線鏈路615的遠端的數(shù)據(jù)接收節(jié)點630接收初級流上的初始數(shù)據(jù)包和次級流上的第二數(shù)據(jù)包以用于諸如上面參考圖2-5所述的分析。在一個實施例中，如上面圖2-5 中所述，耦合到數(shù)據(jù)接收節(jié)點630的導(dǎo)航計算機635將對接收的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)完整性進行評估且做出必要的判定。在一個實施例中，導(dǎo)航計算機635通過驗證包頭信息和CRC檢查和接受數(shù)據(jù)，而當(dāng)校驗和指示受損時，使用上面描述的方法。在一個實施例中，數(shù)據(jù)接收節(jié)點630和導(dǎo)航計算機635集成為單個設(shè)備。若干裝置可用于實現(xiàn)如本說明書中討論的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。這些裝置包括但不限于數(shù)字計算機系統(tǒng)、微處理器、通用目的計算機、可編程控制器和現(xiàn)場可編程門陣列 (PFGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。因此，本發(fā)明的其他實施例是駐留在計算機可讀介質(zhì)上的程序指令，當(dāng)通過這種裝置實施時，所述程序指令使得這些裝置實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。計算機可讀介質(zhì)包括任意形式的物理計算機存儲器存儲設(shè)備。這種物理計算機存儲器設(shè)備的示例包括但不限于穿孔卡片、磁盤或帶、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、閃存只讀存儲器(ROM)、非易失性ROM、可編程ROM(PROM)、可擦除可編程ROM (E-PROM)、隨機存取存儲器(RAM)或任意其他形式的永久、半永久或臨時存儲器存儲系統(tǒng)或設(shè)備。程序指令包括但不限于通過計算機系統(tǒng)處理器和諸如甚高速集成電路(VHSIC)硬件描述語言(VHDL)的硬件描述語言執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令。 盡管已經(jīng)說明和描述了特定實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，目標(biāo)為實現(xiàn)相同目的的任意布置可以代替示出的特定實施例。本申請旨在覆蓋本發(fā)明的變化或變型。因此， 旨在清晰地表明，本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等價限定。
權(quán)利要求
1.一種用于提供容差單工無線數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個或更多導(dǎo)航傳感器(110，605)，每個配置成產(chǎn)生時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)字采樣；以及數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)，通過無線數(shù)據(jù)鏈路(11 耦合到該一個或更多導(dǎo)航傳感器 (110，605)，其中無線數(shù)據(jù)鏈路(11 包括用于時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的單工傳輸?shù)某跫壛?A)以及用于延遲的數(shù)據(jù)包的單工傳輸?shù)拇渭壛?A’)，該延遲的數(shù)據(jù)包包含時間相關(guān)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)的延遲重發(fā)；其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)經(jīng)由初級數(shù)據(jù)流(A)從該一個或更多導(dǎo)航傳感器 (110,605)的第一傳感器接收第一數(shù)據(jù)包(130)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點有效性檢查第一數(shù)據(jù)包 (130)；其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)判斷第一數(shù)據(jù)包(130)包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點有效性檢查經(jīng)由次級數(shù)據(jù)流從第一傳感器接收的第二數(shù)據(jù)包(130’ )；其中當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)包(130)和第二數(shù)據(jù)包(130’)包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點基于來自第一數(shù)據(jù)包(130)和第二數(shù)據(jù)包(130’ )中的非受損數(shù)據(jù)采樣建立重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括耦合到數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)的導(dǎo)航處理器 (113,635)；其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)判斷第一數(shù)據(jù)包(130)不包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點向?qū)Ш教幚砥鬏敵鰜碜缘谝粩?shù)據(jù)包(130)的第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣；其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)判斷第二數(shù)據(jù)包(130’)不包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點向?qū)Ш教幚砥鬏敵鰜碜缘诙?shù)據(jù)包(130’ )的第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣；以及其中當(dāng)數(shù)據(jù)接收節(jié)點(112，630)判斷第一數(shù)據(jù)包(130)和第二數(shù)據(jù)包(130’ )包含受損數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點向?qū)Ш教幚砥鬏敵鲋貥?gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。
3.一種用于提供容差單工無線數(shù)據(jù)的方法，該方法包括經(jīng)由無線數(shù)據(jù)鏈路(11 的初級數(shù)據(jù)流(A)從傳感器(110,60 接收第一數(shù)據(jù)包 (130)，該第一數(shù)據(jù)包(130)包含第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣； 對第一數(shù)據(jù)包(130)執(zhí)行第一有效性檢查；當(dāng)執(zhí)行第一有效性檢查判斷第一數(shù)據(jù)包(130)不包含受損數(shù)據(jù)時，向處理器(113， 635)提供第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣；當(dāng)執(zhí)行第一有效性檢查判斷第一數(shù)據(jù)包(130)包含受損數(shù)據(jù)時，經(jīng)由無線數(shù)據(jù)鏈路 (115)的次級延遲數(shù)據(jù)流(A’ )從傳感器(110,60 接收第二數(shù)據(jù)包(130’)，該第二數(shù)據(jù)包(130’ )包含第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣，該第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣包含第一多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣的重發(fā)；對第二數(shù)據(jù)包(130’ )執(zhí)行第二有效性檢查；當(dāng)執(zhí)行第二有效性檢查判斷第二數(shù)據(jù)包(130’ )不包含受損數(shù)據(jù)時，向處理器提供第二多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)；當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)包(130)包含受損數(shù)據(jù)且第二數(shù)據(jù)包(130’)包含受損數(shù)據(jù)時，基于來自第一數(shù)據(jù)包(130)和第二數(shù)據(jù)包(130’ )中的非受損數(shù)據(jù)采樣建立重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣；且向處理器提供重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。
全文摘要
為采用時間相關(guān)數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)提供容差魯棒的單工無線數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，一種系統(tǒng)包括產(chǎn)生時間相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣的傳感器以及通過無線鏈路耦合到傳感器的節(jié)點。鏈路包括用于數(shù)據(jù)包的單工傳輸?shù)某跫壛饕约坝糜谘舆t的數(shù)據(jù)包的單工傳輸?shù)拇渭壛?，該延遲的數(shù)據(jù)包包含時間相關(guān)數(shù)據(jù)的延遲重發(fā)。當(dāng)節(jié)點經(jīng)由初級數(shù)據(jù)流從第一傳感器接收第一數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)接收節(jié)點檢查有效性。當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)包受損時，節(jié)點有效性檢查經(jīng)由次級流接收的第二數(shù)據(jù)包。當(dāng)兩個數(shù)據(jù)包包含受損數(shù)據(jù)時，節(jié)點基于來自數(shù)據(jù)包的非受損數(shù)據(jù)采樣建立重構(gòu)的多個順序時間相關(guān)數(shù)據(jù)采樣。
文檔編號G01C21/00GK102546092SQ20111029109
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者D·I·帕梅特, J·哈克, M·D·迪博瓦 申請人:霍尼韋爾國際公司