本發(fā)明涉及基于混合天線無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，具體涉及一種基于rssi的多天線自動(dòng)切換裝置及方法。

背景技術(shù)：

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsn)作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。已引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，將wsn技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)研究是目前研究熱點(diǎn)之一。wsn具有自組織、低功耗、高可靠性等特點(diǎn)，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)田參數(shù)傳感器相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)大范圍、多點(diǎn)農(nóng)田參數(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化程度、提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量有著重要意義。

基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)終端組成。分布在指定監(jiān)測(cè)區(qū)域的各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集所需監(jiān)測(cè)的環(huán)境參數(shù)，如空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、土壤溫度水分等參數(shù)后，發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)。再由匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)gprs模塊上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)器。而傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)接收及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的能力除了與所選的無(wú)線射頻模塊有關(guān)以外，也離不開其無(wú)線射頻模塊所搭載的天線。

目前大部分無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議都是基于全向天線技術(shù)的，近年來(lái)，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用定向天線的研究也逐漸被關(guān)注。與全向天線相比，定向天線具有提高網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用率、增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域、節(jié)約能量消耗等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種基于rssi(接收信號(hào)強(qiáng)度指示)的多天線自動(dòng)切換裝置及方法，通過(guò)對(duì)rssi和丟包率的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)天線切換。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種基于rssi的多天線自動(dòng)切換裝置的技術(shù)方案為：包括1個(gè)無(wú)線射頻模塊，8個(gè)sma天線接口，7個(gè)繼電器、輔助電源、及控制切換電路。

該裝置包括1個(gè)無(wú)線射頻模塊，8個(gè)sma天線接口和7個(gè)繼電器。無(wú)線射頻模塊天線接口和1號(hào)繼電器的公共端一同連接至1號(hào)sma天線接口。1號(hào)繼電器常閉觸點(diǎn)連接至2號(hào)sma天線接口并接入全向天線。其余2-7號(hào)繼電器常閉觸點(diǎn)分別依次連接3-7號(hào)sma天線接口并接入發(fā)射角度為65度的定向天線。1號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至2號(hào)繼電器公共端。2號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至3號(hào)繼電器公共端。3號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至4號(hào)繼電器公共端。4號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至5號(hào)繼電器公共端。5號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至6號(hào)繼電器公共端。6號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至7號(hào)繼電器公共端。7號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至8號(hào)sma天線接口。

所述8個(gè)sma天線接口中，1號(hào)sma天線接口接無(wú)線射頻模塊天線接口。2號(hào)sma天線接口接全向天線。其余3-8號(hào)sma天線接口接發(fā)射角度是65度的定向天線。

此外本發(fā)明，還包括一種基于rssi的多天線自動(dòng)切換方法，包括以下步驟：

a、對(duì)無(wú)線射頻模塊進(jìn)行初始化基本配置；

b、設(shè)置射頻模塊發(fā)射功率最小；

c、切換射頻模塊天線為全向天線；

d、獲取并判斷射頻模塊的rssi值是否大于所設(shè)閾值；

e、若步驟d中rssi值大于所設(shè)閾值，則進(jìn)入正常收發(fā)模式，此輪工作完成。否則開始輪流切換定向天線，并返回步驟d；若輪詢完所有定向天線后，rssi值仍未達(dá)到閾值，則無(wú)線射頻模塊增大一級(jí)發(fā)射功率。并返回步驟d。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、適用性強(qiáng)，采用電控式自適應(yīng)切換天線的方式。使基于該裝置的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)性能更優(yōu)。

(2)本發(fā)明可增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，進(jìn)而增大監(jiān)測(cè)面積。

(3)繼電器在輸入和輸出內(nèi)部電路中使用光電耦合器，避免了輸出端對(duì)前級(jí)控制電路的影響；

(4)裝置中控制電路pmos管，功耗更低。

(5)裝置中控制電路采用直流5v供電，低壓供電可確保操作員的安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種基于rssi的多天線自動(dòng)切換裝置及方法結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明原理圖；

圖3為本發(fā)明天線切換工作流程圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

如圖1所示，本裝置包括1個(gè)無(wú)線射頻模塊，8個(gè)sma天線接口，7個(gè)繼電器、輔助電源、及控制切換電路?？筛鶕?jù)射頻模塊的rssi值自適應(yīng)切換天線。無(wú)線射頻模塊天線接口和1號(hào)繼電器的公共端一同連接至1號(hào)sma天線接口。1號(hào)繼電器常閉觸點(diǎn)連接至2號(hào)sma天線接口并接入全向天線。其余2-7號(hào)繼電器常閉觸點(diǎn)分別依次連接3-7號(hào)sma天線接口并接入覆蓋范圍為65度的定向天線。1號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至2號(hào)繼電器公共端。2號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至3號(hào)繼電器公共端。3號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至4號(hào)繼電器公共端。4號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至5號(hào)繼電器公共端。5號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至6號(hào)繼電器公共端。6號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至7號(hào)繼電器公共端。7號(hào)繼電器常開觸點(diǎn)連接至8號(hào)sma天線接口。

另一方面，本發(fā)明還提供一種基于rssi的多天線自動(dòng)切換方法，包括以下步驟：

a、對(duì)無(wú)線射頻模塊進(jìn)行初始化基本配置；

b、設(shè)置射頻模塊發(fā)射功率最??；

c、切換射頻模塊天線為全向天線；

d、獲取并判斷射頻模塊的rssi值是否大于所設(shè)閾值；

e、若步驟d中rssi值大于所設(shè)閾值，則進(jìn)入正常收發(fā)模式，此輪工作完成。否則開始輪流切換定向天線，并返回步驟d；若輪詢完所有定向天線后，rssi值仍未達(dá)到閾值，則無(wú)線射頻模塊增大一級(jí)發(fā)射功率。并返回步驟d。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于RSSI的多天線自動(dòng)切換裝置及方法，包括1個(gè)無(wú)線射頻模塊，8個(gè)SMA天線接口，7個(gè)繼電器以及輔助電源和控制切換電路。所述8個(gè)SMA天線接口，分別接入1個(gè)無(wú)線射頻模塊、1個(gè)全向天線和6個(gè)發(fā)射角度為65度的定向天線。繼電器、輔助電源及控制切換電路用于實(shí)現(xiàn)多天線的自適應(yīng)切換工作。本發(fā)明通過(guò)對(duì)RSSI和丟包率的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)多天線切換，可以有效提高網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用率、增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域和節(jié)約能量消耗等。解決了大面積監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(如大面積水稻田)因環(huán)境干擾大導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)丟包率高、信息采集實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：王衛(wèi)星;孫寶霞;陳華強(qiáng);翁江鵬;鐵風(fēng)蓮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南農(nóng)業(yè)大學(xué);廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.02.22
技術(shù)公布日：2017.07.18