一种基于RSSI的多天线自动切换装置及方法与流程

本发明涉及基于混合天线无线传感器网络组网，具体涉及一种基于rssi的多天线自动切换装置及方法。

背景技术：

无线传感器网络(wsn)作为物联网的关键技术之一。已引起了国内外学者的广泛关注，将wsn技术应用于环境监测和生态研究是目前研究热点之一。wsn具有自组织、低功耗、高可靠性等特点，将无线传感器网络与农田参数传感器相结合，可实现大范围、多点农田参数的在线实时监测，对加快农业生产信息化程度、提高农作物的质量和产量有着重要意义。

基于无线传感器网络的农业监测系统一般由传感器节点、汇聚节点和远程网络监测终端组成。分布在指定监测区域的各个传感器节点负责采集所需监测的环境参数，如空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤温度水分等参数后，发送到汇聚节点。再由汇聚节点通过gprs模块上传至远程服务器。而传感器节点和汇聚节点接收及转发数据包的能力除了与所选的无线射频模块有关以外，也离不开其无线射频模块所搭载的天线。

目前大部分无线传感器网络路由协议都是基于全向天线技术的，近年来，在无线传感器网络中使用定向天线的研究也逐渐被关注。与全向天线相比，定向天线具有提高网络空间复用率、增大网络覆盖区域、节约能量消耗等优点。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种基于rssi(接收信号强度指示)的多天线自动切换装置及方法，通过对rssi和丢包率的检测，实现自适应天线切换。

为实现上述目的，本发明一种基于rssi的多天线自动切换装置的技术方案为：包括1个无线射频模块，8个sma天线接口，7个继电器、辅助电源、及控制切换电路。

该装置包括1个无线射频模块，8个sma天线接口和7个继电器。无线射频模块天线接口和1号继电器的公共端一同连接至1号sma天线接口。1号继电器常闭触点连接至2号sma天线接口并接入全向天线。其余2-7号继电器常闭触点分别依次连接3-7号sma天线接口并接入发射角度为65度的定向天线。1号继电器常开触点连接至2号继电器公共端。2号继电器常开触点连接至3号继电器公共端。3号继电器常开触点连接至4号继电器公共端。4号继电器常开触点连接至5号继电器公共端。5号继电器常开触点连接至6号继电器公共端。6号继电器常开触点连接至7号继电器公共端。7号继电器常开触点连接至8号sma天线接口。

所述8个sma天线接口中，1号sma天线接口接无线射频模块天线接口。2号sma天线接口接全向天线。其余3-8号sma天线接口接发射角度是65度的定向天线。

此外本发明，还包括一种基于rssi的多天线自动切换方法，包括以下步骤：

a、对无线射频模块进行初始化基本配置；

b、设置射频模块发射功率最小；

c、切换射频模块天线为全向天线；

d、获取并判断射频模块的rssi值是否大于所设阈值；

e、若步骤d中rssi值大于所设阈值，则进入正常收发模式，此轮工作完成。否则开始轮流切换定向天线，并返回步骤d；若轮询完所有定向天线后，rssi值仍未达到阈值，则无线射频模块增大一级发射功率。并返回步骤d。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明设计合理、适用性强，采用电控式自适应切换天线的方式。使基于该装置的无线传感器网络组网性能更优。

(2)本发明可增大网络覆盖区域，进而增大监测面积。

(3)继电器在输入和输出内部电路中使用光电耦合器，避免了输出端对前级控制电路的影响；

(4)装置中控制电路pmos管，功耗更低。

(5)装置中控制电路采用直流5v供电，低压供电可确保操作员的安全。

附图说明

图1为本发明一种基于rssi的多天线自动切换装置及方法结构示意图；

图2为本发明原理图；

图3为本发明天线切换工作流程图；

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本装置包括1个无线射频模块，8个sma天线接口，7个继电器、辅助电源、及控制切换电路。可根据射频模块的rssi值自适应切换天线。无线射频模块天线接口和1号继电器的公共端一同连接至1号sma天线接口。1号继电器常闭触点连接至2号sma天线接口并接入全向天线。其余2-7号继电器常闭触点分别依次连接3-7号sma天线接口并接入覆盖范围为65度的定向天线。1号继电器常开触点连接至2号继电器公共端。2号继电器常开触点连接至3号继电器公共端。3号继电器常开触点连接至4号继电器公共端。4号继电器常开触点连接至5号继电器公共端。5号继电器常开触点连接至6号继电器公共端。6号继电器常开触点连接至7号继电器公共端。7号继电器常开触点连接至8号sma天线接口。

另一方面，本发明还提供一种基于rssi的多天线自动切换方法，包括以下步骤：

a、对无线射频模块进行初始化基本配置；

b、设置射频模块发射功率最小；

c、切换射频模块天线为全向天线；

d、获取并判断射频模块的rssi值是否大于所设阈值；

e、若步骤d中rssi值大于所设阈值，则进入正常收发模式，此轮工作完成。否则开始轮流切换定向天线，并返回步骤d；若轮询完所有定向天线后，rssi值仍未达到阈值，则无线射频模块增大一级发射功率。并返回步骤d。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于RSSI的多天线自动切换装置及方法，包括1个无线射频模块，8个SMA天线接口，7个继电器以及辅助电源和控制切换电路。所述8个SMA天线接口，分别接入1个无线射频模块、1个全向天线和6个发射角度为65度的定向天线。继电器、辅助电源及控制切换电路用于实现多天线的自适应切换工作。本发明通过对RSSI和丢包率的检测，实现自适应多天线切换，可以有效提高网络空间复用率、增大网络覆盖区域和节约能量消耗等。解决了大面积监测系统(如大面积水稻田)因环境干扰大导致监测系统丢包率高、信息采集实时性差等问题。

技术研发人员：王卫星;孙宝霞;陈华强;翁江鹏;铁风莲
受保护的技术使用者：华南农业大学;广东工程职业技术学院
技术研发日：2017.02.22
技术公布日：2017.07.18