近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究

王宏敏　連亞波

摘 要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，近距離無線通訊技術(shù)也獲得了迅速的發(fā)展。高速無線傳輸技術(shù)在沖擊波測(cè)試中的應(yīng)用是未來的重要發(fā)展趨勢(shì)，本研究將主要對(duì)近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：近距離；無線傳輸；沖擊波測(cè)試

近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)離不開傳輸技術(shù)的研發(fā)與硬件設(shè)備的支持。

1 近距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的分析

目前，有線傳輸技術(shù)已經(jīng)不能滿足移動(dòng)通信的需求及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集量的日益增加，于是近距離無線傳輸在很多測(cè)試領(lǐng)域中的應(yīng)用就顯得重要。近年來，我國(guó)在無線通訊領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，例如高能電池，低耗能電路的應(yīng)用，射頻電路與數(shù)字電路制作工藝的完善等。這些進(jìn)步均提高移動(dòng)通訊設(shè)備使用的靈活性，可靠性及經(jīng)濟(jì)性。

近距離無線通訊技術(shù)主要有以下幾類：第一類，紅外通信技術(shù)。這是使用范圍最為廣泛的一種近距離無線通信技術(shù)，它借助紅外線通斷的原理進(jìn)行工作，一般情況下的有效作用半徑為兩米，被廣泛應(yīng)用于各類遙控器，移動(dòng)電話等引動(dòng)設(shè)備；第二類，微功率近距離無線通訊技術(shù)。這種技術(shù)離不開大規(guī)模集成電路技術(shù)的支持，在近距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，大多數(shù)功能與高頻元件等都能夠集中至一塊芯片的內(nèi)部，體現(xiàn)了良好的功能一致性及性能的穩(wěn)定性。微功率近距離無線通訊技術(shù)多應(yīng)用于小型網(wǎng)絡(luò)的搭建中；第三類，藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)在全球范圍內(nèi)均得到了廣泛的應(yīng)用，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃綖槭鬃笥?，并且具有很?qiáng)的穿透力，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)傳輸，目前主要被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中各類數(shù)據(jù)與語(yǔ)音設(shè)備當(dāng)中。

2 無線通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

無線通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)主要包括發(fā)射機(jī)，接收機(jī)以及用于無線連接的通道等組成。前兩種是所有無線通信鏈路中非常重要的部件，相互單獨(dú)工作或結(jié)合在一起形成收發(fā)機(jī)。收發(fā)機(jī)最典型的就是蜂窩電話，能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收。

3 近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)遵循的原則

3.1 高效率的數(shù)據(jù)傳輸

近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)首先應(yīng)該滿足高速，高效及精確的原則，在爆炸沖擊波信號(hào)中，一般都包含較為豐富的頻率分量，其采樣的頻率較高，因此為了提高沖擊波測(cè)試的精準(zhǔn)度，轉(zhuǎn)換等額頻率一般都在12字節(jié)以上。此外，為了獲得充裕時(shí)間的信號(hào)，存儲(chǔ)器的容量也會(huì)隨之增大，這無形中對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c效率提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，因此，高速率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開發(fā)是獲得較快測(cè)試數(shù)據(jù)的關(guān)鍵手段。

3.2 靈活的通信距離

無線數(shù)據(jù)的傳輸需要遵循通信距離靈活性的基本原則，高效快速是一方面，方便靈活的傳輸距離也是十分關(guān)鍵的一個(gè)要素，因?yàn)樵谝苿?dòng)通信當(dāng)中，距離的障礙產(chǎn)生降低用戶的體驗(yàn)，甚至?xí)o用戶帶來不必要的損失，使得無線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能夠得到社會(huì)大眾的廣泛認(rèn)同，十分不利于無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研發(fā)與普及。

3.3 微小的天線體積及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議

微小的天線體積不僅能夠有效減小系統(tǒng)的使用空間，同時(shí)也是該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要表現(xiàn)。特別是對(duì)于在爆炸沖擊波場(chǎng)中工作的無線系統(tǒng)來說，體積較大的一般天線是很難在其中存在的，因此必須要控制天線的體積，使其在該種環(huán)境中能夠正常的適應(yīng)和工作；在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用中，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)地形的復(fù)雜性，地理地貌的多樣性以及通信環(huán)境的惡劣性都是影響數(shù)據(jù)傳輸可靠性與準(zhǔn)確性的重要因素，因此必須要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議作為基本保障。

4 近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究

4.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最主要的作用就是完成存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間相關(guān)數(shù)據(jù)及指令的無線傳輸任務(wù)。依據(jù)連接對(duì)象及無線通道可以將無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)劃分為兩個(gè)子系統(tǒng)，分別為：連接計(jì)算機(jī)的主要控制系統(tǒng)和連接存儲(chǔ)系統(tǒng)的從控制系統(tǒng)。主要控制系統(tǒng)是通過USB來實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的連接，從控制系統(tǒng)則對(duì)應(yīng)與存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行連接，體現(xiàn)與主要控制系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)的聯(lián)系。前者的主要職能包括計(jì)算機(jī)指令的接收，對(duì)指令進(jìn)行判斷操作，實(shí)現(xiàn)指令的無線數(shù)據(jù)傳輸，將從從控制系統(tǒng)接收的無線指令傳送給計(jì)算機(jī)等；后者的主要職能包括接收和處理來自主要控制系統(tǒng)的無線信號(hào)，判斷并執(zhí)行相應(yīng)的操作，對(duì)自身的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，接收存儲(chǔ)系統(tǒng)的信息并轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行控制等。

4.2 系統(tǒng)的硬件電路

文章研究的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)主要分為五個(gè)部分，依次為：功率放大電路、射頻電路、接口電路、微處理控制電路以及電源電路的設(shè)計(jì)。在這當(dāng)中，控制電路與射頻電路的主要功能是用來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸，功率放大器用來延伸通信的距離，接口電路的主要職能就是獲取和傳輸經(jīng)過測(cè)試所得的數(shù)據(jù)，而電源電路則是在低耗能的要求下，負(fù)責(zé)為整個(gè)無線系統(tǒng)進(jìn)行供電。頻射電路要以無線射頻的芯片為核心，通過搭建恰當(dāng)?shù)耐鈬韺?shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)；功率放大器的電驢設(shè)計(jì)由于無線控制指令傳輸?shù)碾p向性，需要對(duì)射頻收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行考慮；控制電路是無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的基本保障，因此要特別注意微處理器的選擇問題。

4.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

近距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)業(yè)十分關(guān)鍵。首先，主程序的設(shè)計(jì)，單片機(jī)控制主程序負(fù)責(zé)控制指令的完成與測(cè)試數(shù)據(jù)的無線傳輸，根據(jù)上述內(nèi)容，可以將其分為主控系統(tǒng)控制程序與從控制程序兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)；其次，子程序的設(shè)計(jì)，該部分主要包括連接測(cè)試系統(tǒng)模塊、測(cè)試系統(tǒng)上電模塊、工作參數(shù)設(shè)定模塊的設(shè)計(jì)，測(cè)壓自檢模塊、速測(cè)自檢模塊、調(diào)平衡模塊、等待時(shí)間設(shè)定模塊，讀取測(cè)試數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)等。

4.4 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測(cè)

在近距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要與存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，并對(duì)其進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，主要是針對(duì)控制指令的無線收發(fā)，測(cè)試數(shù)據(jù)的無線傳輸進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并要對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的有效傳輸距離及平均傳輸速度進(jìn)行性能的檢測(cè)。測(cè)試的結(jié)構(gòu)就是無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行性的最佳體現(xiàn)。此外，還要重點(diǎn)對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)的次數(shù)最好控制在三次以上，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，測(cè)試的內(nèi)容要包含傳輸?shù)闹g，傳輸?shù)乃俾始捌骄鶄鬏斔俾实软?xiàng)目。無線數(shù)據(jù)傳輸距離的檢測(cè)可以在室外空曠之處完成，將無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x作為控制的變量，進(jìn)行多組不同距離的測(cè)試，并對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β蔬M(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

上述內(nèi)容主要簡(jiǎn)要介紹了近距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，無線通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)以及近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要遵循的原則，并重點(diǎn)對(duì)近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了全面的分析和研究?？偟膩碚f，我國(guó)在近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面還有著十分廣闊的發(fā)展空間。

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