用于波导环境中的无线通信的方法和系统技术方案

技术编号:7852928 阅读:178 留言:0更新日期:2012-10-13 10:10
本发明专利技术的名称是:“用于波导环境中的无线通信的方法和系统”。提供一种在波导环境中发送传感器信号的系统和方法。传感器组件(110)配置为无线接收传感器询问信号,确定传感器询问信号的输入功率电平,以及发送包含确定的功率电平的消息。该系统还包括传感器控制器(108),配置为发送传感器询问信号,确定在多个频率上发送的传感器询问信号的输出功率,在多个频率上接收来自传感器组件的传感器询问信号的接收的输入功率电平的指示,比较传感器询问信号的发送的输出功率与接收的功率指示,以及基于该比较选择用于在传感器组件(110)和传感器控制器(108)之间发送消息的发送频率。

【技术实现步骤摘要】
用于波导环境中的无线通信的方法和系统
本专利技术的领域通常涉及无线通信,且更具体地,涉及一种用于改善波导环境中的自供电的无线传感器的通信的方法和系统。
技术介绍
至少一些已知的飞行器制造商正在考虑在飞机系统内使用无线连网技术来最小化重量,改善可靠性和安全性,以及减少维护成本。使用标准的WIFI技术已经将无线技术部署于因特网接入,但是无线技术还需用于飞行器的关键系统。获益于无线技术将要求在飞机上部署很多的自主无线传感器和致动器。与传感器通信而不使用线缆或光纤在减轻重量方面具有较大益处。然而,为了使得自主传感器发挥作用,就需要使得电力要求最小化。而且,在使用信号电平随着距离和时间变化的标准RF传输的情况下,所谓的衰落也可以从电力要求最小化技术中获益。当前缓解衰落效应的方法是调整接收器电路的增益,以保持恒定的信号电平。然而,由于电力限制,该方式对于飞行器无线系统并不是所希望的解决方案。
技术实现思路
在一个实施例中,一种无线传感器系统包括了含有射频收发器的传感器组件,该射频收发器配置为无线地接收传感器询问信号、确定传感器询问信号的输入功率电平、以及发送包含确定的功率电平的消息。该系统还包括了含有射频收发器的传感器控制器,该射频收发器配置为在第一频率和第二频率上发送传感器询问信号,其中第二频率不同于第一频率。传感器控制器包括处理器和存储器,其用指令进行了编程,该指令使得传感器控制器在随着时间变化的频率上发送传感器询问信号到飞行器的机身中、确定发送的传感器询问信号在多个频率上的输出功率、在该多个频率上接收来自传感器组件的传感器询问信号的接收的输入功率电平的指示、比较传感器询问信号的发送的输出功率和接收的功率指示、以及基于该比较选择用于在传感器组件和传感器控制器之间发送消息的发送频率。在另一实施例中,一种发送传感器信号的方法包括:在随着时间变化频率上发送传感器询问信号到飞行器机身中,确定发送的传感器询问信号在多个频率上的输出功率,在该多个频率上接收来自无线传感器的传感器询问信号的接收的功率的指示,比较传感器询问信号的发送的输出功率和接收的功率指示,以及基于该比较来选择发送频率。在又一实施例中,一种传感器控制器系统包括:射频收发器,配置为在多个预定频率上发送数据消息和接收数据消息,以及包含存储器的处理器,并且被编程以发送多个传感器询问信号到飞行器的机身中,其中该多个传感器询问信号中的每一个均在与其他各个频率不同的各自的频率上被发送。处理器还被编程以确定在各自的频率上的发送的多个传感器询问信号的每一个的输出功率,在各自的频率上从无线传感器接收多个传感器询问信号的至少一个的接收的功率的指示,比较传感器询问信号的发送的输出功率和接收的功率指示,以及基于该比较选择发送频率。附图说明图1-2示出本文所述的方法和系统的示范性实施例。图1是根据本专利技术的示范性实施例的飞行器机身的局部剖面图;以及图2是根据本专利技术的示范性实施例的发送传感器信号的方法的流程图。具体实施方式以下的详细描述以例子的方式而不是限制的方式说明了本专利技术的实施例。预计本专利技术在工业、商业和住宅应用中广泛应用于波导环境下的无线装置之间的通信的分析和方法实施例。如本文所使用的,以单数叙述以及前面有词语“一”的元件或步骤应当理解为不排除多个元件或步骤,除非明确地叙述了这样的排除。此外,对本专利技术的“一个实施例”的提及并不旨在解释为排除也并入了所叙述的特征的额外的实施例的存在。本专利技术的实施例描述了一种调整飞行器无线网络的操作频率的方法,利用飞机结构的波导效应来最小化发送信号的路径损耗。通过最小化路径损耗,发送所要求的功率也可以被最小化。图1是根据本专利技术的示范性实施例的飞行器机身100的局部剖面图。在示范性实施例中,机身100包括前端102、尾端104、以及在其之间延伸的主体106。包括射频收发器109的传感器控制器108可以放置于机身100内的选定位置。多个无线传感器组件110也可以选择性地放置在机身100内。传感器控制器108还包括与存储器113通信耦合的处理器111。在一个实施例中,射频收发器109可以包含在一个单元内共享公共电路的发送器和接收器组合,或者可以包含分开的发送器和接收器部件。而且,射频收发器109可以操作在全双工模式或者半双工模式。另外,射频收发器109包括配置为以本文描述的频率和距离操作的天线。如本文所使用的,无线传感器组件110还可以包括致动器、用于形成无线网络的其他收发器、以及例如无线头戴式耳机的其他装置。射频收发器109配置为在射频(RF)频带上发送和接收电磁辐射。射频收发器109发送消息到无线传感器110以及从无线传感器110接收消息。无线传感器110包括可控装置,例如但不限于,配置为在其邻近测量或检测物理参数的致动器或感测装置。无线传感器110包括至少一个天线,有助于无线传感器和传感器控制器108之间的通信。在示范性实施例中,机身100相对较大,大体上为金属材料形成的圆柱形结构,该金属材料例如但不限于,铝或者铝合金。这种结构对于电磁辐射可起到波导的作用。此外,这种结构可以影响电磁波,以使得离收发器一段距离的特定位置可以从收发器109接收到相对于发送信号的功率电平显著衰减的RF信号。其他位置可以接收到相对于发送信号仅仅轻微衰减的信号。信号所经历的衰减与机身形状、以及机身100内其他物质构造的位置、几何形状和材料有关。例如,饮料车112典型地由金属形成,并且在使用期间沿着主体106的长度改变位置。饮料车112可能影响机身100的波导特性。其他物体也可以影响机身100的波导特性,例如机身中来回移动的乘客。在操作期间,收发器109和无线传感器110使用在它们之间传输的RF能量来通信。在示范性实施例中,无线传感器110是低功率装置,具有有限的发送功率能力。为了保证收发器109和传感器110之间的正常通信,通过主动地控制机身100的波导特性来有助于降低通信信号的衰减。在示范性实施例中,用于收发器109和传感器110之间的通信的RF信号的发送频率被动态地调整,以提高收发器109从传感器110接收的功率以及传感器110从收发器109接收的功率。在一个实施例中,在传感器110和收发器109之间传输的电磁信号的频率被调整,从而与电磁信号的其他的可能频率相比,提供了相对高功率的信号。在启动时,收发器109可以在多个不同频率上发送RF消息。接收该信号的每个传感器110可以用接收信号的功率的指示来响应该消息。该响应消息也可以包括响应传感器的位置。在示范性实施例中,该多个不同频率被在预定的频率范围上扫描。对于该多个不同频率的每一个,传感器110确定接收的消息信号的接收功率。因为对于RF能量飞机结构起到波导的作用,因此路径损耗数据指示机身具有模式频率(modefrequency),在模式频率上消息信号以非常低的损耗传输。也有反模式频率(anti-modefrequency),信号在其上被衰减。传感器控制器108以及更具体地传感器控制器108的处理器111和存储器113被编程,以选择无线网络的操作频率,从而在接近50MHz的范围内与一个传输峰值相一致。通过使用111和存储器113控制收发器108发送电路,完成对此带宽上的操作频率的调整。此外,天线的设计可以被优化以在预定频本文档来自技高网...
用于波导环境中的无线通信的方法和系统

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.21 US 13/0526721.一种无线传感器系统,包括:彼此远离地安置的多个传感器组件,每个传感器组件包括配置为无线接收传感器询问信号的射频收发器,每个传感器组件配置为确定所述传感器询问信号的输入功率电平以及发送包含所确定功率电平的消息;以及远离所述多个传感器组件的传感器控制器,所述传感器控制器包括配置为在第一频率和第二频率上发送传感器询问信号的射频收发器,所述第二频率不同于所述第一频率,所述传感器控制器包括处理器和存储器,其用指令编程,所述指令引起所述传感器控制器:在随着时间变化的频率上发送传感器询问信号到飞行器机身中;确定在多个频率上的所发送的传感器询问信号的输出功率;在所述多个频率上接收来自所述多个传感器组件的所述传感器询问信号的所接收的输入功率电平的指示;比较所述传感器询问信号的所发送的输出功率与所接收的功率指示;以及基于所述比较选择用于在每个传感器组件和所述传感器控制器之间发送消息的发送频率...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·S·维勒
申请(专利权)人:通用电气航空系统有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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