一种基于智能透射面的组合式传感器制造技术

本发明专利技术请求保护一种基于智能透射面的组合式传感器，涉及无线通信技术领域，包括智能透射面壳体、传感器模块、无线传输模块、智能透射面相位控制器、嵌入式主控模块和电源模块，所述壳体包括界定出一容腔的智能透射面所制作的多面型壳体；无线传输模块位于容腔内，所述无线传输模块上设置有天线；容腔内设置有一个用于与壳体连接的智能透射面相位控制器；嵌入式主控模块设置预留接口与传感器模块、无线传输模块、智能透射面相位控制器连接。本发明专利技术的壳体可以通过控制智能透射面相位控制器来改变信号的相位，使信号聚焦对准于数据接入节点，所以接收机可以接收到功率增强的信号。本发明专利技术使传感器获得更长的工作寿命。发明专利技术使传感器获得更长的工作寿命。发明专利技术使传感器获得更长的工作寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能透射面的组合式传感器


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于智能透射面的组合式传感器及其使用方法。

技术介绍

[0002]在电子系统、工业数据采集、交通管理、环境监控等领域，需要实现传感器设备和数据接入节点之间的数据通信，但是往往传感器设备只配备了小容量的电池，无线信号的射频发送会消耗大量的电量，导致传感器的工作寿命缩短。尤其是在危险恶劣的环境下，更换电池不可能实现，也没有额外的供电设施，所以急需一种降低传感器耗能的设计。
[0003]智能透射面，由于其低功耗和低硬件复杂度的优点，获得了来自学术界和工业界的广泛关注，并且被认为是未来无线通信系统的一项关键技术。具体来讲，智能透射面由大量的低成本无源透射单元构成，通过控制其相位偏移每一个单元都可以独立地透射信号，产生相位可调的透射信号。通过合理地改变相移，智能透射面能够使信号聚焦对准于信号接收端，从而增强接收端的有用信号，进而在不影响通信质量的情况下，降低发射端的能量消耗。
[0004]目前关于智能透射面的研究多致力于为B5G/6G无线通信系统实现智能可重构的无线信道传播环境，并且使用大规模单元构成的智能透射面进行设计通信系统模型，而对于将智能透射面融入传感器设计却鲜有深入研究。针对传感器信号传输功耗大导致传感器工作寿命缩短的痛点，在设计传感器设备的可以将智能透射面设计为传感器设备的外壳，通过优化智能透射面的相位偏移来达到降低无线传输模块的功耗，从而不会影响传输信号的强度和传输质量。不同于传统的智能透射面辅助的通信系统设计，智能透射面外壳拥有不定数量的壳面，导致智能透射面的相位优化不是简单的相位对准优化，而是相位联合优化以实现以下两个设计难点：1)一个壳面为一个或多个接收端提供通信服务；2)多个壳面为一个或多个接收端提供通信服务。
[0005]因此，专利技术了一种基于智能透射面的组合式传感器设计，将智能透射面融入传感器设计，从而增强通信信号和降低通信耗能。
[0006][0007]本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种通信耗能小、延长传感器工作寿命的基于智能透射面的组合式传感器及其工作方法。本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于智能透射面的组合式传感器，包括一壳体，其特征在于，所述壳体上设置由采用N面且空心的智能透射面壳体，所述智能透射面包括若干无源透射单元，还包括：
[0009]一智能透射面相位控制器，所述智能透射面相位控制器通过控制智能透射面壳体上的无源透射单元的相位偏移，使得每一个无源透射单元都可以独立地透射信号，产生相位可调的透射信号；
[0010]一传感器模块，所述传感器模块设置于智能透射面壳体的空腔内，根据场景的不同使用不同的传感器模块，用于采集特定数据，例如在环境监控的场景下，采集温度、湿度、
PM2.5，等数据信息；
[0011]一无线传输模块，所述无线传输模块设置于智能透射面壳体的空腔内，用于将采集的数据传输到数据接入节点；
[0012]一嵌入式主控模块，分别与传感器模块、无线传输模块、智能透射面相位控制器连接，用于读取自身的地理位置坐标，获取接收端的数量以及地理位置坐标；嵌入式主控模块根据接收端的位置，为不同的接收端分配不同方向的透射面；嵌入式主控模块根据接收端的地理位置计算每个透射面的相移；嵌入式主控模块将相移指令发送给智能透射面相位控制器；嵌入式主控模块给传感器模块发送数据采集指令并等待接收数据；嵌入式主控模块将采集的数据根据数据传输协议打包发送给无线传输模块，所述无线传输模块将数据通过天线发送到数据接入节点。
[0013]一电源模块，用于为嵌入式主控模块、传感器模块、无线传输模块、智能透射面相位控制器供电，所述电源模块由嵌入式主控模块进行电源管理。
[0014]进一步的，所述智能透射面壳体有五个面，至多可同时为五个接收端提供服务。
[0015]进一步的，所述智能透射面相位控制器采用包括但不限于DSP(Digital Signal Processing)芯片、FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片，使用控制线与智能透射面壳体相连接。
[0016]进一步的，所述无线传输模块上设置有天线，所述无线传输模块上设置有天线，所述无线传输模块使用包括LoRa、ZiBee在内的传输技术。
[0017]进一步的，所述嵌入式主控模块采用STM32或龙芯在内的芯片。
[0018]进一步的，所述电源模块采用锂电池作为电源。
[0019]本专利技术的优点及有益效果如下：
[0020]正是由于以上的基于智能透射面的组合式传感器的各个模块及其连接关系，本专利技术提供能够在降低无线传输模块的功耗情况下，通过设计智能透射面壳体的相位偏移，为接收端提供高质量的数据传输服务，从而大量减少电池能源的能源消耗。本专利技术为组合式设计所有的模块都是组合式模块化设计通过预留的通用接口组装，可以适用于各种工作场景。本专利技术可以根据不同的情况使用不同数量的智能透射面设计壳体，方面组成无线传感器网络更好地降低整个传感器网络的能耗，最大化传感器设备的工作寿命。
附图说明
[0021]图1是本专利技术提供优选实施例一种基于智能透射面的组合式传感器设计的立体图。
[0022]图2为实施例中的一种基于智能透射面的组合式传感器设计的模块连接图。
[0023]图3为实施例中的一种基于智能透射面的组合式传感器设计的工作流程图。
[0024]图标：100
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电源模块；200
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传感器模块；300
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无线传输模块；400
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嵌入式主控模块；500
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智能透射面相位控制器；600
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智能透射面壳体；700
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底座。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。
[0026]本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：
[0027]如图1所示，一种基于智能透射面的组合式传感器，其包括
[0028]智能透射面壳体600，包括界定出一容腔的智能透射面所制作的多面型壳体，根据不同的情况可以制作成不一样的型状，同时也可以选择不同的智能透射面材料制作所述的壳体，包括但不限于专利CN112490679A、专利CN113078475A、CN113300111A；优选的，所述智能透射面壳体有五个面，至多可同时为五个接收端提供服务。
[0029]传感器模块，根据使用的场景可以安装不同的传感器组合；
[0030]无线传输模块300位于容腔内，无线传输模块上设置有天线，所述无线传输模块使用包括LoRa、ZiBee在内的传输技术；
[0031]容腔内设置有一个用于与智能透射面壳体600连接的智能透射面相位控制器500；所述智能透射面相位控制器500通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能透射面的组合式传感器，包括一壳体，其特征在于，所述壳体上设置由采用N面且空心的智能透射面壳体，所述智能透射面包括若干无源透射单元，还包括：一智能透射面相位控制器，所述智能透射面相位控制器通过控制智能透射面壳体上的无源透射单元的相位偏移，使得每一个无源透射单元都可以独立地透射信号，产生相位可调的透射信号；一传感器模块，所述传感器模块设置于智能透射面壳体的空腔内，根据场景的不同使用不同的传感器模块，用于采集数据；一无线传输模块，所述无线传输模块设置于智能透射面壳体的空腔内，用于将采集的数据传输到数据接入节点；一嵌入式主控模块，分别与传感器模块、无线传输模块、智能透射面相位控制器连接，用于读取自身的地理位置坐标，获取接收端的数量以及地理位置坐标；嵌入式主控模块根据接收端的位置，为不同的接收端分配不同方向的透射面；嵌入式主控模块根据接收端的地理位置计算每个透射面的相移；嵌入式主控模块将相移指令发送给智能透射面相位控制器；嵌入式主控模块给传感器模块发送数据采集指令并等待接收数据；嵌入式主控模块将采集的数据根据数据传输协议打包发送给无线传输模块，所述无线传输模块将数据通过天线发送到数据接入节点。一电源模块，用于为嵌入式主控模块、传感器模块、无线传输模块、智能透射面相位控制器供电，所述电源模块由嵌入式主控模块进行电源管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：多滨，邵明谦，刘一凡，罗俊松，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：