一種線纜系統的製作方法
2023-10-19 12:43:42 3
專利名稱：一種線纜系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別涉及ー種具有無線通信及精確定位能力的線纜系統。
背景技術：
隨著信息技術的飛速發展，人們對室內和室外的數據通信及定位的需求日益增大，從學校、寫字樓到礦井、隧道、野外，如何解決各種應用環境下數據通信及定位已成為業界研究的重要課題之一。目前的無線數據通信技術主要採用在室外搭建基站，利用基站和終端之間通信·實現室內外數據的傳輸。而在定位技術方面，針對室外主要採用全球衛星定位導航系統(Global Positioning System, GPS),針對室內目前較流行的方式為WiFi定位。發明人在實現本發明的過程中發現現有技術中至少存在如下缺陷現有的無線通信系統採用基站進行數據通信時，由於基站架設在開放的空間中，功率消耗比較大，且帶來了較大的電磁輻射，造成了環境汙染；並且，現有方案未提出同時適用於室內和室外定位系統，GPS不適於室內定位，而WiFi的定位精度十分有限，若要提高WiFi的定位精度時會導致設備成本和系統複雜度都大幅度増加，在實際中的可行性較小，而超聲波方式、紅外方式等其它現有的定位技術，在大規模應用和施工中也都具有成本過高、受環境幹擾大、施工複雜等缺點。
發明內容
本發明提供了一種線纜系統，以解決現有系統數據傳輸時的功耗、輻射較大，以及定位設備的施工複雜、定位精度低的問題等。為達到上述目的，本發明實施例採用了如下技術方案本發明實施例提供了ー種線纜系統，所述系統包括多根線纜和多個連接器，每根線纜的內部設置有至少ー個無線收發單元，所述無線收發單元連接至線纜內部的總線，不同線纜之間通過所述連接器相連接，所述無線收發單元，能夠接收來自無線終端的無線數據，將接收到的無線數據調製到所述總線上，在總線上轉發所述無線數據，以及，將從所述總線上轉發來的無線數據發送至相應的無線終端；所述連接器，至少連接有第一線纜和第二線纜，能夠將來自第一線纜上的無線數據轉發至第二線纜上。 本發明實施例的有益效果是本發明實施例將無線通信功能集成在形態較小的硬體電路板中形成無線收發單元，並將微型無線收發單元封裝在線纜中，從而能夠通過鋪設線纜構造ー種新型的通信系統，實現數據通信和精確定位。本發明實施例的線纜系統能夠實現室內外的快速數據通信和精確的目標定位。
本方案通過在密閉的線纜中實現數據通信和目標定位，顯著降低了系統功耗，避免了電磁輻射對環境的汙染，且不易受到外界環境的幹擾，保密性較好。本方案的線纜施工鋪設簡単，成本較低，擴展性強，具有較廣的應用前景。
圖I為本發明實施例一提供的利用連接器將兩根線纜連接起來的場景示意圖；圖2為本發明實施例ニ提供的兩個無線終端在線纜系統中進行數據傳輸的場景示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進ー步地詳細描述。本發明的技術構思主要在於基於線纜構造ー種新型的通信系統，該系統能夠在室內、室外的環境中實現數據的無線通信且能夠提供高精度的定位。本發明實施例一提供的ー種線纜系統包括多根線纜和多個連接器，每根線纜的內部設置有至少ー個無線收發單元，所述無線收發單元連接至線纜內部的總線，不同線纜之間通過所述連接器相連接。本線纜系統中的總線包括共享總線和獨立於所述共享總線的數據轉發總線。共享總線可以用於系統中所有類型數據(包括需要轉發的數據、控制信令等)的傳輸，而數據轉發總線為獨立的高速總線，主要負責數據的轉發。無線收發單元和連接器分別連接在所述共享總線和數據轉發總線上，當系統中的數據轉發量較小時，所有數據都可以通過共享總線傳輸，數據轉發總線為一種備用的高速總線，當共享總線上的轉發數據量大於容量閾值時，所述無線收發單元或者所述連接器啟用數據轉發總線，利用數據轉發總線在線纜中轉發數據。這種設計保證了線纜系統中數據的快速傳輸。所述無線收發單元，能夠接收來自無線終端的無線數據，將接收到的無線數據調製到所述總線(如共享總線)上，在共享總線或獨立高速總線(數據轉發總線)上轉發所述無線數據，以及，將從所述共享總線或獨立高速總線上轉發來的無線數據發送至相應的無線終端；所述連接器，至少連接有第一線纜和第二線纜，能夠將來自第一線纜上無線收發単元或連接器的無線數據轉發至第二線纜上的無線收發單元或連接器。為了便於清楚描述本發明實施例的技術方案，在發明的實施例中，採用了「第一」、「第二」等字樣對功能和作用基本相同的相同項或相似項進行區分，本領域技術人員可以理解「第一」、「第二」等字樣並不對數量和執行次序進行限定。上述第一線纜和第二線纜可以為線纜系統中連接至同一連接器的任兩根不同的線纜。連接器實現不同線纜之間的連接和數據轉發。參見圖1，顯示了兩根線纜3通過連接器2相連接的場景。每根線纜中設置有多個無線收發單元I。該無線收發單元I是通過將無線通信協議集成於形態較小的硬體電路板中得到的ー種具有無線通信能力的硬體設備，供無線終端的接入和數據通信使用等。本發明實施例中的線纜主要考慮採用電纜實現，然而，本方案也可以適用於使用光纜的場景。由上所述，本發明實施例將無線通信功能集成在形態較小的硬體電路板中形成無線收發単元，並將微型無線收發單元封裝在線纜中，從而能夠通過鋪設線纜構造ー種新型的通信系統，實現數據通信和精確定位。本發明實施例的線纜系統能夠實現室內外的快速數據通信和精確的目標定位。本方案通過在密閉的線纜中實現數據通信和目標定位，顯著降低了系統功耗，避免了電磁輻射對環境的汙染，且不易受到外界環境的幹擾，保密性較好。本方案的線纜施工鋪設簡単，成本較低，擴展性強，具有較廣的應用前景。下面對本發明實施例ニ提供的線纜系統進行說明。微型無線收發単元 本實施例中將形態較小的無線收發單元(或稱為微型無線收發單元)設置於線纜中，生成具有定位和無線通信能力的通信線纜，即該通信線纜為一種在其內部容納有微型無線收發單元和用於傳輸信息的總線的線纜。例如，將微型無線收發單元設置在寬度為2cm、厚度為O. 5cm的線纜中形成通信線纜，或者，將微型無線收發單元設置在直徑為15_的線纜中形成通信線纜等等。本系統通過無線收發單元與線纜的上述結構設計，能夠達到功耗低、電磁輻射小，且不易受到外界環境的幹擾、保密性較好的技術效果。本實施例中無線收發單元以預定長度L的間隔設置在線纜內部。L具體數值的選取需要考慮系統成本、通信需求和定位精度等多種因素，L的值越大系統成本越低，L的值越小系統定位精度越高，通過L值的選取使系統性能最優化。示例性的，L的數值可以選取為 2. 5m、5m 和 10m。本發明實施例中根據通信環境需要，鋪設上述通信線纜，使通信線纜貫穿所需定位或者傳輸數據的空間，線纜中的微型無線收發模塊在線纜周圍形成無線接入網絡，並通過線纜內部的高速共享總線(或高速的數據轉發總線)來傳輸數據。上述微型無線收發模塊需要具有信號測量功能，以對需要定位的物體進行測量得到定位信息，上述微型無線收發模塊也可以具有簡單的數據解析和識別功能，例如，所述無線收發単元包括識別功能模塊，對接收到的數據包的包頭進行解析，從而識別出接收到的來自無線終端的無線數據的類型，所述無線數據的類型包括通信請求數據和定位請求數據。連接器連接器是ー種硬體設備，該連接器中保存路由信息表，以利用該路由信息表在線纜系統中進行數據傳輸。本線纜系統中每個無線收發單元和連接器分別具有唯一標識，則所述路由信息表中記錄無線收發単元和連接器的唯一標識，例如，第一連接器上保存的路由信息表可以記錄線纜系統中所有無線收發單元的標識和除第一連接器之外的其它連接器的標識。本線纜系統中由於以線性的網絡結構為基礎，無線收發單元和連接器的標識可以採用按順序連續的編號實現，從而簡化了路由信息表的構成，便於系統維護。上述連接器，在連接有多根線纜時能夠利用所述路由信息表從所連接的多根線纜中選取相應的線纜，將無線數據轉發至所選取的線纜上。進ー步的，上述連接器還可以具有控制和管理無線收發單元的功能。初始搭建系統時，在為無線收發單元和連接器配置標識時，對某一連接器配置其所能控制的無線收發單元的標識，則該連接器可以在共享總線上對其所能控制的無線收發單元進行監聽和管理。這種情況下，考慮到連接器的監聽範圍也是有限的，所以當一根線纜的長度過長時，不但需要在不同線纜的連接處設置連接器，在該線纜中每隔預定距離(如I公裡)，也需要設置連接器。並且，在通信線纜遇到分叉或者線纜工作所需的功率不足時，也可以採用連接器進行連接，從而使線纜系統能夠不斷延伸，且布線方式靈活，系統擴展性較強。進ー步的，所述連接器還可以具有無線收發功能模塊。該無線收發功能模塊，能夠將總線(高速共享總線或高速的數據轉發總線)上轉發來的無線數據發送至相應的無線終端。即本實施例中連接器可以作為數據傳輸中的一個目標設備，當利用總線將數據轉發至連接器時，作為目標設備的連接器可以直接將該數據利用無線方式發送至無線終端。上述連接器也可以具有簡單的數據解析和識別功能。例如，所述連接器包括識別功能模塊，對無線收發単元接收到的數據包的包頭進行解析，從而識別出接收到的來自無 線終端的無線數據的類型，所述無線數據的類型包括通信請求數據和定位請求數據。數據通信無線收發單元接收到來自無線終端(如UE)的無線數據後，會對無線數據進行簡單的識別，以獲知當前所需執行的業務類型。當無線收發單元通過識別功能模塊識別出來自無線終端的無線數據為通信請求數據時，連接器從接收到通信請求數據的各無線收發單元選取第一無線收發單元，並控制將第一無線收發單元接收到的無線數據轉發至目標設備，其中，所述第一無線收發單元為信號質量大於閾值的無線收發單元，或者，第一無線收發單元為與目標設備位於同一根線纜且信號質量大於閾值的無線收發單元。下面結合圖2，以無線終端UEl需要與無線終端UE2進行數據傳輸的場景為例說明本線纜系統中的數據傳輸過程。圖2中通過連接器2將三條線纜連接在一起，UEl和UE2中可以設置有微型無線收發単元，或者，具有可以與微型無線收發單元通信的功能単元。I UE1發送無線數據，請求與UE2進行數據傳輸，則該無線數據為通信請求數據，通信請求數據中攜帯目標設備的標識，如無線收發單元的標識和/或連接器的標識。本場景中的通信請求數據可以攜帯無線收發單元16的標識和UE2的終端號碼。2 :無線收發單元接收無線數據。連接器通過共享總線監聽無線收發單元接收到的無線數據，識別出當前的業務為數據傳輸，且目標設備為無線收發單元16。第一種情況中，無線收發單元11、12和13接收到了 UEl的通信請求數據，這種情況中，接收到無線數據的無線收發單元和目標設備不位於同一線纜中，連接器判斷出無線收發單元11的信號質量較好，如無線收發單元11的信號質量大於預定閾值，則接收器將無線收發単元11選取作為通信起始端的第一無線收發單元，控制將第一無線收發單元接收到的無線數據轉發至目標設備，而控制無線收發單元12和13不再傳輸所接收到的無線數據，如直接丟棄所接收到的無線數據。由上，這種情況中，連接器所選取到的第一無線收發單元為信號質量大於閾值的無線收發單元；
第二種情況中，無線收發單元11、12、14和15接收到了 UEl的通信請求數據，這種情況中，接收到無線數據的無線收發單元具有與目標設備位於同一線纜中的無線收發單元14和15，則優先考慮無線收發單元14和15。連接器判斷出無線收發單元14的信號質量較好，如無線收發單元14的信號質量大於預定閾值，則接收器將無線收發單元14選取作為通信起始端的第一無線收發單元，控制將第一無線收發單元接收到的無線數據轉發至目標設備，而控制無線收發單元11、12和15不再傳輸所接收到的無線數據，如直接丟棄所接收到的無線數據。由上，這種情況中，連接器所選取到的第一無線收發單元與目標設備位於同一根線纜且信號質量大於閾值的無線收發單元。3 :在總線(高速共享總線或高速的數據轉發總線)上將無線數據轉發至目標設備。以上述第一無線收發單元為無線收發單元11，目的設備為無線收發單元16進行說明，無線收發單元11將通信請求數據發送至連接器2，連接器2根據所保存的路由信息表，將通信請求數據發送至無線收發單元16所在的線纜，並通過該線纜上的總線將通信請求數據發送至無線收發單元16。4 UE2接收無線數據。作為目標設備的無線收發單元16通過無線方式將UEl的通信請求數據發送至UE2，實現UEl和UE2之間的數據通信。作為ー種可選的方式，在選取了作為通信起始端的無線收發單元後，通信起始端的無線收發單元和目標設備也可以直接通過無線的方式進行通信。精確定位 本線纜系統還設置有計算中心伺服器，用於對線纜系統進行管理，以及對定位信息進行運算。在對目標定位時，本實施例主要從無線收發單元的間距設置、無線收發單元所採集的信號特徵以及定位算法等多個方面來控制定位精度。連接器通過共享總線監聽無線收發單元接收到的無線數據，識別出當前的業務為目標定位，則控制接收到所述定位請求數據的各無線收發單元分別對所述無線終端進行測量，得到定位信息；或者，無線收發單元在自身識別出接收到的無線數據為定位請求數據時，也可自行對無線終端進行測量，自動收集與無線終端的無線信號相關的參數。各無線收發單元分別將測量到的定位信息傳輸給計算中心伺服器，如無線收發單元與計算中心伺服器位於同一線纜中時，直接通過總線將定位信息發送至計算中心伺服器，或者，無線收發單元將定位信息轉發至連接器，由連接器轉發該定位信息，直至到達計算中心伺服器。計算中心伺服器根據獲得的定位信息對無線終端進行定位，如計算中心伺服器根據線纜系統中不同位置的無線收發單元所收集的定位信息來識別目標物體並採用聯合計算的方式確定目標物體的精確位置。本實施例中所採用的定位信息至少包括所測量到的無線終端(目標物體)的信號強度、傳播時延、入射角度和信號頻率。利用這些定位信息作為參考，可以通過與線纜中的無線收發單元最近鄰的位置定位方法、根據無線信號強度實現的多點聯合定位方法、根據無線信號傳播時延實現的多點聯合定位方法等，計算得到目標物體的位置。本線纜系統的定位精度能夠達到釐米級。本發明提供的線纜系統能夠應用於室內和室外中的數據傳輸和精確定位，尤其能夠方便地部署在封閉的室內環境中，實現對目標物體的高精度定位。本線纜系統無需架設基站和天線，施工便捷、成本低，是ー種新型的通信和定位系統。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種線纜系統，其特徵在於，所述系統包括多根線纜和多個連接器，每根線纜的內部設置有至少一個無線收發單元，所述無線收發單元連接至線纜內部的總線，不同線纜之間通過所述連接器相連接， 所述無線收發單元，能夠接收來自無線終端的無線數據，將接收到的無線數據調製到所述總線上，在總線上轉發所述無線數據 ，以及，將從所述總線上轉發來的無線數據發送至相應的無線終端； 所述連接器，至少連接有第一線纜和第二線纜，能夠將來自第一線纜上的無線數據轉發至第二線纜上。
2.根據權利要求I所述的線纜系統，其特徵在於， 所述無線收發單元以預定長度的間隔設置在線纜內部。
3.根據權利要求I或2所述的線纜系統，其特徵在於，所述總線包括共享總線和獨立於所述共享總線的數據轉發總線， 所述無線收發單元和所述連接器分別連接在所述共享總線和數據轉發總線上； 所述無線收發單元或者所述連接器，利用所述共享總線進行線纜系統中數據的傳輸，並在共享總線上轉發數據量大於容量閾值時，啟用數據轉發總線，利用數據轉發總線在線纜中轉發數據。
4.根據權利要求3所述的線纜系統，其特徵在於，所述無線收發單元和連接器分別具有唯一標識，所述連接器中保存路由信息表，所述路由信息表中記錄無線收發單元和連接器的唯一標識； 所述連接器，在連接有多根線纜時能夠利用所述路由信息表從所連接的多根線纜中選取相應的線纜，將無線數據轉發至所選取的線纜上。
5.根據權利要求4所述的線纜系統，其特徵在於，所述連接器還具有無線收發功能模塊， 所述無線收發功能模塊，能夠將總線上轉發來的無線數據發送至相應的無線終端。
6.根據權利要求5所述的線纜系統，其特徵在於，所述連接器包括識別功能模塊， 所述識別功能模塊，能夠識別無線收發單元接收到的來自無線終端的無線數據的類型，所述無線數據的類型包括通信請求數據和定位請求數據； 所述通信請求數據中攜帶目標設備的標識，所述目標設備包括無線收發單元和/或連接器。
7.根據權利要求6所述的線纜系統，其特徵在於， 當來自無線終端的無線數據為通信請求數據時，所述連接器從接收到通信請求數據的各無線收發單元選取第一無線收發單元，並控制將第一無線收發單元接收到的無線數據轉發至目標設備； 其中，所述第一無線收發單元為信號質量大於閾值的無線收發單元，或者，第一無線收發單元為與目標設備位於同一根線纜且信號質量大於閾值的無線收發單元。
8.根據權利要求6所述的線纜系統，其特徵在於，所述系統還包括計算中心伺服器； 當來自無線終端的無線數據為定位請求數據時，接收到所述定位請求數據的各無線收發單元分別對所述無線終端進行測量，得到定位信息； 所述各無線收發單元，分別將所述定位信息通過總線和連接器發送至所述計算中心伺服器； 所述計算中心伺服器，根據獲得的定位信息對無線終端進行定位。
9.根據權利要求8所述的線纜系統，其特徵在於，所述定位信息中至少包括信號強度、傳播時延、入射角度和信號頻率。
全文摘要
本發明公開了一種線纜系統，能夠實現室內外環境中的快速數據通信和精確目標定位。本發明實施例提供的線纜系統包括多根線纜和多個連接器，每根線纜的內部設置有至少一個無線收發單元，所述無線收發單元連接至線纜內部的總線，不同線纜之間通過所述連接器相連接，所述無線收發單元，能夠接收來自無線終端的無線數據，將接收到的無線數據調製到總線上，在共享總線或獨立的高速數據轉發總線上轉發所述無線數據，以及，將從所述共享總線或獨立的高速數據轉發總線上轉發來的無線數據發送至相應的無線終端；所述連接器，至少連接有第一線纜和第二線纜，能夠將來自第一線纜上的無線數據轉發至第二線纜上。
文檔編號H04B1/38GK102685673SQ20121015696
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者邵起明 申請人:奇點新源國際技術開發(北京)有限公司