[发明专利]一种随动跟踪WIFI传输装置及其控制方法

说明书

本发明公开一种随动跟踪WIFI传输装置及其控制方法，装置包括云台控制器，以及与之连接的加速度传感器、地磁传感器、北斗导航接收机、无线通信单元、WIFI单元和天线云台；还包括设置在天线云台上的定向天线，定向天线连接到WIFI单元；控制方法为：通过北斗卫星信号确定自身位置坐标，将自身坐标信息发布给其它接入点；根据整个通信接入点的坐标信息结合路由算法确定最优通信链路；通过地磁传感器来确定自身姿态信息；计算天线方位角，控制天线云台实现天线对准。本发明实现了WIFI的远距离通信，解决了使用定向天线时多接入点动态移动组网问题；使WIFI在提升通信距离、提升通信隐蔽性、提升网络抗毁性、降低电磁干扰等方面效果明显。

技术领域

本发明涉及WIFI通信技术领域，具体为一种随动跟踪WIFI传输装置及其控制方法。

背景技术

WIFI通信是当代社会应用非常普及的一种无线通信方式。WIFI通信具有诸多优点，例如用户容量大、传输速度高、接入方便、使用广泛、组网灵活等显著的优点。现代智能终端，如手机、移动笔记本等通常都把WIFI通信功能作为标准配置之一。

民用无人飞行器尤其是多轴旋翼飞行器，具有成本低、开发容易、结构简单、用途广泛的特点，得到了相当的普及。但目前多数无人飞行器主要通过专门的遥控器实现控制，使用WIFI通信的无人机一般仅能在100米以内通信。如果无人飞行器能用WIFI实现数公里的通信，将是非常方便的。这种情况下，使用现代智能终端设备就能很方便地与对飞行器实现通信联系，借助智能终端的平台能方便地开发无人机新功能，无疑将极大地拓展无人飞行器应用领域和范围。

另一方面，随着汽车的普及，许多汽车上已具备了WIFI功能。如果汽车之间能以某种方式实现WIFI组网，在数百米范围实现WIFI互联，这无疑将是非常有价值的事情。

但遗憾的是，目前以上两种场合应用均未实现。主要原因是WIFI通信采用多进制宽带数字调制，存在频带占用宽、信号的峰平功率比高，导致发射效率低等缺点。特别是由于信号的峰平功率比高，导致发射器效率很低，使用宽带通信导致接收机灵敏度低等，因此WIFI通常只用作短距离通信。现代移动终端上的小功率WIFI通信距离一般在数十米范围内，发射效率通常低于25％，根本不适合远距离通信。要提高通信距离，就需要提高发射功率，由于发射效率低，要求发射机总消耗功率很大，电源消耗增加程度就十分显著。此外，通信功耗过高也不利于使用电池供电的系统使用。目前，在提高线性发射器效率方面，不少研究者已提出了一些列诸如：前馈、预失真等新技术，在一定程度上改善了发射效率，在窄带通信方面获得一定程度应用，宽带通信具有复杂性目前仍旧处于实验室研究阶段，尚未能达到实用化水平。

鉴于以上原因，WIFI通常仅作为短距离通信使用，许多户外通信只得使用其他方式代替。例如，民用型无人飞行器的通信方式多采用模拟通信和部分数字通信相混合的方式。图像和声音传输使用模拟调频FM方式，命令控制则使用数字频移键控FSK方式。地面车辆间的通信甚至是采用传统的对讲机。一些性能更好的通信系统则使用全数字的COFDM、QPSK等方式。这些通信方式，虽然能解决飞行器、车辆等远距离通信问题，但它属于专用性质的通信与现代智能终端使用的WIFI有很大的差异，由于通信体制完全不同，失去了使用WIFI的便 利性优点。

目前使用定向天线扩展WIFI通信距离已有一定应用，定向天线阵具有比常规WIFI系统所用的全向天线有更高的增益，加上它是定向传输的，因此信号传输时能量高度集中，降低了噪声干扰，可实现远距离传输。在相同发射功率与相同接收机灵敏度情况下，定向天线阵能有效地提高通信质量，使WIFI传输距离成倍增加成为可能。在定向通信方式下，由于传输能量集中在所指方向上，对其它非传输方向的设备干扰也会很小。但是，定向天线具有方向性，需要收发系统实时对准才能建立通信，而且由于定向通信系统组网的复杂度高，所以目前都限于点对点固定位置之间的通信，例如2个高楼之间使用定向网桥实现WIFI通信等。但这些常规设计要么采用增大发射功率，要么增加天线方向性和增益来提升通信距离，没有在WIFI信号本身上寻求解决方案。并且这些设计也无法满足移动、随机、多接入点组网等实际需要。

发明内容