[发明专利]一种高速无线测试网络系统架构

说明书

本发明涉及一种高速无线测试网络系统架构，用于高速动态过程中参数的大范围无线测试，所述的系统架构采用基于WIFI的无线网络和平面树形的网络结构，具有多种网络拓扑，支持无线远距离传输，所述的系统架构分为感知层、数据链路层、网络层和应用层；所述的感知层用于完成效应参数的感知、高速采集、数字信号生成、存储和无线通信收发；所述的数据链路层用于完成统一数据帧设计生成、收发冲突检测和差错控制；所述的网络层用于实现感知层设备之间的数据高速互联通信；所述的应用层包括无线测控软件平台及其应用服务，具有对感知层设备的实时定位功能。本发明解决了高速动态参数的无线测试问题。

技术领域

本发明涉及动态无线测试技术，具体是一种高速无线测试网络系统架构。

背景技术

近年来，随着无线通信技术和信息技术的高速发展，无线传感器网络的相关研究已经比较成熟，集传感、数据采集、无线组网功能于一体的无线传感器网络已经利用在军事侦察、环境监测、精细农业、智能家居、建筑结构健康监测等领域。无线传感器网络的大范围内的信息感知能力也被用来进行试验过程中的信号测试，但对于高速动态过程（如爆炸、冲击过程），由于需要测试的参数变化快，时间短，因此要求节点设备的采样率高（通常大于1MSPS），动态过程测试中会大容量的数据流，基于传统无线传感器网络架构的测试系统无能为力。

目前，北京理工大学、中北大学、南京理工大学、部分国内科研机构和企业也开发了用于动态试验参数测量的专用无线测试设备，但是这些设备大都是在传统的有线测试设备或存储测试设备基础上扩展了无线通信功能，可部分解决试验中动态过程特定参数的测试问题。而对于爆炸效应这种大范围内分布的快变参数测量，如采用无线传感网络进行测试，不仅要求单个节点设备具有高的采样率和大的存储容量，还要求节点具有较高的数据无线传输速率，不同节点采集设备之间的时间同步精度高；同时由于采样率高，采集设备不能一直保持采样状态，通常采用等待触发采集的模式，这样就需要可靠的触发控制策略，确保试验动态过程到达时数据的有效采集；而且动态试验测试区域范围大，人员安全距离远，跟随测试人员的控制终端（测试服务器）与试验测试区内的无线节点设备的距离就远，因此要求无线测试网络应具有较大的无线覆盖范围。从这些方面来讲，现有的专用无线测试设备均无法满足要求。

另外，在现有的无线传感器网络技术中，授权公告号为CN 100542138C的中国发明专利也提出了一种无线传感器网络三层体系构架，中层为中程无线MESH传感器节点，通过该节点传输底层节点的数据，但其不能实现高采样速率的信号采集和数据高速大容量无线传输，该三层体系构架也不宜实现大范围高速无线组网。

发明内容

针对大范围内高速动态参数测试的应用需求，本发明的目的是提供一种高速无线测试网络系统架构，解决高速动态参数的无线测试问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高速无线测试网络系统架构，所述的系统架构采用基于WIFI的无线网络和平面树形的网络结构，具有多种网络拓扑，支持无线远距离传输，所述的系统架构分为感知层、数据链路层、网络层和应用层；

所述的感知层用于完成效应参数的感知、高速采集、数字信号生成、存储和无线通信收发；感知层中的设备包括测试节点的数据采集存储设备和测试服务器，所述数据采集存储设备采用基于并行处理器（FPGA）、串行处理器（ARM）、大容量非易失存储器、WIFI无线模块相结合的高速大容量采集存储硬件，用以实现信号的感知、高速模数转换及数据的节点本地存储，并提供无线通信接口；所述的感知层中的测试服务器为便携式笔记本电脑或PC机，所述的测试服务器内设WIFI无线模块或无线网卡，用以提供无线通信接口、运行操作系统及无线测控软件，负责测试网络中节点设备的管理及数据汇集；

所述的数据链路层用于完成统一数据帧设计生成、收发冲突检测和差错控制，为应用层软件平台与感知层设备提供统一的消息协议接口，其传输的数据帧包括多种控制协议数据帧和测试数据帧，控制协议数据帧采用时分复用的方式收发，测试数据帧采用时分复用和频分复用相结合的方式收发；