一种基于Mesh网络的可移动设备的通信系统的制作方法

本发明属于无线通信、计算机领域，具体来说，涉及一种基于Mesh网络的可移动设备的通信系统。

背景技术：

随着人民生活水平的不断提高，汽车已经逐步取代了自行车、电动车等代步工具的地位。汽车的使用也广泛的应用于各领域中，比如工程车队、婚礼车队等。人们游玩、工作等私人活动或工作小组均选择汽车作为交通工具。在车队出行的过程中，由于速度与位置不同，车队队形会发生变化，车辆有掉队的意外状况发生，这就需要车辆之间进行实时的视频通信与信息交流。传统的通信方式通过手机与无线电通信。无线电虽然可以做到语音、视频的通信，但是当车辆高速行进并使用无线电进行通信时，信号会时延、失真严重，影响通信过程。当在远离基站的地方使用手机通信时，极易产生因通信不畅而导致的工作效率降低问题，更严重会导致生命与财产的安全问题。急需找到一种能够稳定传输视频、与语音的网络来解决出行车队中各车辆实时信息交换。

这样的通信问题也出现在其他可移动设备上。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为解决户外车队间等可移动设备不能进行实时通信的问题，避免因通信不畅造成问题而提供的一种基于Mesh网络的通信系统。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案包括：

一种基于Mesh网络的可移动设备的通信系统，所述通信系统包括：

主处理器、路由处理器、Mesh通讯模块、定位模块以及外接设备；

所述主处理器与所述外接设备、所述路由处理器相连，用于与所述外接设备和所述路由处理器进行数据传输；

所述路由处理器，与所述Mesh通讯模块相连，通过所述Mesh通讯模块与外界进行信息传输并组网；

所述定位模块与所述路由处理器相连，对所述可移动设备进行定位并将定位信息通过所述Mesh通讯模块发送出去。

优选的，所述Mesh通讯模块包括两个射频模块，所述两个射频模块的频段不同。

优选的，所述Mesh通讯模块利用主动路由协议，进行多跳通信。

优选的，所述主处理器基于Android系统。

优选的，所述外接设备包括显示器和/或麦克风和/或摄像头。

优选的，所述显示器为触摸式显示器。

优选的，所述主处理器与所述路由处理器通过以太网接口相连。

优选的，所述定位模块通过RS232与所述路由处理器相连。

优选的，所述路由处理器连接有PCIe转PCI接口，用于将串行数据转成PCI的并行数据。

优选的，所述Mesh通讯模块内嵌在所述PCI的插槽内。

本发明具有如下有益效果：

其一真正实现联网的理念，使户外实时通信成为可能，出行人员不必为人员、财产安全担忧。即便发生紧急情况，也会迅速找到解决方案，降低事故发生的概率。

其二Mesh网络可是实现远距离传输，完成网络的扩展，保证Mesh网络的稳定性，通信距离最远可达800米。双射频移动Mesh网络中，两种频段的射频卡分工不同，一个频段负责接收信号，一个频段负责发送信号，应用主动式路由协议，通过发送带有路由信息的探测包来计算最佳的下一跳路由，实现多跳通信。这样可以减小网络建立初期产生的延时时间，性能指标上保证语音与视频信号传输的流畅性。

其三本系统采用Android操作系统，基于Linux内核开发，使用Java作为编程语言，代码开源且免费。硬件上具有成本低廉、易于安装、处理速度快、结构灵活和维修迅速的优点。

附图说明

图1车队构成自组网络拓扑结构示意图；

图2车队打乱队形的自组网络拓扑结构示意图；

图3多跳网络通信拓扑图；

图4车载通信系统硬件平台示意图；

图5路由处理器接口示意图；

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例详细说明本发明的技术方案，以便更清楚、直观地理解本发明实质。

本发明中以车载通信系统为例进行描述。

移动Mesh网络也称为ad-hoc网络，是路由器与计算机相结合的新型无线网络，该网络拥有高吞吐量、低时延的特点，组网灵活可实现多跳，并支持非视距传输，可完成语音通信与视频传回。目前，汽车内部的智能系统可以实现拨打电话、导航与其他娱乐项目，平台成熟、市场需求量高。车载通信系统基于车内智能系统，应用双射频Mesh网络构成自组网，可实时找到车队里每辆车的具体情况，包括位置与车况、人员财产等。该网络不仅成本低、安全性高，还能保证工作效率与出行人员安全。

本发明基于Mesh网络的车载通信系统采用IEEE802.11无线网卡，应用大功率射频卡在ISM免费频段进行通信，车上供电系统采用太阳能供电方式，保证车辆在偏远地区或恶劣环境中可以持续供电。整个系统可嵌入在主驾驶与副驾驶座位中间，车内人员都可以看到显示屏上的内容，避免盲区的出现。显示屏采用触摸屏形式，方便操作。该系统集成语音通信接口与视频采集接口，车内人员配备蓝牙耳机与麦克风用于实时通信。车内GPS定位系统实时显示车辆的位置，方便报告头车与其他车辆。

如图4所示，为本发明系统结构图，其包括：

主处理器11、路由处理器12、Mesh通讯模块13、定位模块14以及外接设备15。

主处理器与外接设备、路由处理器相连，用于与外接设备和路由处理器进行数据传输。路由处理器，与Mesh通讯模块相连，通过Mesh通讯模块与外界进行信息传输并组网。定位模块与路由处理器相连，对可移动设备进行定位并将定位信息通过Mesh通讯模块发送出去。

上述外接设备包括触摸器(可为显示触摸屏)、摄像头和麦克风，用于采集信息或显示接收的信息。触摸显示屏可显示主控画面、观看视频流，同时具有可触摸功能，为驾驶者提供便利条件，不会影响正常驾驶。摄像头与麦克风分别通过视频\音频接口接入主处理器中。

主处理器为系统的主要组成部分，主要连接路由处理器和外接设备。主处理器选用Android系统作为操作系统，利用Andrioid系统搭建的移动Mesh网络可以为应用程序提供高效的连接方式，不用负担移动网络连接带来费用问题。

路由处理器，主要负责移动Mesh组网。路由处理器连接定位模块、Mesh通讯模块，且路由处理器与主处理器通过以太网接口进行连接。在主处理器上打开并运行路由处理器，Mesh通讯模块发出射频信号进行Mesh网络的组建。

如图5所示，路由处理器上连接以太网接口、GPS模块、PCIe转PCI总线接口。

以太网接口用于连接主处理器和路由处理器，处理器可以通过路由处理器看到无线配置是否正确。当网络通信不顺畅时，可以通过修改无线配置来保证无线数据传输的流畅性。比如修改信道、数据发送速率等参数。以太网接口还可以外接其他笔记本设备，便于车辆在驾驶过程中，其他人员现场修改配置、提高工作效率。

定位模块如GPS模块式通过RS232接口接入路由处理器，这是将卫星导航技术与无线定位技术相结合的应用。这种结合既可以提供较高的精度和相应速度，又可以覆盖较广的范围，实现精确的定位。车队出行前将GPS天线安装在车的尾部，确保卫星能够定位到车辆具体位置。该模块可以根据用户对主板的要求进行取舍，有些主板厂家会将GPS模块集成在主板上，方便用户连接、降低成本。GPS模块负责节点定位，当得到节点具体位置后，可通过自组网传给其他相邻节点。若距离较远，超出通信范围，则通过多跳的形式完成移动Mesh网络的远距离通信。

PCIe总线接口可实现高速串行点对点双通道高带宽传输，PCIe转PCI接口将串行数据传输转成PCI的并行数据传输，传输速率最低可达2.5G。在PCI插槽内放置射频模块(射频卡)，插槽的数量可以扩展，路由处理器也可以自定义Mini PCI卡。

Mesh通讯模块，若只接入一个射频卡，根据以太网的无线冲突避免原则(CSMA/CA)，当有一个无线节点正传输数据时，另外一个节点就不能发送和接受数据造成了视频流或语音数据不能并发传输，导致系统性能下降。为此，本发明采用双射频方案，Mesh通讯模块包括两个射频模块，两个射频模块的频段不同，即无线接入和数据回传分别分配给射频卡1与射频卡2负责(两个射频模块)，即其中一个频道专门用以连接无线客户端，另一频道专门用以无线回程数据传输，且这两个频道相互正交。因此双射频可以提高系统性能。

以下为上述车载通信系统的具体应用：

如图1所示，车1为头车，负责指挥其他车辆的行走路线，保证车队和谐行进。车队中四辆车以图中队形行进，每辆车均装有车载通信系统。因为本实用型选用双射频进行发射与接收，每辆车分别放置4根天线5。每辆车内都有车队的动态拓扑图来保证队形不变。

在车队出发时，车1、车2、车3、车4同时打开车载通信系统，当射频模块开始工作时，根据路由协议，所有节点会互相搜寻并找到终端的地址，最终建立路由路径，此时自组网建立成功。当发送广播包时传统的路由协议容易出现广播风暴，使整个系统崩溃。该路由协议属于先验式路由，网络中的各个节点通过周期性的交换各自的拓扑信息得到网络所有其它节点的网络拓扑信息,而不管是否要使用该路由进行通信，当节点需要发送数据分组时，只要去往目的节点的路由存在，所需的延时很小。

如图2所示，当车队由于交通或其他情况改变队形，此时移动Mesh网络中原来的相邻节点发生变化，车1的相邻节点变成车4与车2，其它节点全部打乱。此时Mesh网络迅速识别新的相邻节点，并形成新的路由路径，再次构成自组网，体现了自组网的稳定性。由于车队的队形被打乱，车1经过无线局域网通过麦克风与其他车辆进行通话，车2、车3和车4根据GPS定位系统得到的具体位置，通过局域网发送给车1，车1根据得到的信息指挥车队恢复队形。

如图3所示，多跳网络通信拓扑图。主要显示车1到车3的远距离多跳通信。若要实现车1与车3的通信，需要选用channel a、channel b进行通信。首先在配置中将所有车辆的射频卡1为channel a，射频卡2为channel b。当车1发信息给车3时，车1先通过channel a与车4通信，车4再通过channel b跟车2通信，最后车2通过channel a与车3通信。这样配置可以让网络中的吞吐量成倍增长，而且不管车队队形如何变化，车辆间都可以组成Mesh网络，保持通信。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。