一种基于单工多模的125K激励器及其发送机制的制作方法

本发明涉及一种激励器，尤其涉及一种基于单工多模的125k激励器及其发送机制。

背景技术：

125k激励器作为定位系统中的重要组成部分，其工作中心频率为125khz，通常采用ook调制方式，达到唤醒电子标签的作用。当前的激励器方案，都采用一块主控板通过一根天线发送125k调制信号的方案，这种方案无法解决125k信号重叠区同频信号干扰的问题，而且也不能有效的解决覆盖范围要求比较广，覆盖精度要求比较高的场景。因此，设计一种基于单工多模的125k激励器及其发送机制是有必要的。

技术实现要素：

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于单工多模的125k激励器及其发送机制，本发明所述的单工多模激励器的技术方案为单个主控器加上多个射频发射模块和天线，发送时采用异步发送机制，即在同一时隙内只通过其中的一根天线发送信号，不同时隙之间采用轮流切换的方式，从而保证了125k信号发送的实时性，完全解决了125k信号重叠区的同频干扰问题，而且具有覆盖范围广、定位精度高、调度灵活和实施成本低、功耗低等特点。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于单工多模的125k激励器，包括：主控器、若干个射频发射模块、若干根天线、电源模块；主控器与射频发射模块连接；射频发射模块与天线连接；电源模块分别与主控器、射频发射模块相连，进行供电。

作为优选，所述的射频发射模块和天线的数量相同，优选数量为2。

作为优选，所述的主控器优选采用nordic公司的nrf52832，nrf52832上集成了ble4.2功能，支持通过ble对激励器参数通过空口进行设置。

作为优选，所述的射频发射模块优选采用irf7389芯片。

作为优选，所述的射频发射模块和天线的数量有限制，一个主控器能够同时驱动的射频发送模块的数量受到如下制约，公式如下：

n＝bps/bits

m＝n/st

其中，bps为发送波特率，bits为激励器id的bit数，st为每秒钟激励器id的发送次数，n为每秒钟发送的激励器次数，m为射频发送模块的数量。

一种基于单工多模的125k激励器的发送机制，采用异步发送机制，利用时隙切换的方式发送信号，即在同一时隙内只能通过一根天线发送信号，不同时隙之间采用轮流切换的方式进行发送信号。

作为优选，所述的发送机制可针对实际应用场景选择，包括如下三种发送机制：多模多id的轮流发送机制、多模相同id的轮流发送机制、自由调度式发送机制。

作为优选，所述的多模多id的轮流发送机制为：在多根天线条件下，且每根天线带有各自的激励器id，在对外发送时，每个激励器id通过排队的方式轮流对外发送信号，该发送机制适用于需要布置多个定位点且定位点需要区分位置的应用场景。

作为优选，所述的多模相同id的轮流发送机制和多模多id的轮流发送机制相似，两者的区别在于发送的激励器id的不同，多模相同id的轮流发送机制是通过多根天线发送同一个激励器id编号。

作为优选，所述的自由调度式发送机制是指主控器可根据具体业务需求，对发射天线进行重组式自由调度，进行发送信号；实现时，主控制通过调度算法及根据优先级定义实现的调度策略进行控制信号的发送。

本发明的有益效果在于：(1)本发明解决了125k信号重叠区同频信号干扰问题；(2)本发明采用异步发送机制，即在同一时隙内只通过其中的一根天线发送信号，不同时隙之间采用轮流切换的方式，从而保证了125k信号发送的实时性；(3)本发明能够增加定位范围，提高定位精度，提高调度的灵活性，降低实施成本，降低总体功耗，具有覆盖范围广、定位精度高、调度灵活和实施成本低、功耗低等特点。

附图说明

图1是本发明实施例的架构示意图；

图2是本发明的多模多id的轮流发送机制的发送示意图；

图3是本发明是多模相同id的轮流发送机制的发送示意图；

图4是本发明的自由调度式发送机制的发送示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例：一种基于单工多模的125k激励器包括：主控器、若干个射频发射模块、若干根天线、电源模块；主控器与射频发射模块连接；射频发射模块与天线连接；电源模块分别与主控器、射频发射模块相连，进行供电。主控器采用nordic公司的nrf52832，nrf52832上集成了ble4.2功能，支持通过ble对激励器参数通过空口进行设置。射频发射模块采用irf7389芯片。

在本实施例中，射频发射模块和天线的数量为2，即构成基于单工双模的125k激励器，即为单个主控器加上2个射频发射模块和2根天线，如图1所示，该架构图为单工双模的实施方式，从架构图中可以看出，相对于单工单模机制，增加了一个射频发送模块和一根发射天线。

一种基于单工多模的125k激励器的发送机制，采用异步发送机制，利用时隙切换的方式发送信号，即在同一时隙内只能通过一根天线发送信号，不同时隙之间采用轮流切换的方式进行发送信号。所述的发送机制可针对实际应用场景选择，包括如下三种发送机制：多模多id的轮流发送机制、多模相同id的轮流发送机制、自由调度式发送机制。

(1)多模多id的轮流发送机制：

多模多id的轮流发送机制指的是有多根天线，且每根天线都有各自的激励器id，在对外发送时，每个id都通过排队的方式轮流对外发送信号，所以每个id在一定时间内对外发送的次数都是相同的，这种机制适用于需要布置多个定位点且定位点需要区分位置的情形。

假设有2个定位区域，而2个定位区域不但信号有重叠，而且需要不同的激励器id来进行区分，我们可以分别定义为id1和id2，这种情况下，采用多模机制就完全解决了问题，我们可以用2根多模天线发送信号，2根天线我们定义为a1和a2，然后用2个时隙发送信号，我们定义为ts1和ts2，在ts1这个时隙我们通过a1天线发送激励器id1信号，在ts2时隙我们通过a2天线发送激励器id2信号，这样既避免了信号重叠区的干扰，也达到了精确定位的需求，发送时隙如图2所示。

(2)多模相同id的轮流发送机制：

多模相同id的轮流发送机制是指通过多根天线发送同一个激励器id编号，这种情景通常是为了满足增加定位范围的需求而设计的，多模相同id的发送模式和多模多id的发送模式基本相同，不同之处是和控制器相连的多模天线发送相同的id信号。

假设有2个定位区域，这2个定位区域只需要一种激励器id，2根多模天线我们定义为a1和a2，然后用2个时隙发送信号，我们定义为ts1和ts2，在ts1这个时隙我们通过a1天线发送激励器id信号，在ts2时隙我们通过a2天线发送相同的激励器id信号，通过这种发送机制，在不增加控制器数量的情况下，增加了激励器信号覆盖范围，同时也避免了多个天线信号覆盖区信号干扰的问题，发送时隙如图3所示。

(3)自由调度式发送机制：

自由调度式发送机制是指主控器可以根据具体业务需求，对发射天线进行重组式自由调度，因为多模天线通过同一个主控制器调度控制，所以完全满足了能够自由调度的前提条件。为什么需要自由调度机制呢？因为不同激励器id有不同的实时性和优先级的要求，这就需要通过主控制通过一定的调度算法和策略以实现不同调度场景下的需求。

假设有3个区域需要定位，并且需要3个不同的激励器id进行区分，我们分别定义为id1、id2和id3，当采用单工多模机制时，由于3个id都是通过同一个主控制器来发送信号，而激励器id1发送的实时性要求最高，id2次之，id3实时性要求最低，我们首先定义一个总的发送周期ts，在一个ts周期内发送3次id1信号，发送2次id2信号，发送1次id3信号，这就满足了三个激励器id根据优先级定义实现的调度策略，其参考示意图如图4所示。

在本发明中，所述的射频发射模块和天线的数量有限制，一个主控器能够同时驱动的射频发送模块的数量受到如下制约，具体如下：

计算一个控制器能够同时驱动的射频模组的数量需要考虑以下参数：发送波特率(bps)，激励器id的bit数(bits)，每秒钟激励器id的发送次数(st)，每秒钟发送的激励器次数用n表示，最终能驱动的射频模组数量用m表示，那么用公式的方式表示如下：

n＝bps/bits

m＝n/st

假设我们采用的是4096(bps＝4096)的速率发送射频信号，而激励器的id数据长度为6个字节(bits＝6*8)，那么一秒钟可以发送激励器id的次数n＝4096/(6*8)≈85(次)。假设多个激励器id的实时性要求是一秒钟发送4次(st＝4)，那么一个控制器可以同时控制的天线个数是m＝85/4≈21(根)，则表示天线最多可拥有21根，其实这个数量已经足够满足激励器定位功能的需求。

综上所述，本发明具备如下特点：

1.解决了同频干扰问题

作为激励器来讲，通常使用125k频段的信号作为激励信号，通过广播的形式发送自己的id号，从而唤醒进入信号范围的设备，因为从频段、带宽、功能需求方面考虑所以并不会考虑多信道、多编码等抗干扰方法，这就带来了一个问题，就是当125k信号有重叠区的时候，如图中所示，125k的空口信号之间会被严重干扰，从而无法唤醒进入该信号区的设备，或者进入信号区的设备无法正确识别激励器的广播id。为了解决这个问题，本发明专利突出了单工多模的实现方案，通过一个主控器控制多模天线，采用异步发送机制，即在同一时隙内只通过其中的一根天线发送信号，不同时隙之间采用轮流切换的方式，从而保证了125k信号发送的实时性。

2.增加了信号覆盖范围

在单模情况下我们通常都是通过调整激励器的发送功率来提高激励器信号的覆盖范围，这种方法存一定的弊端，首先是发送功率调整的有限性，比如通过升压的方式增加发射功率，而主控板升压范围是有一定限制的，还有就是功率提升之后，功率转换的效率会随之下降，甚至会超出电源模块所能承受的功率范围，主控板总体功耗也会增加，从而带来了主控板过热等附加问题。而采用多模天线机制，如图中所示，在不增加功耗的情况下就可以很容易的提高信号覆盖范围，而且不用担心信号重叠区干扰的问题。

3.提高定位精度

在有些情况下需要分别识别出激励器天线1覆盖的范围和激励器天线2覆盖的范围，并且要求覆盖范围比较精确，这种情况下我们可以对激励器id和激励器天线做匹配和编号，使其在同一个时隙内只发送一个激励器id信号，从而既能解决重叠区信号干扰问题，又能提高激励器定位精度。

4.自由灵活调度

主控器可以根据具体业务需求，对发射天线进行重组式自由调度。什么是重组式自由调度呢，假设有多个区域多个激励器id需要定位，而有的区域定位实时性要求比较高，有的区域定位实时性要求比较低，有的区域在某个外部事件到来时需要临时修改发送激励器id信号的频率以提高实时性要求，而有的区域可能因为某个外部事件或者超时等条件而不再有定位的需要，这时候接需要有一个能够实现所有调度策略的控制核心，而这个控制核心就是我们在图中所说的控制板，这种调度策略在单模方案中是根本实现不了的，只有在这种多模机制下才能够完成这种重组式自由调度功能。

5.降低了实施成本

这种多模机制相对于单模机制来讲，降低了实施成本，例如用2个单模控制器定位2个区域，需要2套控制板2套天线，而采用多模机制，只要一套控制板2套天线，节约了一套控制板的成本，从而有效地降低了系统实施成本。

6.降低了系统功耗

相对于单模设备，这种多模机制也降低了总体功耗，在单模机制里，由于采用多个控制板控制各自天线的机制，无法分时调度，相对于多模机制，控制板和无序发送都带来了额外的功耗损失，所以说多模机制有效地降低了系统的总体功耗。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。