超低功耗短距離無線通信干擾源精準定位方法

向 巍

（杰創(chuàng)智能科技股份有限公司，廣東 廣州 510700）

0 引 言

我國電子技術(shù)發(fā)展迅速，各種便攜式通信設備和家用電器種類越來越多，因此誕生了短距離無線通信技術(shù)。超低功耗短距離無線通信干擾源精準定位方法，能夠突破時間和空間的限制，還可以促進通信行業(yè)的發(fā)展。通信在商業(yè)和社會經(jīng)濟的發(fā)展中開始占有主角地位，人們對通信速度和傳輸容量也有較高要求，因此短距離的無線通信技術(shù)發(fā)揮了重要作用，現(xiàn)已成為人們交流的主要技術(shù)手段之一[1]。

1 短距離無線通信技術(shù)概念

無線通信技術(shù)在人們工作生活中扮演著關(guān)鍵的角色，低功耗與微型化是其主要優(yōu)勢。其中短距離無線傳輸在很多領(lǐng)域獲得廣泛應用，它可以解決由于環(huán)境約束而不利于有線布置的問題。短距離無線通信技術(shù)的概念是不超過1 m 時利用的一種通信技術(shù)。其中包括計算機網(wǎng)絡電子技術(shù)和無線通信技術(shù)等，這些短距離無線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率維持在100 Mb/s 的范圍內(nèi)。低速短距離無線通信技術(shù)能夠保證數(shù)據(jù)傳輸速率在1 Mb/s 內(nèi)。在局域網(wǎng)高速發(fā)展的過程中，也會出現(xiàn)多種多樣的短距離無線通信技術(shù)，其中有射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)、藍牙（Bluetooth）、紫蜂技術(shù)（ZigBee）、超寬帶（UWB）等，利用這些技術(shù)，可以有效促進短距離無線通信技術(shù)的快速發(fā)展[2]如圖1 所示。

圖1 通信定位基站

2 短距離無線通信技術(shù)的類型

2.1 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)可以在同一個空間之內(nèi)進行短距離傳輸，利用該技術(shù)可以科學地識別多種多樣的物體，并且可以將物體的形象展示出來，利用非直接接觸性操控方式展開具體工作。射頻技術(shù)主要有3 個部分，其中包括信息標簽和信息讀寫器。射頻識別系統(tǒng)可以有效讀取數(shù)據(jù)，且操作快捷，也可以很好地表達出多項信息傳遞領(lǐng)域，信息傳遞層次更加安全[3-5]。

2.2 藍牙技術(shù)

藍牙技術(shù)在短距離傳輸中，可以傳輸一些語音圖像，有效抗干擾，并且保證傳輸?shù)馁|(zhì)量，共享信息資源。基于藍牙系統(tǒng)，可以進一步構(gòu)造一個完整的信息系統(tǒng)，搭建一個系統(tǒng)化無線通信網(wǎng)絡，加強信息傳輸工作效率。除此之外，利用藍牙技術(shù)能夠有效降低各方面工作成本，并且可以脫離電纜展開工作，保證信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量。如果把藍牙技術(shù)應用于家電設備，使人們可以方便快捷地操控電器，提高人們的生活質(zhì)量。但藍牙技術(shù)投放的成本量相對來講比較大，而且在實際應用中，也會存在一定的弊端，因此進一步提高遠距離的信息傳輸效率[6,7]。藍牙技術(shù)示意如圖2 所示。

圖2 藍牙技術(shù)

2.3 紫蜂技術(shù)

紫蜂技術(shù)屬于一種新型的技術(shù)，可以控制延時率，降低能源消耗，還可以減少投入成本，目前已被廣泛應用于多個領(lǐng)域。在移動設備中，利用紫蜂技術(shù)能夠進行遠距離傳輸，并且有更加精準的定位功能。紫峰技術(shù)還有龐大的儲存容量，廣泛的應用范圍，比如在智能化建筑領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域中，應用效果較好。

2.4 超寬帶技術(shù)

超寬帶技術(shù)用途范圍廣，價值突出，能夠高效傳輸一些信息，也可以讓測量工作更加的精準，另外能夠在無線監(jiān)測工作中可以發(fā)揮其高效的優(yōu)點。在無線通信領(lǐng)域，超寬帶技術(shù)可以廣泛應用于無線多媒體工作和網(wǎng)絡工作，發(fā)揮出智能化功能。通過利用超寬帶技術(shù)，也可以保證工作范圍的廣泛性[8]。

3 無線通信干擾源定位

3.1 對數(shù)衰減模型構(gòu)建

無線通信網(wǎng)絡一般包含傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點以及管理節(jié)點3 部分[9]。傳感器節(jié)點在目標范圍內(nèi)利用自組織形式收集信息并進行處理，此外還要與其他節(jié)點進行合作，共同完成其它工作。匯聚節(jié)點能夠與外部網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)管理節(jié)點對網(wǎng)絡的訪問和管理。為實現(xiàn)干擾源準確定位，所有節(jié)點都處于靜止狀態(tài)，布置完網(wǎng)絡后，節(jié)點不再移動，即網(wǎng)絡運行過程中，節(jié)點位置固定。網(wǎng)絡運行過程中，節(jié)點能夠接收信號功率，并將其當做網(wǎng)絡信息進行通信。節(jié)點能夠在網(wǎng)絡運行時，結(jié)合具體情況更新鄰居節(jié)點列表。在無線通信過程中會出現(xiàn)路徑損耗現(xiàn)象，導致信號強度逐漸減小，如圖3 所示。

圖3 無線通信路徑

3.2 節(jié)點干擾判斷

干擾源距離不同，通信受到的干擾情況也不同。結(jié)點位置越接近干擾源，所受到的干擾越嚴重，甚至無法保持正常通信，導致網(wǎng)絡黑洞；而沒有受到干擾的節(jié)點，通信能力不會受到影響。鄰居列表中會減少遭到干擾的節(jié)點，這些節(jié)點在通信網(wǎng)絡中呈現(xiàn)環(huán)形分布，處在最大干擾區(qū)域。當網(wǎng)絡遭到不同程度干擾后，鄰居節(jié)點列表會出現(xiàn)一定改變，節(jié)點能夠結(jié)合網(wǎng)絡信息來判斷是否遭到干擾，根據(jù)上述出現(xiàn)的不同干擾情況，利用網(wǎng)格聚類方法明確干擾源數(shù)量，并對其所在區(qū)域進行初步劃分。

3.3 干擾源精準定位

在確定每個干擾源所在的區(qū)域后，針對運動干擾源，構(gòu)建二次多項式運動模型。該模型在固定時間段內(nèi)結(jié)合定位坐標、速度與加速度構(gòu)建干擾源運動模型。由于節(jié)點采樣時間較短，參數(shù)不會出現(xiàn)較大變化，因此結(jié)合運動學理論，將上述運動模型變換為二次多項式干擾源運動模型，如果干擾源加速度固定，通過及時更新擬合數(shù)據(jù)即可抑制定位誤差，從而提高運動模型對干擾源運動的自適應性，如圖4 所示。

圖4 精準定位

4 結(jié) 論

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國也在不斷完善短距離無線通信技術(shù)，以期能夠為社會發(fā)展帶來更多的保障。現(xiàn)階段，比較公認的技術(shù)還有網(wǎng)絡信息技術(shù)、無線通信技術(shù)，這些方法的使用范圍較大，導致使用人數(shù)逐步增加。