CN109561396B - 一种用于机器人的数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人的数据传输系统，该系统为点对多点时分双工双向传输系统，且由1个基站和多个终端组成。该系统的每帧时隙均划分为下行时隙、上行接入时隙和N个上行数据时隙。所有的下行时隙在时间上保持同步，所有的上行数据时隙通过基站侧反馈控制保持同步。基站通过下行时隙、上行接入时隙与终端确认通信关系，终端通过上行数据时隙与基站传输数据。另外，该数据传输系统还具有下行带宽小，性能好，支持多频点扩展，且频点数目没有限制的优点。因此，应用本发明，可实现基站与多个终端通信，可满足终端控制的高性能要求，且各个终端之间互不干扰。

Description

一种用于机器人的数据传输系统

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别涉及一种用于机器人的数据传输系统。

背景技术

现有用于机器人的通信系统大致分为几类：移动公网(2G/3G/4G)、wifi、单向传输、窄带数传、FDD双向传输、TDD双向传输等。

移动公网：其性能取决于网络覆盖，在没有网络的地方无法使用。

wifi：在复杂多径环境下性能差，无法满足远距离传输。

单向传输：只能进行单向的数据传输，要实现双向传输，需要额外的反向链路。

窄带数传：窄带双向跳频或者扩频系统，其数据传输速率较低，传输距离远，但只能用于控制，无法满足图像等大数量的传输。

FDD双向传输：需要2个频点来满足FDD双向传输，当两个频点较为接近时，收发存在较大的干扰，性能下降较为明显，同时射频收发器件均需要2套，成本较高。

TDD双向传输：对FDD来说，TDD在时间上将收发分开，不会产生干扰，利用1个频点即可进行双向传输，但是，当点对多点传输时对时间同步和频率准确度要求很高。

而在机器人应用时，通常控制数据量较低，回传的图像和状态的数据量较大，上下行数据明显不对称，需要要求机器人的控制性能大于图像传输性能，以保证机器人控制信号的可靠性。但是在很多场景需要多个机器人同时工作，这些机器人之间都是采用独立的无线设备进行控制和传输，很难保证相互之间没有干扰，性能不下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机器人的数据传输系统，以解决现有技术存在的多个机器人同时工作时无法保证相互之间没有干扰，性能不下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于机器人的数据传输系统，所述数据传输系统为点对多点时分双工双向传输系统，所述数据传输系统由1个基站和多个终端组成，所述数据传输系统的传输时隙周期为T，每帧时隙划分为下行时隙、上行接入时隙和N个上行数据时隙；所有的所述下行时隙在时间上保持同步，所有的所述上行数据时隙通过基站侧反馈控制保持同步；所述数据传输系统包括：

步骤101：所述基站上电启动，并根据所述基站本地的时隙分配发送下行信号，同时开始检测上行接入时隙是否有上行接入信号，所述下行信号中包含基站广播信令、数据信息、语音信息、控制信息；

步骤102：所述终端上电启动，开始逐个频点检测所述下行信号，直到锁定所述下行信号，并解析出所述下行信号中携带的基站广播参数；

步骤103：所述终端根据所述基站广播参数，在指定的上行接入时隙中发送指定的上行接入信号，同时在下行信号中检测是否有接入反馈信令；

步骤104：当所述基站在上行接入时隙中检测到有上行接入信号时，所述基站在下行信号中发送接入反馈信令；

步骤105：所述终端根据接收到的接入反馈信令，在指定的上行数据时隙中发送数据，所述数据包括图像信息、语音信息、状态信息；

步骤106：所述基站接收所述上行数据时隙发送的数据。

可选的，所述数据传输系统还包括：

步骤107：已经正常链接的终端需要每隔一定的时间间隔发送指定的心跳信令，所述基站接收到所述终端发送的心跳信令后则会反馈一个心跳信令，以维护链路的正常使用。

可选的，所述数据传输系统还包括：

步骤108：当所述终端在指定时间间隔中没有接收到基站反馈的心跳信令时，所述终端返回开机状态，重新进行上行接入状态。

可选的，所述数据传输系统还包括：

步骤109：当所述终端不再发送数据时，所述终端发送注销请求，停止发送上行接入信号，停止接收下行信号，进入低功耗模式或者关机状态。

可选的，所述数据传输系统还包括：

步骤110：当所述基站接收到注销请求或者所述基站的上行数据时隙在指定时间间隔没有接收到指定信号时，所述基站主动撤销已经分配的时隙，并将主动撤销的时隙让给其他终端。

可选的，所述数据传输系统还包括：

步骤111：当所述基站发现当前频点已经被所述终端全部占满时，所述基站自动在下一个频点发送下行信号，终端在新增频点上建立链路，收发数据。

可选的，所述基站在下行信号中携带当前使用的频点信息，终端在接收到任意频点的下行信号时，均可获取到当前数据传输系统所用的频点信息和使用情况，以方便终端快速切换到其他频点，建立链接。

可选的，所述下行时隙为基站发送基站广播参数给终端，所述基站广播参数中带有数据协议；所述下行时隙每隔一个传输时隙周期T发送一次。

可选的，所述数据传输系统的上下行采用不同的通信方式；下行采用窄带直接序列扩频技术，且下行的单频点传输带宽支持大于400000比特每秒；上行采用正交频分复用技术，且上行的单频点传输带宽支持大于8兆比特每秒。

可选的，所述数据传输系统中的频点数目没有限制，且支持多频点扩展；所述数据传输系统在1个频点内实现点对多点的双向传输，且每个所述频点最多支持6个终端。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种用于机器人的数据传输系统，该数据传输系统为点对多点时分双工双向传输系统。该数据传输系统由1个基站和多个终端组成，该数据传输系统的传输时隙周期为T，每帧时隙划分为下行时隙、上行接入时隙和N个上行数据时隙。基站通过下行时隙、上行接入时隙与终端确认通信关系，终端通过上行数据时隙与基站传输数据。由于本发明提供的数据传输系统的支持多频点扩展，且频点数目没有限制，可实现基站与多个终端通信；由于本发明提供的数据传输系统的具有上行接入时隙，允许动态分配上行数据时隙和资源，可满足不同终端的应用；由于本发明提供的数据传输系统的下行带宽小，性能好，可满足终端控制的高性能要求；由于本发明提供的数据传输系统的所有的下行时隙在时间上保持同步，所有的上行数据时隙通过基站侧反馈控制保持同步，保证上下行之间不会相互干扰，进而满足多个机器人同时工作时互不干扰。因此，应用本发明，解决了现有技术存在的多个机器人同时工作时无法保证相互之间没有干扰，性能不下降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例用于机器人的数据传输系统组成框图；

图2为本发明实施例用于机器人的数据传输系统的时隙划分图；

图3为本发明实施例用于机器人的数据传输系统的多频点同时工作时序图；

图4为本发明实施例用于机器人的数据传输系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于机器人的数据传输系统，能够保证多个机器人同时工作时，相互之间没有干扰，且性能不下降。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例用于机器人的数据传输系统组成框图，如图1所示，本发明实施例提供的用于机器人的数据传输系统为点对多点时分双工(time division duplexing，简称TDD)双向传输系统，该数据传输系统由1个基站和多个终端组成，该基站的收发采用TDD方式复用，多个终端之间的收发也采用TDD的方式复用。

该数据传输系统中的频点数目没有限制，且支持多频点扩展。

该数据传输系统在1个频点内实现点对多点的双向传输，且每个频点最多支持6个终端。

该数据传输系统中的基站和终端均设有收发模块，且终端共享的下行时隙的资源是通过数据包指示来区分的。

本发明实施例提供的用于机器人的数据传输系统的传输时隙周期为T，每帧时隙划分为下行时隙、上行接入时隙和上行数据时隙1～N，如图2所示。

下行时隙为基站发送基站广播参数给终端，该基站广播参数中带有数据协议，终端可以通过数据协议解析出基站发送给自己的数据。

所有的基站到终端的数据均通过该下行时隙发送，该下行时隙每隔一个传输时隙周期T发送一次。

本发明实施例提供的用于机器人的数据传输系统的上下行采用不同的通信方式。下行采用窄带直接序列扩频(简称窄带扩频DSSS)，提高了下行性能，满足控制要求，单频点传输带宽支持大于400000比特每秒。上行采用正交频分复用技术，提高了频谱效率，满足大数据量的要求，单频点传输带宽支持大于8兆比特每秒。

终端接收到下行信号后，则根据基站发送的基站广播参数，终端在特定的上行接入时隙发送上行接入信号，基站接收到上行接入信号后，基站在下行时隙中分配时隙资源。

所有终端初始接入时，均在上行接入时隙发送上行接入信号，通过不同的序列来区分，一旦接入，则不再发送上行接入信号。

终端接收到资源分配反馈后，在指定的上行数据时隙中发送数据。N个上行数据时隙可以通过参数灵活分配给多个终端，满足不同数据传输速率的要求。

多频点工作时，如图3所示，本发明实施例提供的用于机器人的数据传输系统的时间分配仍然由基站侧保持同步，保证上下行之间不会相互干扰。所有的下行时隙在时间上保持同步，所有的上行数据时隙也通过基站侧反馈控制保持同步。多频点之间需要较高的ACPR来满足要求，提高动态范围。

本发明实施例提供的用于机器人的数据传输系统的工作流程如图4所示，包括：

步骤101：基站上电启动，并根据基站本地的时隙分配发送下行信号，同时开始检测上行接入时隙是否有上行接入信号，下行信号中包含基站广播信令、数据、语音、控制等信息。

步骤102：所述终端上电启动，开始逐个频点检测所述下行信号，直到锁定所述下行信号，并解析出所述下行信号中携带的基站广播参数。

步骤103：所述终端根据所述基站广播参数，在指定的上行接入时隙中发送指定的上行接入信号，同时在下行信号中检测是否有接入反馈信令。

步骤104：当所述基站在上行接入时隙中检测到有上行接入信号时，所述基站在下行信号中发送接入反馈信令。

步骤105：所述终端根据接收到的接入反馈信令，在指定的上行数据时隙中发送数据，所述数据包括图像、语音、状态等信息。

步骤106：所述基站接收所述上行数据时隙发送的数据。

以上步骤完成了数据的传输。另外，本发明实施例提供的系统的工作流程还包括：

步骤107：已经正常链接的终端需要每隔一定的时间间隔发送指定的心跳信令，所述基站接收到所述终端发送的心跳信令后则会反馈一个心跳信令，以维护链路的正常使用。

步骤108：当所述终端在指定时间间隔中没有接收到基站反馈的心跳信令时，所述终端返回开机状态，重新进行上行接入状态。

步骤109：当所述终端不再发送数据时，所述终端发送注销请求，停止发送上行接入信号，停止接收下行信号，进入低功耗模式或者关机状态。

步骤110：当所述基站接收到注销请求或者所述基站的上行数据时隙在指定时间间隔没有接收到指定信号时，所述基站主动撤销已经分配的时隙，并将主动撤销的时隙让给其他终端。

步骤111：当所述基站发现当前频点已经被所述终端全部占满时，所述基站自动在下一个频点发送下行信号，终端在新增频点上建立链路，收发数据。所述基站在下行信号中携带当前使用的频点信息，终端在接收到任意频点的下行信号时，均可获取到当前数据传输系统所用的频点信息和使用情况，以方便终端快速切换到其他频点，建立链接。

本发明提供的用于机器人的数据传输系统，具有以下几个优点。

第一，点对多点系统，每个频点最多支持6个终端，可支持多频点扩展，频点数目没有限制。

第二，下行带宽小，性能好，满足机器人控制的高性能要求，同时终端简单，复杂度低，终端体积小。所用终端共享下行时隙的资源通过数据包指示来区分。

第三，具有上行接入时隙，允许动态分配上行数据时隙和资源，满足不同终端的应用。

第四，上行带宽大，满足视频图像等大数据量的要求，时延小，实时性高。所有终端通过基站进行统一的资源分配，调度灵活。

第五，支持单控制台控制多个机器人，同时观察多个机器人发送的图像数据和状态。

第六，支持机器人之间的语音和数据通信(通过基站转发)。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统为点对多点时分双工双向传输系统，所述数据传输系统由1个基站和多个终端组成，所述数据传输系统的传输时隙周期为T，每帧时隙划分为下行时隙、上行接入时隙和N个上行数据时隙；所有的所述下行时隙在时间上保持同步，所有的所述上行数据时隙通过基站侧反馈控制保持同步；所述数据传输系统包括：

所述基站上电启动，并根据所述基站本地的时隙分配发送下行信号，同时开始检测上行接入时隙是否有上行接入信号，所述下行信号中包含基站广播信令、数据信息、语音信息、控制信息；

所述终端上电启动，开始逐个频点检测所述下行信号，直到锁定所述下行信号，并解析出所述下行信号中携带的基站广播参数；

所述终端根据所述基站广播参数，在指定的上行接入时隙中发送指定的上行接入信号，同时在下行信号中检测是否有接入反馈信令；

当所述基站在上行接入时隙中检测到有上行接入信号时，所述基站在下行信号中发送接入反馈信令；

所述终端根据接收到的接入反馈信令，在指定的上行数据时隙中发送数据，所述数据包括图像信息、语音信息、状态信息；

所述基站接收所述上行数据时隙发送的数据。

2.根据权利要求1所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统还包括：

已经正常链接的终端需要每隔一定的时间间隔发送指定的心跳信令，所述基站接收到所述终端发送的心跳信令后则会反馈一个心跳信令，以维护链路的正常使用。

3.根据权利要求2所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统还包括：

当所述终端在指定时间间隔中没有接收到基站反馈的心跳信令时，所述终端返回开机状态，重新进行上行接入状态。

4.根据权利要求1所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统还包括：

当所述终端不再发送数据时，所述终端发送注销请求，停止发送上行接入信号，停止接收下行信号，进入低功耗模式或者关机状态。

5.根据权利要求4所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统还包括：

当所述基站接收到注销请求或者所述基站的上行数据时隙在指定时间间隔没有接收到指定信号时，所述基站主动撤销已经分配的时隙，并将主动撤销的时隙让给其他终端。

6.根据权利要求1所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统还包括：

当所述基站发现当前频点已经被所述终端全部占满时，所述基站自动在下一个频点发送下行信号，与所述当前频点无关的终端在新增频点上建立链路，收发数据。

7.根据权利要求6所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述基站在下行信号中携带当前使用的频点信息，所述终端在接收到任意频点的下行信号时，均可获取到当前数据传输系统所用的频点信息和使用情况，以方便所述终端快速切换到其他频点，建立链接。

8.根据权利要求1所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述下行时隙为基站发送基站广播参数给所述终端，所述基站广播参数中带有数据协议；所述下行时隙每隔一个传输时隙周期T发送一次。

9.根据权利要求1所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统的上下行采用不同的通信方式；下行采用窄带直接序列扩频技术，且下行的单频点传输带宽支持大于400000比特每秒；上行采用正交频分复用技术，且上行的单频点传输带宽支持大于8兆比特每秒。

10.根据权利要求1所述的用于机器人的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统中的频点数目没有限制，且支持多频点扩展；所述数据传输系统在1个频点内实现点对多点的双向传输，且每个所述频点最多支持6个所述终端。

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