基于毫米波的微型物联网组网系统和方法

1.一种基于毫米波的微型物联网组网系统，利用毫米波的射频信号携带和传递信息，实现了蜂窝区域里物联网组网的构架，其特征在于，该系统包括：中心控制装置A、信息采集装置B、信息控制装置C和采集控制装置D；
所述中心控制装置A用于产生携带信息的射频信号，且利用天线辐射的形式将射频信号传至信息控制装置C和采集控制装置D；并且还接收由信息采集装置B和采集控制装置D输出的信号，对其进行处理；所述携带信息的射频信号为已被信息调制的毫米波射频信号，其信息既包括作为控制指令的低速率信号也包括像语音数据、文字数据、视频图像数据等高速信号流；所述天线辐射即利用电磁感应原理将高频率的电信号传递的过程；
所述信息采集装置B通过传感器技术将所处环境指定指标的变化转化为电信号的变化，将此电信号进行处理并调制于毫米波射频上，通过天线辐射的形式将射频信号传至中心控制装置；所述传感器技术为具有某种特性的物质通过其物理效应、化学效应或生物效应将把被测的物理量.化学量.生物量等非电量转换成电量的过程；所述指定指标为人们所需要测量的环境因素，如温度、湿度、应力、位置等；
所述信息控制装置C通过天线辐射的形式接收由中心控制装置输出的毫米波射频信号，并将此信号进行解调和处理，作为外放电路的控制信息或数据；所述外放电路即系统所要控制的系统外的装置或架构，其可能为某些电力设备、自动化装置或显示屏等；所述控制信息或数据是对应不同系统外装置或架构而言的，如果系统外装置或架构为独立工作的系统，所述信息控制装置C接收的就是控制信息，如果系统外装置或架构为显示数据的仪器或部件，所述信息控制装置C接收到的就是数据；
所述采集控制装置D包含了信息采集装置和信息控制装置的功能，既可以通过传感器技术将所处环境指定指标的变化转化为电信号的变化，将此电信号进行处理并调制于毫米波射频上，通过天线辐射的形式将射频信号传至中心控制装置，也可以通过天线辐射的形式接收由中心控制装置输出的毫米波射频信 号，并将此信号进行解调和处理，作为外放电路的控制信息或数据，即所述采集控制装置D为信息采集装置和信息控制装置的集合体，为此，在下述权利要求中，就不加以赘述。
2.根据权利要求1所述的基于毫米波的微型物联网组网系统，其特征在于，所述中心控制装置包括：
接收天线A，利用电磁感应技术接收由所述信息采集装置B或采集控制装置D输出的携带信息的毫米波射频信号，并将其输出至信号放大A；
信号放大A，将接收天线A输出的毫米波射频信号进行放大，以保证其有足够大的能量以处理，并输出放大后的毫米波射频信号至射频解调A；
射频解调A，将由信号放大A输出的毫米波射频信号进行解调，并将其解调后的基带信号输出至低通滤波；
低通滤波A，用于滤出由于射频解调A所出现的倍频信号和带外噪声，从而保证基带信号的纯净，输出其至模数转换A；所述基带信号为模拟电信号；
数模转换A，用于将低通滤波A输出的纯净的模拟电信号转化为数字电信号，应便于进行处理，并输出数字电信号至上行时分复用模块；
上行时分复用模块，利用时分复用技术将此系统覆盖范围的同时通信的用户的上行信号进行时间分配，以保证在宏观上实现多服务的同时控制和处理，输出信号至中心控制模块；所述时分复用技术即将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信号单独占用，在规定的时间内，多个信号都可按要求传输到达，从而实现了一条物理信道上传输多个数字信号的技术；所述上行信号为由所述信息采集装置B或所述采集控制装置D输出至所述中心控制装置的信号；
中心控制模块，其中两端分别链至上行时分复用模块和下行时分复用模块，另外一段与外界相连，用于区分所述中心控制装置A内部的上下行链路，并提供与外界相连的接口，使得此系统可以与外界网络相连；
下行时分复用模块，利用时分复用技术将此系统覆盖范围的同时通信的用户的下行信号进行时间分配，以保证在宏观上实现多服务的同时控制和处理，输出信号至数模转换A；
所述时分复用技术即将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信号单独占用，在规定的时间内，多个信号都可按要求传输到达，从而实现了一条物理信道上传输多个数字信号的技术；所述下行信号为由所述中心控制装置A输出至信息控制装置C或采集控制装置D的信号；
数模转换A，将下行时分复用模块输出的数字电信号转化为合适的模拟电信号，输出模拟电信号至射频调制A；所述合适的模拟电信号为常用的携带信息的信号，如高斯信号、升余弦信号等；所述模拟电信号为基带信号；所述输出信号为下行信号；
射频调制A，将数模转换A输出的模拟的基带信号调制于毫米波射频上，输出携带信息的毫米波射频信号至带通滤波器A；所述输出信号为下行信号；
带通滤波A，用于滤出射频调制输出的毫米波射频信号中的倍频信号、直流信号和调制设备所引起的带外噪声，比保证信号的纯净，并输出其至发送天线A；所述输出信号为下行信号；
发送天线A，利用电磁辐射的形式将带通滤波器B输出的纯净的携带信息的毫米波射频信号发射至信息控制装置C或采集控制装置D。
3.根据权利要求1所述的基于毫米波的微型物联网组网系统，其特征在于，所述信息采集装置包括：
传感模块，通过传感物质本身的特性，把外界的物理效应、化学效应和生物效应等自然变化物理量转化为电信号的变化，并输出不规则的模拟电信号至信号放大；所述自然变化量事所测环境参数而定，如温度、湿度、压力、位置等，也可以是具有电磁效应的RFID标签，特别是后者，为此系统的应用首选；所诉不规则的模拟电信号是由于外界环境的变化的一定倾向性和随机性所造成的；
信号放大B，将传感模块输出的不规则的模拟电信号进行放大，以保证其有足够大的能量以处理，并输出放大后的模拟电信号至数模转换；
模数转换B，将信号放大输出的放大后的模拟电信号转化为数字电信号，并输出数字电信号至数模转换；
数模转换B，将模数转换输出的数字电信号转化为合适的模拟电信号，输出模拟电信号至射频调制B；所述合适的模拟电信号为常用的携带信息的信号，如高斯信号、升余弦信号等，同时，其也是相对于传感模块输出的不规则的模拟电信号而言的，由于不规则的模拟电信号，频谱和时域脉冲具有很大的不确定性，不宜作为通信系统的信息传输形式；
射频调制B，将数模转换输出的合适的模拟电信号调制到毫米波射频上，输出携带信息的毫米波射频信号至带通滤波器B；
带通滤波B，用于滤出射频调制输出的毫米波射频信号中的倍频信号、直流信号和调制设备所引起的带外噪声，比保证信号的纯净，并输出其至发送天线B；
发送天线B，利用电磁辐射的形式将带通滤波器B输出的纯净的携带信息的毫米波射频信号发射至中心控制装置A。
4.根据权利要求1所述的基于毫米波的微型物联网组网系统，其特征在于，所述信息控制装置包括：
接收天线C，利用电磁感应技术接收由所述中心控制装置A输出的携带信息的毫米波射频信号，并将其输出至信号放大C；
信号放大C，将接收天线C输出的毫米波射频信号进行放大，以保证其有足够大的能量以处理，并输出放大后的毫米波射频信号至射频解调C；
射频解调C，将由信号放大C输出的毫米波射频信号进行解调，并将其解调后的基带信号输出至低通滤波；
低通滤波C，用于滤出由于射频解调C所出现的倍频信号和带外噪声，从 而保证基带信号的纯净，输出其至模数转换C；所述基带信号为模拟电信号；
数模转换C，用于将低通滤波C输出的纯净的模拟电信号转化为数字电信号，应便于进行处理，并输出数字电信号至控制电路；所述控制电路包含两种情况：若电路为自动化装置或电力设备等独立工作的结构，则输出的数字电信号为信息指令，若电路为液晶屏等显示设备，则输出的数字电信号为文字、语音、图像和视频等数据。
5.一种基于毫米波的微型物联网组网方法，其特征在于，该方法包括：
A、在中心控制端，通过射频调制技术产生携带信息的毫米波射频信号，且利用天线辐射的形式将射频信号传至信号控制端；并且接收由信号采集端输出的数据，对其进行处理；
所述中心控制端为处理、协调此物联网的地方；所述信号控制端为对外控制的地方；所述信号采集端为采集外界信息的地方；所述携带信息的射频信号为已被信息调制的毫米波射频信号，其信息既包括作为控制指令的低速率信号也包括像语音数据、文字数据、视频图像数据等高速信号流；所述天线辐射即利用电磁感应原理将高频率的电信号传递的过程；
B、在信号采集端，利用传感器技术将所处环境指定指标的变化转化为电信号的变化，并将此电信号进行处理且调制于毫米波射频上，通过天线辐射的形式将射频信号传至中心控制端；所述传感器技术为具有某种特性的物质通过其物理效应、化学效应或生物效应将把被测的物理量.化学量.生物量等非电量转换成电量的过程；所述指定指标为人们所需要测量的环境因素，如温度、湿度、应力、位置等；
C、在信号控制端，通过天线辐射的形式接收由中心控制端输出的毫米波射频信号，并将此信号进行解调和处理，作为外放电路的控制信息或数据；所述外放电路即系统所要控制的系统外装置或架构，其可能为某些电力设备、 自动化装置或显示屏等；所述控制信息或数据是对应不同系统外装置或架构而言的，如果系统外装置或架构为独立工作的系统，所述信息控制装置C接收的就是控制信息，如果系统外装置或架构为显示数据的仪器或部件，所述信息控制装置C接收到的就是数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A中所述通过射频调制技术产生携带信息的毫米波射频信号包括：
A1、通过外设接口接收来自外界的信息或者调用存储器的信息，以其作为信号控制端的信息指令或数据；
A2、利用时分复用技术将此系统覆盖范围的同时通信的多个信号控制端的下行信号进行时间分配，以保证在宏观上实现多服务的同时控制和处理；所述时分复用技术即将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信号单独占用，在规定的时间内，多个信号都可按要求传输到达，从而实现了一条物理信道上传输多个数字信号的技术；
A3、将时分复用后的信号进行数模转换，使数字电信号变为模拟电信号；
A4、将A3获得的模拟电信号调制于毫米波射频上，并进行带通滤波，以滤除倍频信号、直流信号和调制设备所引起的带外噪声，并利用天线将信号发射至信号控制端。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A中所述接收由信号采集端输出的数据，对其进行处理包括：
A5、通过天线接收来自于信号采集端的毫米波射频信号，并对其进行放大，以保证其有足够大的能量以处理；
A6、将放大后的信号进行射频解调，使其由射频信号变为基带信号，并进行 低通滤波，以滤除由于射频解调所出现的倍频信号和带外噪声；所述基带信号为模拟电信号；
A7、将基带的模拟电信号转化为数字电信号，并利用时分复用技术将此系统覆盖范围的同时通信的多个信号控制端的上行信号进行时间分配，以保证在宏观上实现多服务的同时控制和处理；所述时分复用技术即将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信号单独占用，在规定的时间内，多个信号都可按要求传输到达，从而实现了一条物理信道上传输多个数字信号的技术；
A8、将时分复用后的数字电信号通过外设端口输出至外界或内部的存储器。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤B中所述利用传感器技术将所处环境指定指标的变化转化为电信号的变化，并将此电信号进行处理且调制于毫米波射频上，通过天线辐射的形式将射频信号传至中心控制端包括：
B1、利用传感技术把外界的物理效应、化学效应和生物效应等自然变化物理量转化为电信号的变化，并对其进行信号放大，以保证其有足够大的能量以处理；所述自然变化量事所测环境参数而定，如温度、湿度、压力、位置等，也可以是具有电磁效应的RFID标签；所述电信号为模拟电信号，且具有不规则性；
B2、将B1获得的模拟电信号转化为数字电信号，并利用信号成形技术将其转化为合适的模拟电信号；所述合适的模拟电信号为常用的携带信息的信号，如高斯信号、升余弦信号等，同时，其也是相对于B1获得的不规则的模拟电信号而言的，由于不规则的模拟电信号，频谱和时域脉冲具有很大的不确定性，不宜作为通信系统的信息传输形式；
B3、将合适的模拟电信号调制于毫米波射频上，并进行带通滤波，以滤除倍 频信号、直流信号和调制设备所引起的带外噪声，并利用天线将信号发射至中心控制端。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤C中所述通过天线辐射的形式接收由中心控制端输出的毫米波射频信号，并将此信号进行解调和处理，作为外放电路的控制信息或数据包括：
C1、通过天线接收来自于信号控制端的毫米波射频信号，并对其进行放大，以保证其有足够大的能量以处理；
C2、将放大后的信号进行射频解调，使其由射频信号变为基带信号，并进行低通滤波，以滤除由于射频解调所出现的倍频信号和带外噪声；所述基带信号为模拟电信号；
C3、将C2输出的模拟电信号转化为数字电信号，把数字电信号作为控制指令或者显示信息输出至外界的控制电路中；所述控制电路包含两种情况：若电路为自动化装置或电力设备等独立工作的结构，则输出的数字电信号为信息指令，若电路为液晶屏等显示设备，则输出的数字电信号为文字、语音、图像和视频等数据。

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