本申請涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種無線中繼裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有水下通信主要包括聲、光、電磁波等通信方式，各種通信方式有其特點及應(yīng)用范圍，各有利弊：在水中傳播的各種波中，聲波的衰減最小，但是傳輸延時長，傳輸速率低，而且功耗高體積大，容易受干擾因素的影響，因此不太適合游泳運動員與教練員之間的實時交互通信。激光通信的原理是采用一種使用波長介于藍光與綠光之間的激光，在水中傳輸信息的通信方式，是目前較好的一種水下通信手段，但是通信方向性要求較高（要求發(fā)射及接收對準），偏離角不能太大，通信距離也有限（數(shù)百米），同時功耗也較大，因此很難用于游泳運動員與教練員之間的通信。對于電磁波通信方式，由于電磁波是橫波，水是良導(dǎo)體，趨膚效應(yīng)將嚴重影響電磁波在水中的傳輸，因此在陸地上廣為應(yīng)用的無線電波在水下幾乎無法正常應(yīng)用；電磁波在有電阻的導(dǎo)體中的穿透深度與其波長直接相關(guān)，短波穿透深度小，而長波的穿透深度要大一些，因此，長期以來，超大功率的長波（一般采用3~30kHz的甚低頻頻段）通信成為了水下通信的主要形式，但超大功率的長波通信設(shè)備的尺寸、重量等都不適合游泳運動員訓(xùn)練過程中攜帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N無線中繼裝置，用于解決現(xiàn)有通信技術(shù)無法適用水下穿戴設(shè)備與水上監(jiān)控終端實時通信的問題。

本申請公開的一種無線中繼裝置，包括MCU、Wi-Fi單元和FM信號發(fā)射單元，所述Wi-Fi單元和FM信號發(fā)射單元與所述MCU電連接；當(dāng)所述MCU通過Wi-Fi單元接收到水上監(jiān)控終端發(fā)出的語音數(shù)據(jù)時，通過FM信號發(fā)射單元將所述音頻數(shù)據(jù)發(fā)送至水下終端設(shè)備；其中，所述水上監(jiān)控終端通過Wi-Fi單元與所述裝置建立無線連接。

優(yōu)選的，所述裝置還包括與MCU電連接的射頻收發(fā)單元；所述水下終端設(shè)備通過射頻收發(fā)單元與所述裝置建立無線連接；所述MCU通過Wi-Fi單元收到水上監(jiān)控終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集指令時，將所述數(shù)據(jù)采集指令通過射頻收發(fā)單元發(fā)送至水下終端設(shè)備；當(dāng)所述MCU通過射頻收發(fā)單元接收到水下終端設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令采集的數(shù)據(jù)時，將所述數(shù)據(jù)通過Wi-Fi單元發(fā)送至水上監(jiān)控終端。

優(yōu)選的，所述FM信號發(fā)射單元包括集成在印刷電路板上的FM發(fā)射集成電路和高增益FM發(fā)射天線；所述高增益FM發(fā)射天線安裝固定在裝置外殼的頂端。

優(yōu)選的，所述射頻收發(fā)單元包括集成在印刷電路板上的射頻集成電路和射頻天線；所述射頻天線安裝固定在無線中繼裝置外殼的頂端。

優(yōu)選的，所述FM信號發(fā)射單元與水下終端設(shè)備之間通信的無線電頻段具體為76MHz~108MHz。

優(yōu)選的，所述射頻收發(fā)單元與水下終端設(shè)備之間采用時分多址傳輸模式。

優(yōu)選的，所述射頻收發(fā)單元與水下終端設(shè)備之間通信的無線電頻率具體為433MHz。

優(yōu)選的，所述水下終端設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令采集的數(shù)據(jù)包括水下工作人員的心率和/或血氧指數(shù)。

優(yōu)選的，所述裝置通過無線接入點接入因特網(wǎng)，并通過因特網(wǎng)與云服務(wù)平臺連接；當(dāng)所述MCU通過射頻收發(fā)單元接收到水下終端設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令采集的數(shù)據(jù)時，還將所述數(shù)據(jù)通過因特網(wǎng)上傳至云服務(wù)平臺；所述云服務(wù)平臺將所述數(shù)據(jù)進行分析并將分析結(jié)果生成WEB展現(xiàn)頁面，為水上監(jiān)控終端提供WEB展現(xiàn)服務(wù)。

優(yōu)選的，所述MCU與Wi-Fi單元之間采用串行外設(shè)接口協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；所述MCU與射頻收發(fā)單元之間采用串行外設(shè)接口協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；所述MCU向FM信號發(fā)射單元發(fā)送音頻數(shù)據(jù)時采用兩線串行總線協(xié)議或集成電路內(nèi)置音頻總線協(xié)議。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下優(yōu)點：

本申請裝置實施例結(jié)合水上和水下無線電通信的特點，采用Wi-Fi方式與水上監(jiān)控終端建立無線連接并接收水上監(jiān)控終端發(fā)出的音頻數(shù)據(jù)，采用調(diào)頻（FM，F(xiàn)requency Modulation）信號傳輸方式向近距離（水下傳輸距離不超過100m）的水下終端設(shè)備傳輸語音數(shù)據(jù)，使水下終端設(shè)備只需要設(shè)置體積小、重量輕、耗電小的調(diào)諧器和線圈類天線即可接收調(diào)頻信號并轉(zhuǎn)換為聲音播放，滿足水下穿戴終端設(shè)備與水上監(jiān)控終端實時通信的需求。

附圖說明

附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本申請的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本申請第一實施例一種無線中繼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請第二實施例一種無線中繼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本申請的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本申請作進一步詳細的說明。

在本申請的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征?！岸鄠€”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。術(shù)語“包括”、“包含”及類似術(shù)語應(yīng)該被理解為是開放性的術(shù)語，即“包括/包含但不限于”。術(shù)語“基于”是“至少部分地基于”。術(shù)語“一實施例”表示“至少一個實施例”；術(shù)語“另一實施例”表示“至少一個另外的實施例”。其他術(shù)語的相關(guān)定義將在下文描述中給出。

參照圖1，示出了本申請第一實施例一種無線中繼裝置的結(jié)構(gòu)，包括MCU（Micro Controller Unit，微處理單元）10、Wi-Fi單元11和FM信號發(fā)射單元12，Wi-Fi單元11和FM信號發(fā)射單元12分別與MCU10電連接；

當(dāng)MCU10通過Wi-Fi單元11接收到水上監(jiān)控終端發(fā)出的語音數(shù)據(jù)時，通過FM信號發(fā)射單元12將所述音頻數(shù)據(jù)發(fā)送至水下終端設(shè)備；

其中，所述水上監(jiān)控終端通過Wi-Fi單元11與所述裝置建立無線連接。

在另一實施例中，為進一步提高數(shù)據(jù)傳輸效果，上述FM信號發(fā)射單元12具體可以包括集成在印刷電路板（PCB，Printed Circuit Board）上的FM發(fā)射集成電路和高增益FM發(fā)射天線 (HGA，High Gain Antenna）；雖然HGA在輻射方向上相對更加狹窄，但在某些方向上的輻射更為集中，可以將無線中繼裝置放置在朝向泳池的位置實現(xiàn)在這些方向上的信號增益。為方便設(shè)備布署，上述高增益FM發(fā)射天線可以安裝固定在裝置外殼的頂端。

在進一步的優(yōu)選實施例中，為進一步降低水下終端設(shè)備的功耗，方便多個水下終端設(shè)備與本申請無線中繼裝置組網(wǎng)，F(xiàn)M信號發(fā)射單元12與水下終端設(shè)備之間具體可以選用低功耗、頻率覆蓋各國調(diào)頻波段、支持靈活的信道間隔模式、自動頻率控制和自動增益控制、數(shù)字自適應(yīng)噪聲抑制、模擬和數(shù)字音量控制等特點的如下無線電頻段：76MHz~108MHz。

參照圖2，示出了本申請第二實施例一種無線中繼裝置的結(jié)構(gòu)，與上述第一實施例的區(qū)別在于，所述裝置還包括與MCU10電連接的射頻收發(fā)單元13，水下終端設(shè)備可以通過射頻收發(fā)單元13與本申請無線中繼裝置建立無線連接；其中，當(dāng)MCU10通過Wi-Fi單元11收到水上監(jiān)控終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集指令（如采集水下工作人員的心率和/或血氧指數(shù)的指令）時，將所述數(shù)據(jù)采集指令通過射頻收發(fā)單元13發(fā)送至水下終端設(shè)備；當(dāng)MCU10通過射頻收發(fā)單元13接收到水下終端設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令采集的數(shù)據(jù)時，將所述數(shù)據(jù)通過Wi-Fi單元11發(fā)送至水上監(jiān)控終端。

具體實施時，射頻收發(fā)單元13具體可以包括集成在PCB上的射頻集成電路和射頻天線；為方便設(shè)備布署，上述射頻天線可以安裝固定在無線中繼裝置外殼的頂端。

關(guān)于單元之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，MCU10與Wi-Fi單元11之間可以采用串行外設(shè)接口（SPI，Serial Peripheral Interface）協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；MCU10與射頻收發(fā)單元13之間也可以采用SPI協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；MCU10向FM信號發(fā)射單元12發(fā)送音頻數(shù)據(jù)時可以采用兩線串行總線（I2C，Inter-Integrated Circuit）協(xié)議或集成電路內(nèi)置音頻總線（I2S，Inter-IC Sound）協(xié)議。

在另一實施例中，為進一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，射頻收發(fā)單元13與水下終端設(shè)備之間通信的無線電頻率具體可以選用位于亞GHz頻段的無線公頻433MHz。

在進一步的優(yōu)選實施例中，所述裝置還可以通過無線接入點（AP，AccessPoint）接入因特網(wǎng)，并通過因特網(wǎng)與云端服務(wù)平臺連接；此時，當(dāng)MCU10通過射頻收發(fā)單元13接收到水下終端設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令采集的數(shù)據(jù)時，還將所述數(shù)據(jù)通過因特網(wǎng)上傳至云端服務(wù)平臺；所述云端服務(wù)平臺將所述數(shù)據(jù)進行分析并將分析結(jié)果生成WEB展現(xiàn)頁面，為水上監(jiān)控終端提供WEB展現(xiàn)服務(wù)。

另外，為保證多對一（即多個水下終端設(shè)備對一個無線中繼裝置）通信的穩(wěn)定性，水下終端設(shè)備與射頻收發(fā)單元13之間可以采用時分多址（TDMA，Time Division Multiple Access）傳輸模式，把時間分割成互不重疊的時段（幀），再將幀分割成互不重疊的時隙（信道）與相應(yīng)用戶建立一一對應(yīng)關(guān)系，從而可以依據(jù)時隙區(qū)分來自不同地址的用戶信號，完成多址連接，保證了所采集的信息能夠在短時間內(nèi)可靠有效的傳遞到水上接口終端和云端服務(wù)平臺。

需要說明的是，上述實施例屬于優(yōu)選實施例，所涉及的單元和模塊并不一定是本申請所必須的。本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

以上對本申請所提供的一種無線中繼裝置，進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本申請的限制。