1巢湖市第一中学 2合肥美诚创新培训学校
关键词：无线网络、信号、路由器、智能追踪
0、引言
平时我们在用手机的时候会遇到wifi中断的现象，很多时候是因为我们的房间离路由器太远，信号接收不到，这时候我们可能会考虑想既然不能把路由器搬过来，不如我就坐在他旁边，不过坐着怎么有躺着玩舒服，所以我想着用旧路由器桥接信号。但是问题并没有很好的解决，桥接后的无线网依然会掉线。我决定用创新方法去解决它，我决定制造一种东西可以在一定范围内自动寻找无线网信号最强点。既然是寻找，那么它是可以动的。类比追光太阳能，它的不同点在于光线是沿直线传播，且容易被阻挡。而wifi信号的频率远低于可见光，因此wifi信号易被墙壁反射，在屋房屋里离路由器远的地方不一定信号比近的地方差。所以它要可以自由移动，并记录不同位置的信号强弱，从而找出信号最强点。在有了理论的指导后，我就开始了本项目的研究。
1、同类研究对比
普通级别的路由器主要用在家庭或者办公室，这类路由器是利用wifi的方便性。用户对网络的要求并不是特别高,而且这类路由器的有效覆盖范围也相对较校可是，对于企业或对网络信号强度要求较高的需求。应该选择企业级的无线路由器。天线按照其辐射和接受在水平面的方向性，分为定向与全向天线，在有意图地拓展无线路由器信号覆盖范围的时候。可以根据实际情况来选择哪种类型的天线，一般来说,全向天线最大增益一般无法做到很大，但是安装很方便,适用于对距离求丕高的环境，这种天线的方向感不是很确定,多用在一点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向,能量集中，在结合上述两种方法的基础上还可以尽量采用WDS技术来扩展无线网络信号覆盖的范围。 WDS技术可以让两台无线路由器进行无线连接。一台连接公网台作为App使用，在距离或者空间较大的环境下可以起到信号放大的作用，在实际应用时。两个路由器的位置要保证信号覆盖范围衔接或有少量重叠。
结合上述技术与方法的研究，我设计出了这样一款灵活方便，智能廉价的装置，解决路由器信号衰弱的现象。
2、项目简介
本项目名称为智能追踪网络装置，主要包括移动小车、微处理器和无线共享设备；其中追踪装置的主体安放在移动小车上，该小车下方设置有移动轮，移动轮的个数为三个，前部具有一个方向轮，后部具有两个驱动轮，这样的设计在降低装置复杂性的基础上，增添了灵活性。微处理器和无线共享设备是可拆卸式的连接于移动小车上。
微处理器的主要功能是读取无线网络强度值，无线共享设备相当于网络中继站的角色，将路由器的网络供远端设备使用；网络强度是由中心最强点向四周逐级递减，因此从理论上讲是可以从四面八方寻找到网络最优点的，但是考虑到家庭现实情况，移动小车在读取网络信号值后在下一步的移动过程中有可能被障碍物阻挡，因此需要在原来设计的基础上，增加一个避障装置，以保证设备的灵活移动不受阻碍。
3、实施方案
下面将结合附图1，对我们的这个作品的使用流程进行讲解：
这是一款寻找网络最优位置的设备，该设备主要包括微处理器、步进电机、可自由移动的小车、电池组以及可共享无线网络的设备。其中微处理器采用的是3代树莓派，这款树莓派本身装有无线网卡，可以连接无线设备，并且体积较小可直接安放在车体上；另外可共享无线网络的设备，我选用的是家里一款没人用的旧手机。
将微处理器和旧手机安装在可自由移动的小车上，供电启动；然后将旧手机连上路由器，并开启共享网络功能；然后将我房间需要上网的设备打开，并连上上述旧手机，并将网络共享给树莓派连接，树莓派本身装有的操作系统是Linux,该操作系统可以读取无线网络强度数值，利用Python程序将读取到的数值保存在一个列表当中，并设定读取一个数值，步进电机运动x步（根据实际运动情况进行调节），当列表中元素到之前设定的n值时，驱动小车回到最初的起点；再然后使小车以车身中心为原点，顺时针转动y°，然后重复上一步的操作；最后等以上操作总共进行了360/y次时，比较所有读取数值中的最大值，将小车驱动到该数值所在的地方。
4、设计亮点
1、该装置结构紧凑，灵活方便，同时也很智能廉价，解决了家庭中随着距离的增加导致的路由器信号衰弱的问题；
2、利用树莓派读取无线网络强度数值，并将读取到的数值保存在一个列表当中，在对各个角度测量后得出最佳位置，精准无误；
3、利用活动的移动小车解决了传统固定放置的中继站不可移动的问题，实现中继站的可移动功能；
4、充分利用家中废弃的旧手机等废旧电子产品，提高资源的利用价值。
5、结束语
经测试，该装置效果很不错，大大起到了扩大网络覆盖面和中继器的作用。但由于无线网本身网络信号就不稳定，因此接下来的工作主要从提高精度、节约成本、降低能耗三个方面进行优化。
参考文献：
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论文作者:1邵宏杰 2王冰
论文发表刊物:《科技尚品》2018年第11期
论文发表时间:2019/7/18
标签：信号论文; 路由器论文; 网络论文; 无线网络论文; 小车论文; 设备论文; 微处理器论文; 《科技尚品》2018年第11期论文;