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liu weikai
376 lines
9.5 KiB
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它实现了什么功能？
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## 1️⃣ 实时频段能量扫描（Energy Sweep）
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左侧柱状图表示：
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* X 轴：频率区间（例如 433.050 → 434.790 MHz）
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* Y 轴：RSSI 强度
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* 每根柱：一个步进频点的瞬时/平均功率
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它的意义是：
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* 快速查看该频段是否拥挤
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* 判断是否存在强干扰
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* 观察噪声底（Noise Floor）
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* 找出峰值位置
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这不是 SDR 级 FFT，而是 **工程级信道占用判断工具**。
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## 2️⃣ 精确频点分析（Cursor 模式）
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右侧 CURSOR 区域实现：
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* 当前指向频点（433.550 MHz）
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* 该频点 RSSI
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* 当前噪声水平
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这让它从“观察”变成“测量”。
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你不只是看到一堆柱子，而是可以：
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* 精确读取某个频点的功率
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* 判断是否可用
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* 判断是否存在连续干扰
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## 3️⃣ 自动最优信道选择（Best Channel Detection）
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BEST 区域实现：
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* 计算“最干净”的频点
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* 显示推荐频率
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* 显示 SNR
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这一步非常关键，它实现了：
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> 从频谱数据 → 可行动建议
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它不只是显示世界，而是**给出决策结果**。
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## 4️⃣ 扫描进度管理
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72% 进度条说明：
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* 扫描是区间遍历
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* 用户知道系统状态
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* 避免“卡住”误解
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这提升了工程可用性。
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## 5️⃣ 扫描控制（STOP / AUTO）
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* STOP：终止扫描
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* AUTO：自动选择最佳信道
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这意味着：
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这个页面已经从“只读显示器”
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变成了
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“频段管理工具”。
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# 二、这个界面在系统层面的意义
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在 Trail-Mate 架构里，这个页面完成的是：
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### 🛰 频谱态势感知（RF Situational Awareness）
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它回答：
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* 现在这个频段干净吗？
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* 是否有强占用？
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* 我的 LoRa 该选哪个频点？
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* 是否存在持续干扰源？
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它是一个“战术前侦查页面”。
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# 三、它属于什么级别的功能？
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不是：
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* ❌ 频谱仪
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* ❌ SDR 分析工具
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而是：
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* ✅ 信道规划工具
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* ✅ 干扰检测工具
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* ✅ 频段健康监测器
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* ✅ 自动选频前置模块
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# 四、从用户视角来看
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这个界面完成的是：
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> “在野外部署前，快速检查当前 Sub-GHz 频段是否适合通信。”
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这对于：
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* LoRa mesh
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* FSK 语音
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* APRS
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* 临时战术部署
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都非常实用。
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# 五、它的核心能力总结
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这个 UI 实现了：
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| 能力 | 是否实现 |
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| 频段扫描 | ✅ |
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| 功率可视化 | ✅ |
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| 精确频点读取 | ✅ |
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| 最佳信道推荐 | ✅ |
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| 扫描控制 | ✅ |
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| LoRa CAD 状态展示 | ✅ |
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下面按“你这个界面对应的能力”把**算法 + 功能实现方案**讲清楚，目标是：用 SX1262 在 MCU 上做一个**可用的能量扫描/信道选择器**（不是 FFT 频谱仪）。
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## 1) 总体架构
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**输入**：频段范围（f_start, f_end）、步进（step）、每点采样时长（dwell）、采样次数（N）
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**输出**：每个频点的能量值（RSSI/ED）、噪声底（noise floor）、最佳频点（best channel）、峰值/干扰标记、扫描进度
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数据流：
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1. 扫频采样 → 得到 `rssi[f_i]`
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2. 估计噪声底 → 得到 `noise_floor`
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3. 计算评分/选优 → 得到 `best_freq`
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4. UI 渲染：柱状图、cursor、RSSI/NOISE/BEST、进度
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## 2) 扫频采样算法（核心）
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### 2.1 频点序列
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把频率离散化：
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* `bins = floor((f_end - f_start)/step) + 1`
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* `f_i = f_start + i * step`
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**步进怎么选（工程上）**
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* 想“看干扰哪里高”：`step = 25 kHz` 或 `50 kHz` 足够
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* 想“粗扫很快”：`step = 100 kHz`
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* 如果你 LoRa 频道带宽是 125 kHz，你用 25 kHz 扫描能更精细地看占用“峰”的位置（但更慢）
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### 2.2 每个频点怎么测“能量”
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SX1262 拿不到 IQ，所以只能用“能量指标”。最常见是 **Instant RSSI** 或类似 ED 指标（取决于你用的库/驱动暴露的命令）。
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每个频点做：
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1. `SetRfFrequency(f_i)`
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2. 进入 RX（可以是 LoRa RX 或 FSK RX，关键是能读到 RSSI）
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3. 等待 **settle**（本振/AGC 稳定）：`t_settle ≈ 1~3 ms`
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4. 采样 N 次瞬时 RSSI：每次间隔 `t_gap ≈ 1~2 ms`
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5. 得到该频点值 `P_i`
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**P_i 不要直接用平均值（会被突发信号骗）**
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推荐三种稳健聚合方式：
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* **median（中位数）**：抗突发、抗偶发尖峰（推荐默认）
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* **trimmed mean（去头去尾均值）**：丢掉最高/最低各 10~20%
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* **EMA（指数滑动均值）**：适合连续扫描实时更新
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> 我建议默认：`P_i = median(rssi_samples)`
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### 2.3 扫描速度估算（让 UI 不卡）
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总时间大约：
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`T ≈ bins * (t_settle + N*(t_gap + t_read))`
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例如：
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* 频段宽 1.74 MHz（433.050–434.790）
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* step=25 kHz → bins≈70
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* t_settle=2ms, N=6, t_gap=1ms
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→ 单 bin ~ 2 + 6*(1+读寄存器开销) ≈ 10ms
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→ 总计 ~ 700ms（很好用）
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## 3) 噪声底（NOISE）如何估计
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你界面右侧有 `NOISE -104 dBm`，这不是芯片“真噪声”，而是你对扫描数据的统计估计。
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### 3.1 推荐方法：分位数/中位数 + 偏置
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因为频段里可能有很多峰，直接平均会被抬高。
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* `noise_floor = percentile(P, 20%)` 或 `median(P)`
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* 然后再做一个轻微平滑：`noise = 0.7*noise + 0.3*noise_floor`（跨帧稳定）
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### 3.2 为什么用 20% 分位数
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* 频段里如果有少数强信号，它们只占少量 bins
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* 20% 分位数更接近“底噪水平”
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* 你要的是“哪里比底噪高”，不是绝对精密测量
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## 4) 峰值/干扰标记（柱子变红）
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UI 中红柱代表“干扰/占用较强”。规则建议：
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* `threshold = noise + margin`
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* margin 典型：`6 dB ~ 12 dB`（看你希望多敏感）
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* 若 `P_i > threshold` → 标红（Warn）
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* 若 `P_i > threshold + 10 dB` → 可以加一个“尖峰标记”（小三角）
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为了避免抖动，给红柱加**滞回**：
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* 进入红色：`P_i > noise + 10 dB`
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* 退出红色：`P_i < noise + 7 dB`
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## 5) CURSOR（指针）怎么实现
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Cursor 有两种交互模式：
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### 5.1 自动跟随（扫描中）
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* cursor_index = 当前正在采样的 bin
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* UI 每采完一个 bin，就移动光标竖线
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### 5.2 手动浏览（扫描结束/暂停）
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* 按键左右移动 cursor_index
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* 右侧显示 `freq[cursor]`、`P_cursor`、`noise`
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光标竖线 + 底部小三角只是渲染层，数据来自数组即可。
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## 6) BEST（最佳信道）如何选
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你要的是“最干净、最适合通信”的频点。简单选最小 RSSI 不够，因为：
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* 单点最低可能是偶然低谷
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* LoRa/FSK 发射占带宽，不是一个点
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### 6.1 “带宽窗口”评分（推荐）
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设通信带宽 `BW`（例如 125k），换算成需要覆盖的 bin 数：
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* `k = ceil(BW / step)`
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* 对每个中心 bin i，计算窗口内的“最坏情况”：
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* `score_i = max(P[i - k/2 ... i + k/2])`
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* 选择 score 最小的 i 作为 best
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这会避免选到“旁边有大峰”的位置。
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### 6.2 加上保护间隔（guard）
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LoRa 频偏/温漂/邻道干扰都存在，可以再加 guard，例如 ±1~2 个 bin 也纳入窗口。
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## 7) SNR +12 怎么来？
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在你这个“能量扫描”场景里，SNR 是**估算值**：
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* `snr_est = noise - P_best` （注意 dBm 越小越弱，所以符号要小心）
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更直观写法：
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* `snr_est = (P_best - noise)`，如果 P_best 比 noise 高就是负数；但你 UI 里显示 +12，代表你希望“越干净越大”。
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所以建议定义为：
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* `cleanliness = noise - P_best`（越大越干净）
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* 显示：`SNR +cleanliness`
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例如：noise=-104, best=-116 → cleanliness=12 → `SNR +12`（符合 UI）
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## 8) CAD（LoRa preamble 检测）怎么融合
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CAD 不是全频谱扫描，它是“在某个频点上检测是否存在 LoRa 前导码”。
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你 UI 顶部的 `CAD` 可以这样实现：
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* 当用户开启 CAD：
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* 每次扫描到某个 bin，如果你关心该点是否有 LoRa，执行一次 CAD
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* 得到 `cad_detected`（布尔）
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* 如果 detected：给该 bin 做一个“蓝色小点/标记”，或者让状态灯闪一下
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但要注意：**CAD 会增加耗时**，所以策略上可以：
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* 只对“疑似忙碌”的 bins（P_i > noise+X）做 CAD
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* 或者扫描完成后，对 best 候选点做 CAD 复核
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## 9) 进度条与 STOP/AUTO 行为
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### 9.1 进度条
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* `progress = scanned_bins / bins`
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* UI 每完成一个 bin 更新一次（不要每次采样更新，UI 会抖）
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### 9.2 STOP
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* 设置一个 `scan_abort` 标志
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* 每个 bin 结束检查一次，立即退出
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* UI 状态切换到“冻结显示 + 可移动 cursor”
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### 9.3 AUTO
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* 触发 best 计算
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* 并把无线模块的工作频点切换到 best
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* （可选）保存到配置：让下一次上电沿用
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## 10) 如果你要更“专业”的两点增强
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### A) 动态中心频率校准（你之前提过）
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如果你担心频偏/温漂导致“峰”位置漂：
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* 在每个 bin 的 dwell 中，取前 2ms 的样本作为快速估计
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* 用它对后续样本做轻微校正（本质是稳定统计，不是真频偏补偿）
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更实际的做法：**只做 UI 平滑**，别做“频率校准”的强承诺。
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### B) 多帧叠加（历史底噪）
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维护 `P_i_hist` 的 EMA：
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* `P_i = 0.6*P_i + 0.4*P_i_prev`
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这样界面更稳，像“仪表”而不是“闪动的噪声”。
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## 11) 你最终会得到什么？
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* 一个频段扫描器（几十~几百 ms 出结果）
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* 可视化占用峰（红柱）
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* 可读的底噪估计（NOISE）
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* 可行动的推荐频点（BEST + 清洁度）
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* 可选的 LoRa CAD 复核
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* 并能一键 AUTO 切换工作信道
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