本发明涉及无线网络，具体为嵌入式无线网络系统及其接入无线网络的方法。
背景技术：
1、嵌入式无线网络系统是一个集成了无线网络技术和嵌入式技术的系统，它允许嵌入式设备通过无线方式进行连接和数据交换；但是现有的嵌入式无线网络系统内存占用量高。
2、在申请公布号为cn106060901b的中国发明申请中，公开了一种嵌入式无线网络系统接入无线网络的方法，所述方法包括步骤：加载无线网卡驱动以驱动无线网卡；在所述无线网卡驱动加载后，运行无线网卡管理程序以通过无线网卡连接到热点；加载lwip协议栈从路由器获取ip地址，以接入无线网络。本发明通过改变加载无线网卡驱动的消息响应机制以及使用lwip协议栈取代传统tcp/ip协议栈的方法在嵌入式实时操作系统中实现了无线网络减少内存使用量的目的，降低了硬件体积和成本，降低无线网络对嵌入式硬件的要求。
3、结合以上发明，现有技术依然存在以下不足：
4、在上述方案中，通过改变加载无线网卡驱动的消息响应机制以及使用lwip协议栈取代传统tcp/ip协议栈的方法在嵌入式实时操作系统中实现了无线网络减少内存使用量的目的；但是并没有对无线网络热点进行筛选和监控的功能，因此无法筛选出最优的网络热点进行连接，并且不能够在遇到网络故障后及时切换网络热点，进而无法保证系统始终处于最佳的工作状态。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种嵌入式无线网络系统，通过无线通信模块、智能网络管理模块及安全性能模块，能够选择和管理多个可用的无线网络热点，并能根据需求选择最佳的无线网络热点进行连接，当前连接的无线网络出现问题时，能够自动切换至其他可用的无线网络热点，解决了传统嵌入式无线网络系统在网络管理和切换方面的局限性问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种嵌入式无线网络系统，包括：
5、嵌入式主控模块，用于处理系统任务及存储数据；
6、无线通信模块，与嵌入式主控模块连接，支持多种无线通信协议，能够自动切换通信协议，并基于目标无线网络的参数自动调整通信参数；
7、智能网络管理模块，能够选择和管理多个可用的无线网络热点，选择无线网络热点进行连接，并且能够切换至其他无线网络热点；
8、资源优化模块，根据系统资源动态加载和卸载无线网卡驱动，优化系统资源占用；
9、安全性能模块，在系统接入无线网络时进行双向安全认证，并加密传输的数据；当检测到异常情况时，向智能网络管理模块发出恢复指令；
10、数据处理模块，对数据包分别进行标签标记，并执行相应的压缩策略，对应用层发送的数据进行压缩和解压缩；
11、电源管理模块，能够根据系统运行状态数据和外部环境数据调整电源供应策略。
12、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：无线通信模块包括：
13、协议自适应模块，能够扫描周围的无线网络热点，接收并分析无线网络热点发出的信号，识别目标无线网络热点的协议类型，将其与设备支持的协议列表进行比对，若目标协议在协议列表中，则自动选择相应的通信协议进行通信；反之，切换到其他无线网络热点继续比对；
14、参数配置模块，用于收集目标无线网络热点的参数，并与设备当前配置进行比较，根据比较结果，调整设备的通信参数，与目标无线网络热点建立连接；建立连接后，进行数据传输测试；若通过数据传输测试，则进行格式保存，并进行下一步骤，反之，则重新调整通信参数。
15、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：网络管理模块包括：
16、热点信息接收模块，用于接收无线网络热点的信息；
17、热点评估模块，基于无线网络热点的信息对无线网络热点进行评估，选择最佳无线网络热点进行连接；具体为：
18、根据无线网络热点的信息，获取每个无线网络热点的信号强度xh、安全性aq和带宽dk；并通过信号强度xh、安全性aq和带宽dk计算评估指数一pg1，所依据的公式为：
19、
20、其中：β1、β2和β3分别为信号强度xh、安全性aq和带宽dk的权重系数，β1+β2+β3＝1，可以取值为β1＝0.4、β2＝0.3、β3＝0.3；
21、通过每个无线网络热点的连接成功率lj、断线率dx和平均连接时长pj计算评估指数二pg2，所依据的公式为：
22、
23、通过每个无线网络热点的延迟率yc、抖动数据ds和数据吞吐量st计算评估指数三pg3；所依据的公式为：
24、
25、其中：γ1、γ2和γ3分别为延迟率yc、抖动数据ds和数据吞吐量st的权重系数，且γ1+γ2+γ3＝1，分别取值为γ1＝0.4、γ2＝0.3、γ3＝0.3；dsmax是抖动数据ds的最大值；stmax是数据吞吐量st的最大值；
26、根据评估指数一pg1、评估指数二pg2及评估指数三pg3计算评估系数值pg4，所依据的公式为：pg4＝pg1+pg2+pg3；选择与评估系数值pg4最大值所匹配的无线网络热点进行连接。
27、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：资源优化模块包括：
28、驱动管理模块，用于根据系统资源状况动态加载或卸载无线网卡驱动；
29、资源监测模块，实时系统资源的使用情况；系统资源至少包括cpu、内存以及网络带宽；
30、资源调度模块，根据当前任务需求动态调整资源分配。
31、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：安全性能模块包括：
32、双向认证模块，在系统接入无线网络时，与接入点进行双向身份认证，确保接入安全；
33、数据加密模块，用于加密传输的数据；
34、防火墙模块，实时监测网络环境以及防御网络攻击；
35、故障恢复模块，在无线网络连接发生故障时，自动检测故障类型并触发相应的恢复策略。
36、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：故障恢复模块的工作步骤为；
37、获取无线网络热点的历史网络延迟数据，预估该无线网络热点的测算网络状态值wt；所依据的公式为：
38、wtt＝δ1·avgdelayt+δ2·vardelayt+δ3·trendt
39、其中：wtt是当前时间点t的测算网络状态值；avgdelayt是当前时间点t前，单位时间内的平均网络延迟；vardelayt是当前时间点t前，单位时间内的网络延迟的方差，用于表示延迟的波动性；trendt网络延迟的趋势预测值；t代表一个时间窗口的结束点，每t时间计算一次测算网络状态值wt；δ1、δ2和δ3分别为avgdelayt、vardelayt和trendt的权重系数分别取值为δ1＝0.3，δ2＝0.3，δ3＝0.4；
40、获取无线网络热点的实时网络流量数据wl、实时延迟数据yc及丢包率db，计算实时网络状态指数wz；
41、
42、其中，wli是指第i个上网端口的实时流量值；μ1所有上网端口实时网络流量数据的平均值；yci是指第i个上网端口的实时延迟数据；μ2所有上网端口实时延迟数据的平均值，α2为实时延迟数据yc标准差的权重；dbi是指第i个上网端口的丢包率；μ3所有上网端口丢包率的平均值，α3为丢包率db标准差的权重；i＝1、2、3...n；n为上网端口的数量；α1为实时网络流量数据wl标准差的权重，α2为实时延迟数据yc标准差的权重，α3为丢包率db标准差的权重，且α1+α2+α3＝1，分别取值为α1＝0.2，α2＝0.4，α3＝0.4；
43、根据测算网络状态值wt和实时网络状态指数wz计算测算网络状态指数wd，公式为：wd＝wt*wz；
44、预设网络状态指数阈值wy；将测算网络状态指数wd与网络状态指数阈值wy进行比较，若条件满足测算网络状态指数wd≥网络状态指数阈值wy；则向智能网络管理模块发送恢复指令，重新选择无线网络热点，并生成故障历史记录。
45、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：数据处理模块包括：
46、压缩模块：根据数据内容将应用层发送的数据包分别进行标签标记，标签为紧急程度和重要程度；紧急程度包括高紧急度、中紧急度和低紧急度；重要程度包括关键重要、中等重要和普通重要；
47、设置与标签对应的多级压缩策略；标签为高紧急度/关键重要和高紧急度/中等重要的数据包采用一级压缩策略；标签为中紧急度/关键重要和中紧急度/中等重要的数据包采用二级压缩策略；其余标签的数据包采用三级压缩策略；
48、解压缩模块：对接收到的压缩数据进行解压缩，以供应用层使用。
49、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：电源管理模块包括：
50、电源监测模块，获取系统运行状态数据和外部环境数据的实时数据集和历史数据集，并分别将数据进行预处理，并过滤异常值；系统运行状态数据至少包括cpu使用率、内存占用率及硬盘温度；外部环境数据至少包括环境温度；
51、电源预测模块，使用lstm机器学习算法对历史数据集进行训练，建立系统负载预测模型和温度预测模型；将实时数据集的数据输入系统负载预测模型和温度预测模型，得出负载预测值和温度预测值；
52、节能策略模块，设置有电源供应策略，包括低能耗策略、高性能策略及标准状态策略；低能耗策略、高性能策略及标准状态策略分别预设有与之对应的负载预测值阈值和温度预测值阈值；将负载预测值和温度预测值分别与不同策略的负载预测值阈值和温度预测值阈值进行比较，若满足负载预测值和温度预测值符合负载预测值阈值和温度预测值阈值的范围，则执行与之对应的策略。
53、在上述嵌入式无线网络系统的优选方案中：还包括：
54、用户界面模块，用于与用户进行交互，提供网络配置、管理、监控等功能；
55、日志记录模块，用于记录系统运行过程中的关键信息和事件，便于后续分析和排查问题。
56、本发明还公开了接入无线网络的方法，适用于上述的嵌入式无线网络系统，包括以下步骤：
57、使用嵌入式无线网络系统中的无线通信模块扫描多个可用的无线网络热点；
58、通过智能网络管理模块从扫描到的无线网络热点中选择一个或多个目标无线网络热点进行连接；
59、在嵌入式主控模块的控制下，无线通信模块基于目标无线网络的参数自动调整通信参数，并接入选定的无线网络热点；
60、在接入无线网络时，安全性能模块执行双向安全认证，并加密传输的数据；
61、实时监测系统资源的使用情况，资源优化模块根据当前任务需求动态调整资源分配；
62、当无线网络连接发生故障时，安全性能模块自动检测故障类型并触发相应的恢复策略，确保系统快速恢复正常工作。
63、(三)有益效果
64、本发明提供了一种嵌入式无线网络系统，具备以下有益效果：
65、(1)增强的通信灵活性和可靠性：无线通信模块支持多种无线通信协议，并能自动切换和调整通信参数，使得系统能够灵活地适应不同的网络环境，提高了通信的可靠性和稳定性；
66、(2)智能的网络管理：智能网络管理模块能够选择和管理多个可用的无线网络热点，并实现自动切换，确保了系统在网络连接上的连续性和稳定性，提高了用户体验；
67、(3)优化系统资源占用：资源优化模块能够根据系统资源动态加载和卸载无线网卡驱动，有效减少了不必要的系统资源占用，提高了系统的整体运行效率；
68、(4)增强安全性：安全性能模块在接入无线网络时进行双向安全认证，并加密传输的数据，有效防止了数据泄露和恶意攻击，保障了系统的安全性；当检测到异常情况时，能够向智能网络管理模块发出恢复指令，及时采取措施恢复系统正常运行，进一步增强了系统的稳定性和安全性；
69、(5)高效数据处理：数据处理模块对数据包进行标签标记，并执行相应的压缩策略，有效提高了数据传输的效率和带宽的利用率，降低了数据传输的成本和延迟；
70、(6)智能电源管理：电源管理模块能够根据系统运行状态数据和外部环境数据调整电源供应策略，实现了电源的智能化管理，提高了电源的利用率和系统的能效比；
71、(7)提升用户体验：通过上述各项功能模块的协同工作，整个嵌入式无线网络系统能够提供更稳定、更安全、更高效的无线连接服务，从而提升了用户的整体体验。
1.嵌入式无线网络系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：无线通信模块包括：
3.根据权利要求2所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：网络管理模块包括：
4.根据权利要求3所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：资源优化模块包括：
5.根据权利要求4所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：安全性能模块包括：
6.根据权利要求5所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：故障恢复模块的工作步骤为；
7.根据权利要求6所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：数据处理模块包括：
8.根据权利要求7所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：电源管理模块包括：
9.根据权利要求8所述的嵌入式无线网络系统，其特征在于：还包括：
10.接入无线网络的方法，适用于权利要求1-9任一项的嵌入式无线网络系统，其特征在于：包括以下步骤：
