本發(fā)明涉及無線信號傳輸技術領域，尤其涉及一種基于125KHz無線喚醒信號的遠程喚醒系統(tǒng)和方法。

背景技術：

目前，遠程無人工作單元工作在人煙稀少，甚至是人類無法到達的地區(qū)，遠程無人工作單元的工作只能依賴有限電源(如電池)供電。然而，實際應用中通常要求遠程無人工作單元能夠在艱苦惡劣的環(huán)境中工作較長時間，在工作現(xiàn)場對遠程無人工作單元經(jīng)常性地更換電源是不實際的，這給遠程無人工作單元的應用帶來了非常尖銳的矛盾?？梢姡娫茨芰繉h程無人工作單元應用的制約非常大。因此，本發(fā)明提供一種125KHz無線喚醒信號的遠距離傳輸系統(tǒng)和方法，通過傳輸喚醒信號的方式，使遠程工作單元在由需要時被喚醒，才進入工作流程，如此減少了遠程工作單元本身的能量消耗，緩解了電源能量對遠程無人工作單元應用的制約。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于125KHz無線喚醒信號的遠程喚醒系統(tǒng)和方法，用以解決現(xiàn)有無人值守設備功耗過高的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于125KHz無線喚醒信號的遠程喚醒系統(tǒng)，具體包括：

設置在指揮控制端上的指揮控制端命令啟動模塊、125KHz低頻無線喚醒模塊、混頻調(diào)制模塊、射頻發(fā)送模塊；

設置在遠程無人工作單元上的射頻接收模塊、低通濾波模塊、功率計篩選模塊、遠程無人工作單元工作模塊；

其中，指揮控制端命令啟動模塊用于發(fā)送喚醒指令給125KHz低頻無線喚醒模塊，以啟動125KHz低頻無線喚醒模塊；

125KHz低頻無線喚醒模塊，用于根據(jù)上述喚醒指令，產(chǎn)生125KHz的低頻無線喚醒信號；

混頻調(diào)制模塊，用于對125KHz低頻無線喚醒模塊產(chǎn)生的125KHz低頻無線喚醒信號進行載波調(diào)制；

射頻發(fā)送模塊，用于將調(diào)制后的無線喚醒信號發(fā)送到遠程無人工作單元；

射頻接收模塊，用于接收無線喚醒信號；

低通濾波模塊，用于將接收到的無線喚醒信號通過低通濾波器進行低通濾波；

功率計篩選模塊，用于將濾波后的低頻信號進行功率篩選，得到原始125KHz低頻無線喚醒信號；

遠程無人工作單元工作模塊，用于根據(jù)125KHz低頻無線喚醒信號喚醒遠程無人工作單元。

其中，所述喚醒指令進一步包括喚醒指令報文頭、標識、報文尾和校驗和信息，其中標識用于標識不同的遠程無人工作單元。

所述混頻調(diào)制模塊進一步包括上變頻器和帶通濾波器；上變頻器用于信號調(diào)制，實現(xiàn)將信號的頻譜頻移到所需要的較高載波頻率上；帶通濾波器用于提取和頻信號，濾掉差頻信號及干擾信號。

所述射頻發(fā)送模塊進一步包括自動增益控制模塊、射頻功率放大器。

所述低通濾波模塊采用無源低通濾波的方式。

本發(fā)明還提供了一種使用上述遠程喚醒系統(tǒng)，實現(xiàn)基于125KHz無線喚醒信號的遠程喚醒方法，包括步驟：

步驟S1.遠距離傳輸系統(tǒng)上電；

步驟S2.指揮控制端命令啟動模塊，通過發(fā)送喚醒指令，啟動125KHz低頻無線喚醒模塊，由125KHz低頻無線喚醒模塊產(chǎn)生一個125KHz的低頻無線喚醒信號，并發(fā)送到混頻調(diào)制模塊；

步驟S3.混頻調(diào)制模塊對125KHz低頻無線喚醒信號進行上變頻調(diào)制；

步驟S4.射頻發(fā)送模塊將經(jīng)過上述調(diào)制的信號，發(fā)送到遠程無人工作單元；

步驟S5.遠程無人工作單元的射頻接收模塊，對調(diào)制后的高頻信號進行接收，并傳輸給低通濾波模塊；

步驟S6.低通濾波模塊對上述高頻信號進行濾波，濾除高頻載波，保留低頻信號，并將低頻信號傳輸給功率計篩選模塊；

步驟S7.功率計篩選模塊對低頻信號進行功率篩選，保留125KHz低頻無線喚醒信號；

步驟S8.遠程無人工作單元工作模塊根據(jù)接收到的125KHz低頻無線喚醒信號，喚醒遠程無人工作單元，從而進入工作流程。

其中，步驟S3中，信號經(jīng)過上變頻調(diào)制后，通過一個帶通濾波器，以提取出和頻成分，濾掉差頻成分及干擾成分。

步驟S4中，所述的射頻發(fā)送模塊進一步包括自動增益控制模塊、射頻功率放大器；自動增益控制模塊用于進行信號強度的調(diào)整，射頻功率放大器用于對信號進行功率放大。

步驟S6中，所述的低通濾波模塊采用無源低通濾波器。

步驟S7中，所述功率計篩選模塊通過設置一個功率門限值來濾除噪聲。

本發(fā)明有益效果如下：

采用混頻調(diào)制、低通濾波和功率篩選等方法實現(xiàn)125KHz無線喚醒信號的遠距離非視距傳輸，遠程喚醒系統(tǒng)構成簡單，信號傳輸距離遠，解決了低頻無線喚醒信號無法遠距離傳輸?shù)臈l件限制；此外，遠程無人工作單元沒有必要時刻保持在高速的工作狀態(tài)，只需在必要時加以喚醒，這樣能減少自身的能量消耗，解決了無人值守設備功耗過高的問題。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為125KHz無線喚醒信號的遠距離傳輸系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

本發(fā)明的一個具體實施例，公開了一種基于125KHz無線喚醒信號的遠程喚醒系統(tǒng)，具體包括：指揮控制端命令啟動模塊、125KHz低頻無線喚醒模塊、混頻調(diào)制模塊、射頻發(fā)送模塊、射頻接收模塊、低通濾波模塊、功率計篩選模塊、遠程無人工作單元工作模塊。其中，指揮控制端命令啟動模塊、125KHz低頻無線喚醒模塊、混頻調(diào)制模塊、射頻發(fā)送模塊設置在指揮控制端；射頻接收模塊、低通濾波模塊、功率計篩選模塊、遠程無人工作單元工作模塊設置在遠程無人工作單元上。

其中，指揮控制端命令啟動模塊用于發(fā)送喚醒指令給125KHz低頻無線喚醒模塊，以啟動125KHz低頻無線喚醒模塊；所述喚醒指令進一步包括喚醒指令報文頭、標識、報文尾和校驗和信息，其中標識用于標識不同的遠程無人工作單元。

125KHz低頻無線喚醒模塊，用于根據(jù)上述喚醒指令，產(chǎn)生125KHz的低頻無線喚醒信號。

混頻調(diào)制模塊，用于對125KHz低頻無線喚醒模塊產(chǎn)生的125KHz低頻無線喚醒信號進行載波調(diào)制；混頻調(diào)制模塊進一步包括上變頻器和帶通濾波器；所述上變頻器用于信號的上變頻調(diào)制，實現(xiàn)將信號的頻譜頻移到所需要的較高載波頻率上，實施例中具體采用一個高頻信號作為載波，將125KHz頻率的信號搬移到該高頻頻段，信號經(jīng)過上述調(diào)制后，產(chǎn)生一個低頻信號和高頻信號，該低頻信號稱為差頻信號，該高頻信號稱為和頻信號；所述帶通濾波器用于提取和頻信號，濾掉差頻信號以及其他干擾信號。

射頻發(fā)送模塊，用于將調(diào)制后的無線喚醒信號通過天線無線發(fā)送到遠程無人工作單元。實施例中射頻發(fā)送模塊進行無線發(fā)送的功率為5瓦特、傳輸距離不小于5公里。射頻發(fā)送模塊進一步還可以包括自動增益控制模塊、射頻功率放大器。具體地，將調(diào)制后的信號先經(jīng)過自動增益控制模塊，進行信號強度的調(diào)整；再經(jīng)過射頻功率放大器，對信號進行功率放大，然后才進入天線。

射頻接收模塊，用于通過天線接收無線喚醒信號。

低通濾波模塊，用于將接收到的無線喚醒信號通過低通濾波器進行低通濾波；優(yōu)選的，可以采用無源低通濾波的方式。

功率計篩選模塊，用于將濾波后的低頻信號進行功率篩選，得到原始125KHz低頻無線喚醒信號。

遠程無人工作單元工作模塊，用于根據(jù)125KHz低頻無線喚醒信號喚醒遠程無人工作單元，從而使得遠程無人工作單元進入工作流程。

本發(fā)明的另一個具體實施例，公開了一種使用上述遠程喚醒系統(tǒng)，實現(xiàn)基于125KHz無線喚醒信號的遠程喚醒方法，包括步驟：

步驟S1.遠距離傳輸系統(tǒng)上電；所述遠距離傳輸系統(tǒng)，具體包括：設置在指揮控制端的指揮控制端命令啟動模塊、125KHz低頻無線喚醒模塊、混頻調(diào)制模塊、射頻發(fā)送模塊；以及設置在遠程無人工作單元上的射頻接收模塊、低通濾波模塊、功率計篩選模塊、遠程無人工作單元工作模塊。

步驟S2.指揮控制端命令啟動模塊發(fā)送喚醒指令，啟動125KHz低頻無線喚醒模塊，由125KHz低頻無線喚醒模塊產(chǎn)生一個125KHz的低頻無線喚醒信號，并發(fā)送到混頻調(diào)制模塊；

步驟S3.混頻調(diào)制模塊對125KHz低頻無線喚醒信號進行上變頻調(diào)制，具體地，采用一個高頻信號作為載波，將125KHz頻率的信號搬移到該高頻頻段。

混頻調(diào)制模塊中采用上變頻器實現(xiàn)上變頻調(diào)制，具體是：利用兩個信號在時域上作相乘來實現(xiàn)頻域上的搬移。兩個正弦信號輸入到乘法器電路中，在輸出端可以得到一個和頻成分和一個差頻成分，如公式1所示：

其中，A為本地高頻震蕩信號的振幅，B為125KHz低頻無線喚醒信號的振幅，ω1是本地高頻震蕩信號的頻率，ω2是125KHz低頻無線喚醒信號的頻率。由式1可以看到，經(jīng)過混頻后得到了一個(ω1－ω2)的差頻成分和一個(ω1+ω2)的和頻成分。經(jīng)過上述過程即完成了頻率轉(zhuǎn)換，幅度上不會產(chǎn)生失真。

信號經(jīng)過上變頻器的調(diào)制后，產(chǎn)生一個低頻信號和高頻信號，低頻信號叫差頻信號，高頻信號叫和頻信號。

優(yōu)選的，信號經(jīng)過上變頻調(diào)制后，通過一個帶通濾波器，該帶通濾波器用于提取出需要的和頻成分，濾掉差頻成分以及其他的干擾成分。

步驟S4.射頻發(fā)送模塊將經(jīng)過上述調(diào)制的信號，通過天線發(fā)送到遠程無人工作單元。

優(yōu)選的，射頻發(fā)送模塊進一步包括自動增益控制模塊、射頻功率放大器。在信號發(fā)送之前：上述調(diào)制的信號先經(jīng)過自動增益控制模塊，用于進行信號強度的調(diào)整，提高信噪比，防止信號失真；然后經(jīng)過射頻功率放大器，該模塊用于對信號進行功率放大，接著經(jīng)過上述處理的信號進入天線。

步驟S5.遠程無人工作單元的射頻接收模塊，對調(diào)制后的高頻信號進行接收，并傳輸給低通濾波模塊。

具體地，通過無線環(huán)境，電磁波的入射電場到達遠程無人工作單元接收天線上各個分布點。沿天線導體表面的電場分量在天線上激起電流，在這個切向分量的作用下，天線元段產(chǎn)生感應電動勢，這個感應電動勢將在負載上產(chǎn)生電流。此時，遠程無人工作單元天線才能夠及時地捕捉到調(diào)制后的特定頻段無線信號。

步驟S6.低通濾波器濾波模塊對上述高頻信號進行濾波，通過濾波把高頻載波濾除，僅保留低頻信號，并將低頻信號傳輸給功率計篩選模塊。

優(yōu)選的，低通濾波器濾波模塊采用無源低通濾波器，該無源低通濾波器允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲。所述無源低通濾波器由無源器件組成，實施例中無源器件具體采用無源電阻和電容并聯(lián)。無源器件利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構成的，具有電路簡單，不需要直流電源供電(低功耗)、可靠性高等特點。利用上述無源低通濾波器的特性對接收到的高頻信號進行無源低通濾波，把高頻載波濾除，僅保留低頻信號。

步驟S7.功率計篩選模塊對低頻信號進行功率篩選。由于125KHz低頻無線喚醒信號的功率是有一定范圍的，因此通過功率計篩選模塊后，可以把功率范圍之外的低頻信號濾除，僅留下125KHz低頻無線喚醒信號。

步驟S6中通過低通濾波器后的信號有125KHz信號，也有低頻噪聲信號，由于125KHz信號的功率要大于低頻噪聲的功率，因此功率計篩選模塊通過設置一個功率門限值來濾除不需要的低頻波段的噪聲，只保留125KHz信號。將經(jīng)過功率計篩選模塊的功率篩選后，將得到的125KHz低頻無線喚醒信號傳輸?shù)竭h程無人工作單元工作模塊。

步驟S8.遠程無人工作單元工作模塊根據(jù)接收到的125KHz低頻無線喚醒信號，在識別出上述喚醒指令中的標識與接收信號的遠程無人工作單元的標識相匹配后，喚醒遠程無人工作單元，從而進入工作流程。

需要說明的是，在未對遠程無人工作單元進行喚醒時，其工作在休眠模式；或者可以在完成指定工作后自動轉(zhuǎn)入休眠模式。遠程無人工作單元在在進入睡眠狀態(tài)時，工作在微電流(毫安甚至微安級)監(jiān)聽狀態(tài)，以避免過大的功耗。遠程無人工作單元在接收到正確的喚醒信號后，能夠迅速的從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)。

當遠程無人工作單元沒有接收到射頻喚醒信號的時候，遠程無人工作單元不會自發(fā)地從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)，而且也不會被其他無線信號“誤”喚醒。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種125KHz無線喚醒信號的遠距離傳輸系統(tǒng)和方法，采用混頻調(diào)制、低通濾波和功率篩選等方法實現(xiàn)125KHz無線喚醒信號的遠距離非視距傳輸，可以應用于遠程無人工作單元喚醒控制領域，且系統(tǒng)構成簡單，信號傳輸距離遠，解決了低頻無線喚醒信號無法遠距離傳輸?shù)臈l件限制。此外，遠程無人工作單元沒有必要時刻保持在高速的工作狀態(tài)，平時讓遠程無人工作單元處于休眠狀態(tài)，甚至完全關閉，必要時加以喚醒是一種有效的節(jié)能方案，能減少自身的能量消耗，解決了無人值守設備功耗過高的問題，實現(xiàn)了低功耗。

本領域技術人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中。其中，所述計算機可讀存儲介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲記憶體或隨機存儲記憶體等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。