一種基于無線傳感器的無線通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無線傳感器的無線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)作為新的信息技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)人與物、物與物之間的信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化?，F(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中通常采用無線傳感器作為信息采集的節(jié)點(diǎn)。
[0003]無線傳感器即本身內(nèi)部具有供電電池、傳感模塊和射頻模塊的傳感器。現(xiàn)有的無線傳感器通常采用按照固定周期采集傳感信息并單向通信即只發(fā)射信號(hào)的方式，以節(jié)省功耗，提高供電電池的供電時(shí)長，然而，單向通信無法做到按照控制中心的指令進(jìn)行采集，且實(shí)際上按照定時(shí)采集到的很多信息并非為控制中心所需，從而造成大量的垃圾數(shù)據(jù)，也增加了無線傳感器的工作量，提高了功耗。而且，現(xiàn)有的無線傳感器如果采用雙向通信的方式，則需要長期處于高電流監(jiān)聽狀態(tài)，從而導(dǎo)致功耗非常大，無法使用一次性電池供電。故現(xiàn)有的無線傳感器只能單方面實(shí)現(xiàn)雙向通信或者低功耗，無法兩者兼得。
[0004]現(xiàn)有無線傳感器還存在一種問題，如果多個(gè)無線傳感器在一個(gè)環(huán)境中和同一個(gè)控制中心進(jìn)行通信，會(huì)造成無線信號(hào)在空氣中的碰撞，造成采集的信號(hào)無法準(zhǔn)確的傳輸?shù)娇刂浦行摹?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請?zhí)峁┮环N基于無線傳感器的無線通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳感器的雙向通信且低功耗和防碰撞。
[0006]本申請第一方面提供一種基于無線傳感器的無線通信系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)關(guān)和至少一個(gè)無線傳感器，所述無線傳感器與所述無線網(wǎng)關(guān)建立有無線信道連接，所述無線傳感器上設(shè)置有微控制單元(Microcontroller Unit，MCU)、射頻模組、天線、傳感模塊、電池以及非易失存儲(chǔ)器，所述非易失存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有所述傳感模塊從當(dāng)前環(huán)境獲取的傳感數(shù)據(jù)和所述無線傳感器的唯一識(shí)別碼、WOR喚醒周期的設(shè)定值，所述電池為所述無線傳感器供電，所述無線網(wǎng)關(guān)在需要傳感信息時(shí)對所述無線傳感器進(jìn)行發(fā)送指令和接收傳感數(shù)據(jù)，所述無線傳感器的工作周期包括第一時(shí)間段、第二時(shí)間段，所述第一時(shí)間段位于所述第二時(shí)間段之前，所述第二時(shí)間段內(nèi)設(shè)置有第二時(shí)間窗口，所述WOR喚醒周期內(nèi)設(shè)置有第一時(shí)間窗口，在所述TOR喚醒周期內(nèi):所述無線網(wǎng)關(guān)，在需要傳感信息時(shí)于所述無線信道上廣播包含唯一編碼的多個(gè)喚醒包；所述無線傳感器，除所述第一時(shí)間窗口外均保持休眠狀態(tài)，并在所述第一時(shí)間窗口對所述無線信道進(jìn)行載波監(jiān)聽，如果發(fā)現(xiàn)載波，則開始接收所述喚醒包并在結(jié)束當(dāng)前WOR喚醒周期后進(jìn)入所述工作周期；在所述工作周期內(nèi):所述無線傳感器，在所述第一時(shí)間段采集所述傳感數(shù)據(jù)且保存在所述非易失存儲(chǔ)器中，在所述第二時(shí)間窗口發(fā)送所述傳感數(shù)據(jù)和所述無線傳感器對應(yīng)的識(shí)別碼至所述無線網(wǎng)關(guān)，其中所述第二時(shí)間窗口在所述第二時(shí)間段內(nèi)的位置由所述識(shí)別碼決定，且當(dāng)所述無線傳感器保持休眠狀態(tài)時(shí)，所述無線傳感器從所述電池消耗的平均電流小于5 μ A ;所述無線網(wǎng)關(guān)，于所述無線信道上與一個(gè)或多個(gè)無線傳感器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集。
[0007]其中，所述無線傳感器在所述第一時(shí)間窗口監(jiān)聽不到所述喚醒包時(shí)，在結(jié)束當(dāng)前WOR喚醒周期后繼續(xù)進(jìn)入下一所述WOR喚醒周期。
[0008]其中，所述第二時(shí)間段內(nèi)還設(shè)置有第三時(shí)間窗口，所述第三時(shí)間窗口位于所述第二時(shí)間窗口之后，其中:所述無線傳感器，在發(fā)送所述傳感數(shù)據(jù)至所述無線網(wǎng)關(guān)之后，在所述第三時(shí)間窗口對所述無線信道進(jìn)行監(jiān)聽，以接收所述無線網(wǎng)關(guān)在接收到所述傳感數(shù)據(jù)后在所述無線信道廣播的確認(rèn)包，其中所述確認(rèn)包包括所述無線傳感器的識(shí)別碼。
[0009]其中，所述無線傳感器，在接收所述確認(rèn)包之后，對所述確認(rèn)包內(nèi)的識(shí)別碼進(jìn)行判斷:在判斷到所述確認(rèn)包內(nèi)的識(shí)別碼與自身存儲(chǔ)的識(shí)別碼一致時(shí)，所述無線傳感器在所述第二時(shí)間段的剩余時(shí)間內(nèi)保持休眠狀態(tài)，并在下一 WOR喚醒周期的第一時(shí)間窗口對所述無線信道進(jìn)行監(jiān)聽；在判斷到所述確認(rèn)包內(nèi)的識(shí)別碼與自身存儲(chǔ)的識(shí)別碼不一致時(shí)，所述無線傳感器根據(jù)自身存儲(chǔ)的識(shí)別碼重新確定另一第二時(shí)間窗口，并在下一工作周期的第二時(shí)間段中的所述另一第二時(shí)間窗口重復(fù)發(fā)送所述傳感數(shù)據(jù)和所述識(shí)別碼至所述無線網(wǎng)關(guān)。
[0010]其中，所述無線信道位于433.0MHz?434.0MHz頻段。
[0011]其中，所述識(shí)別碼為8位。
[0012]其中，所述第二時(shí)間窗口為所述第二時(shí)間段的1/1024。
[0013]其中，通過選取所述無線傳感器的出廠編號(hào)的幾個(gè)預(yù)定位置上的數(shù)字來獲得所述識(shí)別碼，并存儲(chǔ)在所述非易失存儲(chǔ)器中。
[0014]其中，第二時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間從所述無線網(wǎng)關(guān)的非易失存儲(chǔ)器中獲得。
[0015]其中，所述無線傳感器還包括由防水膠條組成防水外殼，所述微控制單元、射頻模組、電池以及非易失存儲(chǔ)器均設(shè)置在所述防水外殼內(nèi)，所述傳感模塊設(shè)置在所述防水外殼表面，且所述防水外殼表面還設(shè)置有固定件，所述固定件用于將所述無線傳感器固定在檢測對象上。
[0016]上述方案中，無線傳感器僅在WOR喚醒周期的第一時(shí)間窗口進(jìn)行監(jiān)聽，在WOR喚醒周期的其他時(shí)間就能處于休眠狀態(tài)，由于休眠狀態(tài)下所需的電流小于5 μ A，故能夠降低無線傳感器的功耗，而且無線傳感器在第一時(shí)間窗口能夠監(jiān)聽無線網(wǎng)關(guān)，且在第二時(shí)間窗口發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了與無線網(wǎng)關(guān)間的雙向通信，另外，無線傳感器利用自身識(shí)別碼確定第二時(shí)間窗口，以降低不同無線傳感器同時(shí)向無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)的可能性，進(jìn)而降低甚至避免無線傳感器間的數(shù)據(jù)沖突，提高了多個(gè)無線傳感器與無線網(wǎng)關(guān)通信的可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本申請無線通信系統(tǒng)一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1所示的無線傳感器一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是圖1所示的無線網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖1所示的無線網(wǎng)關(guān)在一周期內(nèi)的電流波形示意圖；
[0021]圖5是圖1所示的一無線傳感器在一周期內(nèi)的電流波形示意圖；
[0022]圖6是本申請無線通信系統(tǒng)另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7是本申請無線通信系統(tǒng)再一實(shí)施方式中的無線傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)之類的具體細(xì)節(jié)，以便透徹理解本申請。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施方式中也可以實(shí)現(xiàn)本申請。在其它情況中，省略對眾所周知的裝置、電路以及方法的詳細(xì)說明，以免不必要的細(xì)節(jié)妨礙本申請的描述。
[0025]請參閱圖1-3，圖1是本申請基于無線傳感器的無線通信系統(tǒng)一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本申請無線傳感器一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖1所述的無線網(wǎng)關(guān)一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施方式中，無線通信系統(tǒng)100包括無線網(wǎng)關(guān)110和至少一個(gè)無線傳感器120。所述無線傳感器120與所述無線網(wǎng)關(guān)110建立有無線信道連接。
[0026]具體