LDSW超低功耗无线自组网系统及通信方法技术方案

本发明专利技术涉及无线低功耗通信技术，实施例具体公开一种LDSW超低功耗无线自组网系统及通信方法，系统由若干个可独立发起通信的无线智能终端组成，每个无线智能终端平常都处于周期性睡眠，苏醒后在一个公共无线通信频道上监听信号一瞬间的低功耗待机状态；任何一个智能终端都可以通过在一段非常短的时间内，在公共无线通信频道上连续不间断重复地向其他智能终端广播信息的方式，抓住其他智能终端睡眠苏醒的瞬间与之建立通信，并在通信结束后回到低功耗待机状态；本发明专利技术还可通过逐级唤醒，逐级向前传递信息后再睡眠的方式，将传感器报警等信息传向远方，高效低成本地实现了各种物联网信息采集传输，特别适合“无网无电”的输电等自动监控应用场景。

【技术实现步骤摘要】
LDSW超低功耗无线自组网系统及通信方法
本专利技术涉及物联网，无线传感网，无线低功耗通信
，具体涉及一种LDSW超低功耗无线自组网系统及通信方法。
技术介绍
无线传感网和近距离通信，是物联网应用的关键技术，而Zigbee，Lora，NB，有源RFID，Sigfox，蓝牙等技术，都存在这样或那样的缺陷，不能满足物联网应用中的多样需要，特别是在超低功耗的无线双向快速通信，超低功耗无线远距离中继传输，海量电子标签流的快速低功耗识别，同一系统内的多频道协同工作等，使得物联网的应用落地受到极大地影响。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种LDSW超低功耗无线自组网系统及通信方法，解决上述存在的问题。LDSW(LowDutyCycleSmartWireless)即低占空比智能无线通信技术。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是一种LDSW超低功耗无线自组网系统，所述系统至少包括两个智能终端，每个智能终端包括至少一个低功耗无线收发机单元和一个与之连接的单片机单元，每个智能终端具有一个唯一的身份ID编号；所述智能终端采用睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式，其中，T1大于10*T2；任意一个所述智能终端都可以发起与其它所述智能终端点对点或点对多点的无线通信，其中，所述的一个智能终端发起与其它智能终端通信的方式是：发起通信的智能终端将在第一频道上，在一段不小于T3的时间内，连续不间断和重复地向其它智能终端广播工作指令信号或其它信息，抓住其它智能终端在T2时间监听信号的瞬间，与之建立通信联系，向其下达工作指令或传送信息，并在结束与之相关的通信工作后，重新回到睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式，其中，T3＝T1+T2。优选的，所述智能终端中，还包括了一个精准时钟，所述发起通信的智能终端连续不间断地，向其它智能终端，重复广播的每一个工作指令信号或其它信息，都是一个个完整的数字信号包，且在每一个数字信号包中，都带了发射该信号包时发起通信的智能终端所提供的统一同步时钟信息，其它智能终端将按照这个同步时钟信息，根据接收到的所述工作指令的要求，在被安排的时隙内，与发起通信的智能终端或其他智能终端进行通信。优选的，所述发起通信的智能终端连续不间断地，向其它智能终端，重复广播的每一个工作指令信号或其它信息，都是一个个完整的数字信号包，所述智能终端在睡眠苏醒后在第一频道上监听T2时间的具体时间长度，是按如下方式来决定：T2时间是一个尽可能短的固定时间窗口，以使在T2时间段内，智能终端至少有可能接收到一个来自发起通信的智能终端广播的一个或两个完整的数字信号包，从而可以按照双方预先商定的通信协议，将发起通信的智能终端传达的信息直接解析出来。优选的，所述发起通信的智能终端连续不间断地，向其它智能终端，重复广播的每一个工作指令信号或其它信息，都是一个个完整的数字信号包，发起通信的智能终端发射每个数据信号包所需时间为T4；所述智能终端在睡眠苏醒后在第一频道上监听T2时间的具体时间长度，是按如下方式来决定：所述T2时间是一个动态变化的时间窗口，T2＝t2+△t，即先设置一个非常短的固定时间窗口t2，t2<(1/10)*T4，但在t2这段时间内，接收信号的智能终端足以通过对所接收到的射频信号的射频特征做出判断，来确定所接收到信号的射频特征，是否部分或全部与发起通信的智能终端所广播的数字信号包相符；这里所述的射频特征，包括但不限于信号频率，通信调制方式，通信编码方式，数据信号包前导码，一个“零”或“1”的数字信息比特位；如果判断的结果是否定的，则△t＝0，如果判断结果是肯定的，则△t>0,这里△t的时间长度，是一个能使所述接收信号的智能终端可以接收到一个或两个，或更多个完整数据信号包的时间长度，但当所述智能终端在预先设定的△t时间段内，已经接收到一个完整的数据信号包后，则不管△t是否达到预先设定的限值，所述智能终端都将立即停止信号接收，并根据智能终端之间的通信协议，对数据信号包进行解析。优选的，所述智能终端在睡眠苏醒后在第一频道上监听T2时间的具体时间长度，是按如下方式来决定：所述T2时间是一个尽可能短的预设固定时间段，在这段固定时间段内，智能终端至少有可能接收到一个来自发起通信的智能终端的特殊编码信号，这个特殊编码信号代表一个双方预先商定的工作指令，这个特殊编码信号，要求监听到该信号的智能终端，执行这个特殊编码信号所规定的工作指令动作；这里所述的特殊编码信号序列的时间长度不小于T3。优选的，当所述发起通信的智能终端向其它智能终端广播的工作指令，要求所述其它智能终端向发起通信的智能终端返回信息，且所述发起通信的智能终端中只有一个单一通信频道的无线收发机单元时，所述其它智能终端向发起通信的智能终端返回信息时，所述其它智能终端在接收到所述工作指令后，需要延时T3时间段后再按照CSMA防碰撞的方式，在第二通信频道上向发起通信的智能终端返回信息；而所述发起通信的智能终端，在连续广播工作指令的T3时间段结束后，将跳转到第二通信频道上，等待接收所述其它的智能终端返回的信息；这里所述的第二通信频道可以与第一通信频道相同。优选的，当所述发起通信的智能终端中，至少有两个可分别工作在不同通信频道上的无线收发机单元时，在所有这些无线通信频道中，至少有一个被指定用于向其它智能终端广播工作指令的的通信频道上，而其它无线通信频道，则用于等待接收所述其它智能终端根据所接收到的工作指令的安排，在被指定的不同通信频道上返回的信息。优选的，当所述发起通信的第一智能终端，需要向其它与其不能直接建立通信连接的目标智能终端传递某个特定信息时，所述发起通信的第一智能终端，将首先向它附近的智能终端广播自身的身份ID编号及相关信息的采集指令，并根据其所能采集到的，周围能够与之直接通信的智能终端的位置编号，地理坐标位置，信号强度等相关信息，从中选出一个最有利于向所述目标智能终端传递信息的智能终端，以点对点通信的方式，将需要传递的所述特定信息，发送给被选中的需要承担发起新一轮通信的第二智能终端，并通过接收回执的方式，确认被选中的所述第二智能终端，已经接收到根据某种规则继续向前传递所述特定信息的工作指令后，进入睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式；否则，第一智能终端，将根据其已经采集的信息，重复以上过程，重新选择第二智能终端，直到确认新被选中的第二智能终端，已经接收到根据某种规则继续向前传递所述特定信息的工作指令后，进入睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式；所述第二智能终端将发起新一轮选择第三智能终端继续传递所述特定信息的通信，而那些能够与第一智能终端通信，但又未被选中作为第二智能终端的其它智能终端，将不再响应第二智能终端广播的新的盘点指令；第二智能终端将以相同的方式，选择第三，第四或更多的承担发起新一轮中继通信的智能终端，直到将所述特定信息传到目标智能终端为止。优选的，所述发起通信的智能终端在挑选承担新一轮中继通信的第二，第三等智能终端时，仅从那些预先已经确定的智能终端中进行选择：这里的预先确定的智能终端，至少具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，所述系统至少包括两个智能终端，每个智能终端包括至少一个低功耗无线收发机单元和一个与之连接的单片机单元，每个智能终端具有一个唯一的身份ID编号；所述智能终端采用睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式，其中，T1大于10*T2；任意一个所述智能终端都可以发起与其它所述智能终端点对点或点对多点的无线通信，其中，所述的一个智能终端发起与其它智能终端通信的方式是：发起通信的智能终端将在第一频道上，在一段不小于T3的时间内，连续不间断和重复地向其它智能终端广播工作指令信号或其它信息，抓住其它智能终端在T2时间监听信号的瞬间，与之建立通信联系，向其下达工作指令或传送信息，并在结束与之相关的通信工作后，重新回到睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式，其中，T3＝T1+T2。

【技术特征摘要】
1.一种LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，所述系统至少包括两个智能终端，每个智能终端包括至少一个低功耗无线收发机单元和一个与之连接的单片机单元，每个智能终端具有一个唯一的身份ID编号；所述智能终端采用睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式，其中，T1大于10*T2；任意一个所述智能终端都可以发起与其它所述智能终端点对点或点对多点的无线通信，其中，所述的一个智能终端发起与其它智能终端通信的方式是：发起通信的智能终端将在第一频道上，在一段不小于T3的时间内，连续不间断和重复地向其它智能终端广播工作指令信号或其它信息，抓住其它智能终端在T2时间监听信号的瞬间，与之建立通信联系，向其下达工作指令或传送信息，并在结束与之相关的通信工作后，重新回到睡眠T1时间，与苏醒后在第一通信频道上监听T2时间不断交替的默认工作方式，其中，T3＝T1+T2。2.根据权利要求1所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，所述智能终端中，还包括了一个精准时钟，所述发起通信的智能终端连续不间断地，向其它智能终端，重复广播的每一个工作指令信号或其它信息，都是一个个完整的数字信号包，且在每一个数字信号包中，都带了发射该信号包时发起通信的智能终端所提供的统一同步时钟信息，其它智能终端将按照这个同步时钟信息，根据接收到的所述工作指令的要求，在被安排的时隙内，与发起通信的智能终端或其他智能终端进行通信。3.根据权利要求1所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，所述发起通信的智能终端连续不间断地，向其它智能终端，重复广播的每一个工作指令信号或其它信息，都是一个个完整的数字信号包，所述智能终端在睡眠苏醒后在第一频道上监听T2时间的具体时间长度，是按如下方式来决定：T2时间是一个尽可能短的固定时间窗口，以使在T2时间段内，智能终端至少有可能接收到来自发起通信的智能终端广播的一个或两个完整的数字信号包，从而可以按照双方预先商定的通信协议，将发起通信的智能终端传达的信息直接解析出来。4.根据权利要求1所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，所述发起通信的智能终端连续不间断地，向其它智能终端，重复广播的每一个工作指令信号或其它信息，都是一个个完整的数字信号包，发起通信的智能终端发射每个数据信号包所需时间为T4；所述智能终端在睡眠苏醒后在第一频道上监听T2时间的具体时间长度，是按如下方式来决定：所述T2时间是一个动态变化的时间窗口，T2＝t2+△t，即先设置一个非常短的固定时间窗口t2，t2<(1/10)*T4，但在t2这段时间内，接收信号的智能终端足以通过对所接收到的射频信号的射频特征做出判断，来确定所接收到信号的射频特征，是否部分或全部与发起通信的智能终端所广播的数字信号包相符；这里所述的射频特征，包括但不限于信号频率，通信调制方式，通信编码方式，数据信号包前导码，一个“零”或“1”的数字信息比特位；如果判断的结果是否定的，则△t＝0，如果判断结果是肯定的，则△t>0,这里△t的时间长度，是一个能使所述接收信号的智能终端可以接收到一个或两个，或更多个完整数据信号包的时间长度，但当所述智能终端在预先设定的△t时间段内，已经接收到一个完整的数据信号包后，则不管△t是否达到预先设定的限值，所述智能终端都将立即停止信号接收，并根据智能终端之间的通信协议，对数据信号包进行解析。5.根据权利要求1所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，所述智能终端在睡眠苏醒后在第一频道上监听T2时间的具体时间长度，是按如下方式来决定：所述T2时间是一个尽可能短的预设固定时间段，在这段固定时间段内，智能终端至少有可能接收到一个来自发起通信的智能终端的特殊编码信号，这个特殊编码信号代表一个双方预先商定的工作指令，这个特殊编码信号，要求监听到该信号的智能终端，执行这个特殊编码信号所规定的工作指令动作；这里所述的特殊编码信号序列的时间长度不小于T3。6.根据权利要求1所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，当所述发起通信的智能终端向其它智能终端广播的工作指令，要求所述其它智能终端向发起通信的智能终端返回信息，且所述发起通信的智能终端中只有一个单一通信频道的无线收发机单元时，所述其它智能终端向发起通信的智能终端返回信息时，所述其它智能终端在接收到所述工作指令后，需要延时T3时间段后再按照CSMA防碰撞的方式，在第二通信频道上向发起通信的智能终端返回信息；而所述发起通信的智能终端，在连续广播工作指令的T3时间段结束后，将跳转到第二通信频道上，等待接收所述其它的智能终端返回的信息；这里所述的第二通信频道可以与第一通信频道相同。7.根据权利要求6所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，当所述发起通信的智能终端中，至少有两个可分别工作在不同通信频道上的无线收发机单元时，在所有这些无线通信频道中，至少有一个被指定用于向其它智能终端广播工作指令的的通信频道上，而其它无线通信频道，则用于等待接收所述其它智能终端根据所接收到的工作指令的安排，在被指定的不同通信频道上返回的信息。8.根据权利要求1或7所述的LDSW超低功耗无线自组网系统，其特征在于，当所述发起通信的第一智能终端，需要向其它与其不能直接建立通信连接的目标智能终端传递某个特定信息时，所述发起通信的第一智能终端，将首先向它附近的智能终端广播自身的身份ID编号及相关信息的采集指令，并根据其所能采集到的，周围能够与之直接通信的智能终端的位置编号，地理坐标位置，信号强度等相关信息，从中选出一个最有利于向所述目标智能终端传递信息的智能终端，以点对点通信的方式，将需要传递的所述特定信息，发送给被选中的需要承担发起新一轮通信的第二智能终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖应成，
申请(专利权)人：成都西谷曙光数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51