本发明专利技术公开了一种用于户表集抄的低功耗无线通信网络系统的实现方法，包括构建无线通信网络系统、确定各级“点-多点”系统中主机和从机使用的跳频图案，以及实现各级“点-多点”系统中主机和从机的跳频同步；所述跳频同步包括主机同步管理和从机同步管理。其能使构建在楼栋间的低功耗的无线通信网络系统能实现户表集抄，同时节省电能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于短距离无线通信
，具体涉及。
技术介绍
在短距离无线通信领域，有多种通信技术，如蓝牙、Wi_F1、ZigBee、UWB、IrDA等，它们各有各的特点和优势，分别被相关领域采用。但在户表集抄领域，应用短距离无线通信技术实现楼栋间通信，要求通信距离100?500m、每个终端设备数据量2—3Kbytes、抄表总时延明确可控、每个户表终端每天至少抄读一次、电池供电使用寿命达10年以上，上述技术难以同时满足这些要求。而目前市场上的一些低功耗自组网技术，比如CN101977429B公开的一种微功耗无线通信网络系统及其实现方法，其虽然在组网性能上有优势，可以在一定程度上提高系统的抗干扰和生存能力，但其能量消耗较大、多级中继后的通信时延不确定、抗同信道干扰性能差，难以胜任户表集抄任务。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以使构建在楼栋间的低功耗的无线通信网络系统能实现户表集抄，同时节省电能。 本专利技术所述的用于户表集抄的低功耗无线通信网络系统的实现方法，包括(O构建无线通信网络系统:所述无线通信网络系统由多级通信路径固定的“点-多点”系统构成，包括主无线终端、多个中继节点以及多个与户表终端连接的从无线终端，所述中继节点由无线终端A和无线终端B通过有线连接构成；所述主无线终端、从无线终端、无线终端A和无线终端B都包括MPU以及与MPU连接的实时时钟、主从开关、低功耗存储器、入网按键、无线收发模块和终端接口 ；第一级“点-多点”系统由作为主机的主无线终端与作为从机的至少一个从无线终端和作为从机的至少一个无线终端A构成，后续的各级“点-多点”系统由作为主机的无线终端B与作为从机的至少一个从无线终端和/或作为从机的至少一个无线终端A构成。 (2)确定各级“点-多点”系统中主机和从机使用的跳频图案:首先，将预先设定好的由跳频图案组号和跳频图案构成的正交跳频表(具有良好的自相关特性和互相关特性)存储在主无线终端、各个中继节点和各个从无线终端的低功耗存储器内(供MPU读取)，将各级“点-多点”系统中主机的ID用作该“点-多点”系统的系统ID，无论主机、从机均采用该系统ID确定跳频图案；其次，将可用频段分成交错的N组信道，根据系统ID，选择其中一个信道组 group_num = sys_ID % N,并确定跳频图案组号 schedule_num = sys_ID/N %(31+1);然后，根据计算确定的跳频图案组号，从正交跳频表中选择与跳频图案组号对应的一组跳频图案；最后，判断上次保存的属于该组跳频图案中的某一个跳频图案号是否有效，如果有效，则读取该跳频图案号作为该“点-多点”系统中主机、从机使用的跳频图案号，如果无效，则产生初始跳频图案号RF_frq_ptr=SyS_ID%31作为该“点-多点”系统中主机、从机使用的跳频图案号。 (3)实现各级“点-多点”系统中主机和从机的跳频同步:其包括主机同步管理和从机同步管理；所述主机同步管理的过程为:设定24小时一次的实时时钟报警，待报警唤醒后，先按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为主机使用的跳频图案号，然后启动定时器计时T，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息)，待定时时间到唤醒后，则发送包括时钟以及使用的跳频图案号的同步信息给从机，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息);如果主机收到其它“点-多点”系统的信息唤醒后，则按照跳频图案中的跳频序列再跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为主机使用的跳频图案号，并向从机发送“跳频图案加I”指令，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息)；所述从机同步管理的过程为:设定24小时一次的实时时钟报警，待报警唤醒后，先按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为从机使用的跳频图案号，然后启动定时器计时T*l.1+随机数，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息)，在定时时间内如果接收到主机发送的同步信息唤醒，则更新时钟并停止定时器，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息)，在定时时间到唤醒后如果未接收主机发送的同步信息，则按跳频图案中的跳频序列搜寻主机，直至接收到主机发送的同步信息，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息);如果从机接收到主机发送的“跳频图案加I”指令，则根据指令内容，按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为从机使用的跳频图案号，而后进入低功耗睡眠(能间歇接收信息)。 拨动主从开关能设定主无线终端、从无线终端、无线终端A和无线终端B的主机、从机属性；如果需要在某级“点-多点”系统中增加一个从无线终端作为从机，则先按下该从无线终端的入网按键，再按下该“点-多点”系统中主机的入网按键，此时该从无线终端与主机在同一个指定的频点上，主机发送“主机ID”、“当前使用的跳频图案号”、“实时时间”信息给该从无线终端，该从无线终端接收到“主机ID”作为系统ID，接收到“当前使用的跳频图案号”作为初始跳频图案号，接收到“实时时间”校准本机时钟。 为了避免单信道机制中从机发送数据信息时将对应的该级“点-多点”系统内其它从机唤醒，节约从机的电池能量，所述的各级“点-多点”系统采用双信道工作机制，主机的发送信道与从机的接收信道相同，从机的发送信道与主机的接收信道相同。 所述无线收发模块采用APC240无线收发模块，每I秒唤醒一次检测空中的无线信号；所述MPU采用内核为Cortex-MO+的KL15系列微处理器，具有nA级的停止工作模式；所述实时时钟采用针对低功耗而优化的CMOS实时时钟/日历芯片PCA85163，它具有开漏的报警和定时中断信号输出功能；所述终端接口为集电极开路的RS232接口，中继节点的无线终端A与无线终端B通过终端接口采用有线方式连接。 本专利技术具有如下效果:(I)采用通信路径固定(即人工干预组网)的多级“点-多点”系统在楼栋间构建无线通信网络系统，用于户表集抄，结构简单、易于实现，多级中继后通信时延确定，用于网络自身管理和维护的电能消耗小，在满足通信可靠性、实时性前提下，最大限度地节约了能源。 (2)采用跳频方式，避免了信道重复带来的同频干扰，保证了网络的正常通信；通过主机、从机同步管理机制，使主机、从机失步后能尽快恢复同步，从而使网络具有了自维护能力。 【附图说明】 图1为本专利技术中构建的无线通信网络系统图。 图2为本专利技术中主无线终端、从无线终端、无线终端A和无线终端B的电路结构框图。 图3为本专利技术中确定各级“点-多点”系统中主机和从机使用的跳频图案的流程图。 图4为本专利技术中的主机同步管理流程图。 图5为本专利技术中的从机同步管理流程图。 图6为本专利技术中双信道工作机制示意图。 图7为本专利技术中的正交跳频表。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作详细说明。 如图1至图7所示，用于户表集抄的低功耗无线通信网络系统的实现方法，包括 (I)构建无线通信网络系统(参见图1、图2):无线通信网络系统由三级通信路径固定的“点-多点”系统构成，包括主无线终端1、四个中继节点2以及六个从无线终端3，中继节点2由无线终端A和无线终端B通过有线连接构成，主无线终端1、从无线终端3、无线终端本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于户表集抄的低功耗无线通信网络系统的实现方法，其特征在于：包括构建无线通信网络系统：所述无线通信网络系统由多级通信路径固定的“点‑多点”系统构成，包括主无线终端（1）、多个中继节点（2）以及多个与户表终端（4）连接的从无线终端（3），所述中继节点（2）由无线终端A和无线终端B通过有线连接构成；所述主无线终端（1）、从无线终端（3）、无线终端A和无线终端B都包括MPU（5）以及与MPU连接的实时时钟（6）、主从开关（7）、低功耗存储器（8）、入网按键（9）、无线收发模块（10）和终端接口（11）；第一级“点‑多点”系统由作为主机的主无线终端（1）与作为从机的至少一个从无线终端（3）和作为从机的至少一个无线终端A构成，后续的各级“点‑多点”系统由作为主机的无线终端B与作为从机的至少一个从无线终端（3）和/或作为从机的至少一个无线终端A构成； 确定各级“点‑多点”系统中主机和从机使用的跳频图案：首先，将预先设定好的由跳频图案组号和跳频图案构成的正交跳频表存储在主无线终端、各个中继节点和各个从无线终端的低功耗存储器内，将各级“点‑多点”系统中主机的ID用作该“点‑多点”系统的系统ID，无论主机、从机均采用该系统ID确定跳频图案；其次，将可用频段分成交错的N组信道，根据系统ID，选择其中一个信道组group_num = sys_ID % N，并确定跳频图案组号schedule_num = sys_ID/N % (31+1)；然后，根据计算确定的跳频图案组号，从正交跳频表中选择与跳频图案组号对应的一组跳频图案；最后，判断上次保存的属于该组跳频图案中的某一个跳频图案号是否有效，如果有效，则读取该跳频图案号作为该“点‑多点”系统中主机、从机使用的跳频图案号，如果无效，则产生初始跳频图案号RF_frq_ptr=sys_ID%31作为该“点‑多点”系统中主机、从机使用的跳频图案号；实现各级“点‑多点”系统中主机和从机的跳频同步：其包括主机同步管理和从机同步管理；所述主机同步管理的过程为：设定24小时一次的实时时钟报警，待报警唤醒后，先按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为主机使用的跳频图案号，然后启动定时器计时T，而后进入低功耗睡眠，待定时时间到唤醒后，则发送包括时钟以及使用的跳频图案号的同步信息给从机，而后进入低功耗睡眠；如果主机收到其它“点‑多点”系统的信息唤醒后，则按照跳频图案中的跳频序列再跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为主机使用的跳频图案号，并向从机发送“跳频图案加1”指令，而后进入低功耗睡眠；所述从机同步管理的过程为：设定24小时一次的实时时钟报警，待报警唤醒后，先按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为从机使用的跳频图案号，然后启动定时器计时T*1.1+随机数，而后进入低功耗睡眠，在定时时间内如果接收到主机发送的同步信息唤醒，则更新时钟并停止定时器，而后进入低功耗睡眠，在定时时间到唤醒后如果未接收主机发送的同步信息，则按跳频图案中的跳频序列搜寻主机，直至接收到主机发送的同步信息，而后进入低功耗睡眠；如果从机接收到主机发送的“跳频图案加1”指令，则根据指令内容，按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为从机使用的跳频图案号，而后进入低功耗睡眠。...
【技术特征摘要】
1.一种用于户表集抄的低功耗无线通信网络系统的实现方法，其特征在于:包括 构建无线通信网络系统:所述无线通信网络系统由多级通信路径固定的“点-多点”系统构成，包括主无线终端(I)、多个中继节点(2)以及多个与户表终端(4)连接的从无线终端(3)，所述中继节点(2)由无线终端A和无线终端B通过有线连接构成；所述主无线终端(I)、从无线终端(3)、无线终端A和无线终端B都包括MPU (5)以及与MPU连接的实时时钟(6)、主从开关(7)、低功耗存储器(8)、入网按键(9)、无线收发模块(10)和终端接口(11)；第一级“点-多点”系统由作为主机的主无线终端(I)与作为从机的至少一个从无线终端(3)和作为从机的至少一个无线终端A构成，后续的各级“点-多点”系统由作为主机的无线终端B与作为从机的至少一个从无线终端(3)和/或作为从机的至少一个无线终端A构成； 确定各级“点-多点”系统中主机和从机使用的跳频图案:首先，将预先设定好的由跳频图案组号和跳频图案构成的正交跳频表存储在主无线终端、各个中继节点和各个从无线终端的低功耗存储器内，将各级“点-多点”系统中主机的ID用作该“点-多点”系统的系统ID，无论主机、从机均采用该系统ID确定跳频图案；其次，将可用频段分成交错的N组信道，根据系统ID,选择其中一个信道组group_num = sys_ID % N,并确定跳频图案组号schedule_num = sys_ID/N % (31+1);然后,根据计算确定的跳频图案组号,从正交跳频表中选择与跳频图案组号对应的一组跳频图案；最后，判断上次保存的属于该组跳频图案中的某一个跳频图案号是否有效，如果有效，则读取该跳频图案号作为该“点-多点”系统中主机、从机使用的跳频图案号，如果无效，则产生初始跳频图案号RF_frq_ptr=SyS_ID%31作为该“点-多点”系统中主机、从机使用的跳频图案号； 实现各级“点-多点”系统中主机和从机的跳频同步:其包括主机同步管理和从机同步管理；所述主机同步管理的过程为:设定24小时一次的实时时钟报警，待报警唤醒后，先按照跳频图案中的跳频序列跳至下一个跳频图案号，将该下一个跳频图案号作为主机使用的跳频图案号，然后启动定时器计时T，而后进入低功耗睡眠，待定时时间到唤醒后，则发送包括时钟以及使用的跳频图案号的...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐保寿，向方云，魏庆华，
申请(专利权)人：重庆智能水表集团有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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