CN104700589B - 多个无线火情系统的共存的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多个无线火情系统的共存的方法。一种方法和装置，包含以下步骤：检测安全系统的其它干扰无线网关、其跳频图案、其相对于时间参考的相位以及相对于时间参考的停留时间；选择信道集合和操作相位以用于使用基于检测到的跳频图案、其它无线网关的相位和停留时间的跳频、相对于时间参考与多个传感器进行通信；与所述多个传感器进行通信且周期性地比较其操作相位与其它干扰无线网关的相位；以及基于与其它干扰无线网关的相位的比较来调整其相位。

Description

多个无线火情系统的共存的方法

技术领域

本领域涉及火情检测系统，并更特别地涉及无线火情检测系统。

背景技术

火情检测系统是众所周知的。这样的系统通常基于分布在受保护的区域周围的一个或多个火情检测器（例如，烟雾检测器、一氧化碳检测器等）的使用。当激活检测器时，本地可听警报可以被激活以向居住者警告威胁。

在大多数情况下，火情检测器耦合到本地控制面板，本地控制面板针对麻烦的指示或针对火情的指示来监视火情检测器的状态。除了激活本地可听火情警报之外，本地控制面板还可以向中央监视站发送火情消息。中央监视站继而可以召集本地消防部门。

火情检测系统中的最近改进包括在本地控制面板和每个火情检测器中使用无线射频收发器。这已经显著降低这样的系统的安装成本。

当激活这样的系统时，火情检测器使用某个注册协议向控制面板注册其存在。一旦被注册，每个火情检测器周期性地向面板提供状态报告。

虽然这样的系统运行良好，但它们在由于相互干扰而能够使用的火情检测器的数量上受限制。因为火情检测的重要性，存在对减小大型系统中的干扰的更好方法的需要。

附图说明

图1描绘了根据图示实施例总体示出的安全系统；

图2描绘了图1的系统的网关和传感器；

图3描绘了可被图1的系统使用的信道规划；以及

图4描绘了可被图1的系统使用的可替换的信道规划。

具体实施方式

虽然实施例可以采取许多不同的形式，但在理解到本公开应被视为其原理的例证以及实践该原理的最佳模式的情况下，在附图中示出并将在本文中详细描述其特定实施例。并非意图受限于所图示的特定实施例。

图1描绘了根据图示实施例总体示出的用于保护受保护的区域12的安全系统10。安全系统可以包括多个传感器14、16，其分布遍及受保护的区域并被用于检测受保护的区域内对安全性和安全的多个不同威胁（例如，火情、天然气、盗窃等）中的任一个。传感器中的至少一些可以是火情检测传感器（例如，烟雾、热量等）。一些其它传感器可以是被放置在门和/或窗上的限位开关，其检测诸如入侵者之类的物理威胁。另外其它传感器可以是检测对健康的威胁的环境检测器（例如，天然气、一氧化碳等）。

传感器可以由控制面板18经由多个射频网关（网关）20监视。在这点上，每个网关具有包围受保护的区域的射频覆盖区域22、24、26。例如，射频覆盖区域可以被表示为表示距网关的距离的绕网关的圆形，其中在相应网关20和每个传感器之间可以可靠地交换射频信号28、30。

为了确保在网关和传感器之间射频信号的可靠交换，必须将网关放置在导致相邻网关的射频覆盖区域中相当大的重叠32的位置中。该覆盖重叠可以引起在相同频率上交换信号的相邻网关之间以及在去往和来自重叠区域中的传感器的信号可能未被可靠地接收的位置处的射频干扰。

为了减小网关之间的干扰，系统10包含了多种技术，这些技术避免了相邻网关同时使用相同的频率。这些技术之一包括跳频的使用。

图2描绘了网关20之一和传感器14、16之一。在每个网关、每个传感器和控制面板内包括了提供下述功能的控制电路。控制电路可以包括一个或多个处理器装置（处理器）34、36，其均在从非临时性计算机可读介质（存储器）42加载的一个或多个计算机程序38、40的控制下操作。如本文所使用的，对程序步骤的引用也是对执行了该程序步骤的处理器的引用。

在网关和传感器的存储器内包括了操作频率的一个或多个列表44、46。如下所讨论的，所述频率被使用以便建立和维护每个传感器和相应网关之间的通信。

在激活系统时，传感器均可以监视最近的网关并向最近的网关注册。在这点上，网关可以从存储器中选择频率列表并在跳到该列表中的下一个频率之前在每个频率上发射注册邀请消息。可替换地，网关可以在从列表之一选择的注册频率上发射射频信标。传感器可以针对来自附近网关的信标或注册消息进行扫描，并通过发射注册消息经由最近的网关进行注册。如果网关接收到消息，则网关内的设置传感器可以将注册肯定应答消息发射回到标识要被传感器在与网关通信时使用的传输参数集合（包括频率）的传感器。如果最近的网关未响应，则传感器可以向下一个最近的网关发射注册消息。如果该网关接收到消息，则下一个最近的网关可以通过用注册消息和传输参数集合进行响应来注册传感器。

一旦注册阶段完成，网关就可以针对其它附近的网关进行扫描。如果未检测到附近的网关，则网关可以随机选择跳频序列，并将频率列表的标识符（标识跳频序列）发射到向网关注册的每个传感器。传感器可以调谐到随机生成的跳频序列中的每个频率并开始在该基础上与网关进行通信。网关还可以以预定的时间间隔将其通信参数（例如，时间、跳频（FH）序列等）作为FH信道使用消息发射到其它网关。

如果检测到附近（潜在地干扰）的网关，则进行检测的网关的信道使用处理器等待来自附近网关的FH信道使用消息或者可以继续测量检测到的网关的通信参数集合。在这点上，进行检测的网关可以恢复或确定跳频（FH）图案、FH相位和与每个邻近网关或网络的停留时间关系。检测到的网关的相位可以是在从测量网关的超帧的开始的偏移方面测量的。在这点上，偏移可以是测量网关的超帧的开始和检测到的网关的通信序列的开始之间的时间。类似地，持续时间可以是在绝对时间方面测量的或者可以是通过确定检测到的网关的通信序列相对于测量网关的超帧的开始和结束时间来测量的。

应该注意的是，检测干扰网关的信道使用处理器可以位于向进行检测的网关注册的传感器中。以这种方式，可以在网关之间的重叠区域中测量检测到的网关的通信参数。

随着每个附近网关被检测到，该网关的通信参数被保存在测量网关的存储器中的相应文件48、50中。一旦已经测量到每个邻近网关的参数，测量网关可以选择非干扰通信参数集合以与由测量网关注册的传感器一起使用作为其自身的通信序列的一部分。

在一个图示实施例下，每个网关和关联的传感器通过维持网关之间的同步性并通过偏移操作频率列表内的每个网关的开始点来避免通过使用相同（公共）跳频图案的干扰。例如，重叠空间中的每个网关使用唯一种子值，该唯一种子值确定它将在任何所定义的时间段处使用的信道。种子值的概念表示以其它方式定义跳频图案的从公共列表中的被跳的频率的列表的开始的偏移。在该情况下，每个重叠网关使用从列表的开始的不同的种子值（或偏移）。

实际上，种子值表示网关之间的相位差。测量网关测量每个邻近网关从公共时间参考的相位偏移。从邻居网关的相位，测量网关确定其自身相位的值（种子值），该值将不与其邻居的传输干扰。

测量网关可以将种子值保存在其自身的通信参数集合内，所述通信参数集合被保存在文件48、50内。测量网关还可以将通信信道更新发送到向测量网关注册的传感器。

通常，文件48、50内的通信参数定义用于任一个网关和向网关注册的传感器之间的通信的帧和超帧。在超帧的至少一些帧内，至少一个时隙可以被分配给每个传感器以用于从传感器到网关的消息。至少一个其它时隙可以被分配用于从网关到每个传感器的通信。

被分配用于测量网关和注册的传感器之间的通信的时隙可以是邻接序列，并可以一起定义网关的停留时间。邻接序列外的帧和超帧的部分可以被网关用来维护通信环境（例如，同步性）。例如，在邻接序列外的帧和超帧的部分期间，网关的测量处理器可以周期性地检测邻居网关的相位。如果检测到与先前相位测量的任何差异，则网关内的同步性处理器可以调整其帧和超帧的相位以适应那些差异。

在另一个实施例中，网关可以使用被保存在存储器内的两个不同频率集合（例如，A和B）。在该情况下，网关和传感器以预定时间间隔在这两个集合的使用之间进行交替以改进通信环境的可靠性。

在该实施例下，网关内的信道选择处理器可以通过预先选择跳频序列来设置跳频序列以供网关使用。处理器可以首先从集合A中选择一个信道并从该集合中移除它。接下来，处理器可以从集合B中选择一个信道并从该集合中移除它。该过程可以重复直到这两个集合都为空。

在从这两个集合都选择信道之后，可以由集合A:{0,12}、集合B:{13,25}来定义跳频上下文，其中集合A包括从0到12的连续或非连续信道集合，并且集合B包括从13到25的连续或非连续信道集合。作为更具体示例，FH图案可以由{{7,14}, {12,22}, {10,24}, {11,19}, {4,15}, {6,21}, {9,13}, {5,18}, {0,20}, {2,23}, {3,17}, {8,25}, {1,16}}来定义。在该情况下，第一个值是来自A集合的信道，并且第二个值是来自B集合的信道。在该示例中，为了更好的抗扰度（noise immunity）（例如，针对步话机等）完成集合A和B之间的信道使用的交错。

交错的集合可以在具有不同超帧持续时间和停留的网关之间使用。这两个集合以及针对这些集合的信道的随机选择允许跳频序列独立于停留长度。

由系统对活动频率对A、B的切换以固定的时间间隔发生。在该情况下，超帧不应该是频率切换间隔乘以频率对的数目的倍数，或者网关间消息将出现在相同的信道上。

图3描绘了使用该方法的跳频规划。在该情况下，第一网络N1（例如，网关号1）开始于种子零。类似地，第二网络N2（例如，网关号2）开始于种子3，第三网络N3（例如，网关号3）开始于种子6，并且第四网络N4（例如，网关号4）开始于种子4。

在该示例中，信道对切换间隔可以是大约一秒。同步误差容限（例如，信道对切换间隔乘以种子间距）将是大约两秒，导致大约55小时的所需典型重新同步时间段和大约27小时的最差情况重新同步时间段。如果信道对切换间隔是400毫秒（ms），则同步误差容限将大约为800ms，导致大约22小时的所需典型重新同步时间段和大约11小时的最差情况重新同步时间段。类似地，如果信道对切换间隔为850ms，则同步误差容限将是大约1700ms，导致大约47小时的所需典型重新同步时间段和大约23小时的最差情况重新同步时间段。

在到目前为止提供的示例下，在网关之间需要同步。这可以经由基于邻近网关的相位或每个网关到相同时基的同步的周期性测量和重新调整而实现。在该情况下，同步在时域中是必要的以确保种子是一致的，即，在恰当的时间处挑选恰当的频率。种子选择和同步被需要以确保跳频序列不冲突。

在跳频序列A和B之间进行切换的情况下，可以调整传感器的唤醒状态以使得甚至当不存在活动的请求或未决响应时，传感器也能够切换信道。此外，可以调整超帧以允许用于信道切换的周期性静默阶段。

一旦被选择，切换处理器就可以被用于确保信道的相等使用率。切换处理器可以确定在集合A和B之间进行频率切换的最优时段，以允许更高的同步灵活性而同时平衡FCC需求和可能的最差情况性能。

通常，同步可以基于主时钟。在启动期间完成注册阶段的网关将查找其它已建立的网关并使用已建立的网关的标识符的相对值来确定同步的优先级。例如，当启动网关检测到两个独立的已建立网关时，启动网关将确定两个已建立网关是分别同步的还是被同步到相同主时钟。如果它们未被同步到相同主时钟，则启动网关将发送同步中断命令到具有更大相对标识符的已建立网关（和任何其它类似定位的已建立网关）。一旦启动网关发送该命令，它就会自身同步到具有最低相对标识符的已建立网关。其它已建立网关的责任将是接收同步中断命令以继而将同步中断命令发送到被同步到该已建立网关的任何其它已建立网关。

上面讨论的仲裁逻辑的使用的优先级（例如，种子位置的分配）也可以基于已建立网关的标识符的相对值。例如，具有网关标识符的最低相对值的已建立网关将在执行仲裁逻辑和向其它网关提供仲裁结果方面具有较高优先级。在启动网关未能检测到任何其它已建立网关的情况下，这是尤其成立的。

在这点上，启动网关将请求另一个已建立且经同步的网关来向启动网关提供仲裁结果，或者启动网关可以简单地采用尚未被已建立且经同步的网关使用的下一个自由种子。启动网关可以或可以不向其邻近的已建立网关告知该种子的采用。然而，在多于三个邻近的经同步的网关的情况下，可能需要通知该采用。

如果多于两个已建立网关针对仲裁逻辑的使用中的优先级而竞争，则具有最低值标识符的两个网络或者已经开始仲裁过程的两个已建立网关将首先完成该过程并请求其它邻近网关等待并继续使用跳频的随机过程。在该过程中冲突的情况下，具有标识符的最低值的网关将占优势。

在另一个实施例下，可以使用多个FH图案。在该实施例中，重叠空间中的每个网关系统可以使用部分地基于上述方案的唯一FH图案。在该示例中，信道的成对使用（在上文的示例中描述）被使用。差异在于：虽然所有图案中的对（A和B）中的第一信道与上文示例相同，但第二信道是正交的。在该示例中，网关之间的同步被用来确保网关网络在非干扰的基础上协调FH图案的使用。上述示例的所有其它方面保持相同。

更详细地，两个频率集合A和B被用于更好的抗扰度。选择处理器从集合A中挑选一个信道并将其从该集合中移除。处理器从集合B中挑选一个信道并将其从该集合中移除。该过程重复，直到集合为空。以该方式，每个网关的选择处理器创建在网关之间不同的多个图案。

作为更具体示例，FH图案可以包括集合A和B（集合A:{0,12}，集合B:{12,25}）。FH图案可以由{{7,14}, {12,22}, {10,24}, {11,19}, {4,15}, {6,21}, {9,13}, {5,18},{0,20}, {2,23}, {3,17}, {8,25}, {1,16}}定义。如上所述，第一个值是来自A集合的信道，并且第二个值是来自B集合的信道。在该情况下，为了更好的抗扰度（例如，针对步话机等）完成集合A和B之间的信道使用的交错。

图4示出该实施例的示例。如所示，所述对的主（第一）信道是相同的，辅信道是正交的。经由在前述实施例中讨论的种子而进行的偏移被用来避免冲突。

上述实施例允许网关网络在不影响彼此的通信的情况下共存。然而，当同步丢失或不发生时，显著的分组丢失的问题可能仍然存在。对该问题的一个解决方案是：首先使用随机化的FH图案，且然后仅当检测到邻近的网络时才移动到经同步的公共或混合FH图案（如上所述）。

在又一个实施例中，（上述示例的）网关系统之间的同步可以被用在替换方案中。在该实施例下，每个网关可以被提供有包括若干FH图案的随机化频率列表。可替换地，随机化处理器可以针对每个网关生成单独的随机化频率列表。在该实施例中，每个网关独立地使用其自身的随机生成的FH列表。

在使用期间，每个网关针对邻近的网关网络进行扫描。如果检测到邻近网络，则网关移动到上述示例中讨论的同步过程（和FH规划）之一。如果在后续扫描中，（再次）未检测到邻居，则网关回退到该实施例的随机化FH规划。

该实施例提供了多个优势。它降低了当同步失败或尚未发生时显著冲突的风险（例如，邻近网关网络正在被委托，并且范围内的设备尚未加入网络以报告对重叠的检测）。该实施例不需要特殊开销，除非检测到邻近的网关网络。该实施例在将部署具有单个网关的系统的大多数情况下运行良好。可以执行周期性扫描以包括关于同步丢失时间界限上的缓冲，以便允许网络当未检测到其它网关网络时移动到随机化方案。

通常，系统包含了包括以下步骤的方法：安全系统的无线网关的处理器检测安全系统的其它干扰无线网关、其跳频图案、其相对于时间参考的相位以及相对于时间参考的停留时间；无线网关的处理器选择信道集合和操作相位以用于使用基于检测到的跳频图案、其它无线网关的相位和停留时间的跳频、相对于时间参考与多个传感器进行通信；无线网关的处理器与所述多个传感器进行通信且周期性地将其操作相位与其它干扰无线网关的相位进行比较；以及无线网关的处理器基于与其它干扰无线网关的相位的比较来调整其相位。

可替换地，所述系统可以包括：安全系统；多个传感器，检测安全系统的受保护的区域内的威胁；多个网关，每个提供安全系统与所述多个传感器中的至少一个之间的无线连接；检测安全系统的其它干扰无线网关、其跳频图案、其相对于时间参考的相位以及相对于时间参考的停留时间的所述多个网关中的无线网关的处理器；选择信道集合和操作相位以用于使用基于检测到的跳频图案、其它无线网关的相位和停留时间的跳频、相对于时间参考与所述多个传感器中的至少一些进行通信的所述无线网关的处理器；与所述多个传感器进行通信且周期性地将其操作相位与其它干扰无线网关的相位进行比较的所述无线网关的处理器；以及基于与其它干扰无线网关的相位的比较调整其相位的所述无线网关的处理器。

作为又一个替换方案，所述系统可以包括：安全系统，所述安全系统保护受保护的区域；多个传感器，其检测安全系统的受保护的区域内的威胁；多个网关，每个具有射频覆盖区域；注册所述多个传感器中的至少一个以通过网关与安全系统进行通信的所述多个网关中的每一个的处理器；检测具有重叠的射频覆盖区域的安全系统的其它干扰无线网关、其跳频图案、其相对于时间参考的相位和相对于时间参考的停留时间的所述多个网关中的每一个的处理器；选择信道集合和操作相位以用于使用基于检测到的跳频图案、其它无线网关的相位和停留时间的跳频、相对于时间参考与网关的所述多个传感器中的所述至少一个进行通信的所述多个无线网关中的每一个的处理器；周期性地将其跳频图案的操作相位与其它干扰无线网关的相位进行比较的所述多个无线网关中的每一个的处理器；以及基于与其它干扰无线网关的相位的比较调整网关的相位以避免干扰的所述无线网关中的每一个的处理器，其中所述多个网关中的每一个独立于任何其它无线网关进行操作以避免网关之间的相互干扰。

从前文中，将观察到，可以在不背离其精神和范围的情况下实施许多变形和修改。应该理解的是，并非意图或不应推断出关于本文所说明的特定装置的限制。当然，意图在于由随附权利要求覆盖落入权利要求的范围内的所有这样的修改。

Claims (16)

1.一种用于促进多个无线火情系统的共存的方法，包括：

安全系统的第一无线网关的处理器检测安全系统的其它干扰无线网关、所述其它干扰无线网关中的每一个的相应跳频图案、所述其它干扰无线网关中的每一个相对于时间参考的相应相位以及所述其它干扰无线网关中的每一个相对于时间参考的相应停留时间；

所述第一无线网关的处理器选择第一信道集合和操作相位以用于使用基于所述其它干扰无线网关中的每一个的相应跳频图案、所述其它干扰无线网关中的每一个的相应相位和所述其它干扰无线网关中的每一个的相应停留时间的跳频、相对于时间参考与多个传感器进行通信；

所述第一无线网关的处理器与所述多个传感器进行通信且周期性地将所述操作相位与所述其它干扰无线网关中的每一个的相应相位进行比较；以及

所述第一无线网关的处理器基于所述操作相位与其它干扰无线网关中的每一个的相应相位的比较来调整所述操作相位以避免干扰。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：所述第一无线网关发布所述第一信道集合和所述操作相位。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：所述第一无线网关和所述其它干扰无线网关之间的重叠区域中的所述多个传感器中的至少一些检测来自其它干扰无线网关的信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信道集合被随机化。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：检测正在干扰所述被随机化的第一信道集合的至少一个信道的其它干扰无线网关中的一个。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：当检测到所述其它干扰无线网关中的一个时按种子值使所述被随机化的第一信道集合偏移。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

选择第二信道集合；并且

在所述第一信道集合和所述第二信道集合的个体信道之间进行切换。

8.一种共存多个无线火情系统的装置，包括：

安全系统；

多个传感器，检测安全系统的受保护的区域内的威胁；

第一网关，提供安全系统与所述多个传感器中的至少一个之间的无线连接；以及

检测安全系统的其它干扰无线网关、所述其它干扰无线网关中的每一个的相应跳频图案、所述其它干扰无线网关中的每一个的相对于时间参考的相应相位以及所述其它干扰无线网关中的每一个的相对于时间参考的相应停留时间的所述第一网关的处理器，

其中所述第一网关的处理器选择第一信道集合和操作相位以用于使用基于所述其它干扰无线网关中的每一个的相应跳频图案、所述其它干扰无线网关中的每一个的相应相位和所述其它干扰无线网关中的每一个的相应停留时间的跳频、相对于时间参考与所述多个传感器中的至少一个进行通信，

其中所述第一网关的处理器与所述多个传感器中的至少一个进行通信且周期性地将所述操作相位与其它干扰无线网关中的每一个的相应相位进行比较，以及

其中所述第一网关的处理器基于所述操作相位与其它干扰无线网关中的每一个的相应相位的比较调整所述操作相位以避免干扰。

9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：所述第一网关的收发器，其周期性地发布所述第一信道集合和所述操作相位。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一网关和其它干扰无线网关之间的重叠区域中的所述多个传感器中的至少一些检测来自其它干扰无线网关的信号。

11.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一信道集合被随机化。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一网关的处理器检测正在干扰所述被随机化的第一信道集合的至少一个信道的其它干扰无线网关中的一个。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一网关的处理器当检测到所述其它干扰无线网关中的一个时按种子值使所述被随机化的第一信道集合偏移。

14.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一网关的处理器选择第二信道集合并在所述第一信道集合和所述第二信道集合的个体信道之间进行切换。

15.一种共存多个无线火情系统的装置，包括：

安全系统，其保护受保护的区域；

多个传感器，其检测所述受保护的区域内的威胁；

多个网关，其中所述多个网关中的每一个包括相应射频覆盖区域；以及

注册所述多个传感器中的至少一个以与安全系统进行通信的所述多个网关中的每一个的相应处理器，

其中所述多个网关中的每一个的相应处理器检测所述多个网关中的干扰网关、所述多个网关中的干扰网关中的每一个的相应跳频图案、所述多个网关中的干扰网关中的每一个的相对于时间参考的相应相位以及所述多个网关中的干扰网关中的每一个的相对于时间参考的相应停留时间；

其中所述多个网关中的每一个的相应处理器选择用于所述多个网关中的对应的一个的相应信道集合和相应操作相位以使用基于所述多个网关中的干扰网关中的每一个的相应跳频图案、所述多个网关中的干扰网关中的每一个的相应相位和所述多个网关中的干扰网关中的每一个的相应停留时间的跳频、相对于时间参考与所述多个传感器中的所述至少一个进行通信，

其中所述多个网关中的每一个的相应处理器周期性地将用于所述多个网关中的对应的一个的相应操作相位与所述多个网关中的干扰网关中每一个的相应相位进行比较，

其中所述多个网关中的每一个的相应处理器基于所述多个网关中的对应的一个的相应操作相位与所述多个网关中的干扰网关中每一个的相应相位的比较调整所述多个网关中的对应的一个的相应操作相位以避免干扰，并且

其中所述多个网关中的每一个独立于所述多个网关中的任何其它网关进行操作以避免所述多个网关之间的干扰。

16.根据权利要求15所述的装置，进一步包括：所述多个网关中的每一个的相应收发器，其无线发布用于所述多个网关中的对应的一个的相应信道集合和相应操作相位。