CN107172654A - 一种Lora数据分析仪及数据分析方法 - Google Patents

一种Lora数据分析仪及数据分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种Lora数据分析仪及数据分析方法,属于数据处理领域。本发明Lora数据分析仪包括Lora数据收发器和数据处理终端,所述Lora数据收发器的输出端与数据处理终端输入端相连,其中,所述Lora数据收发器包若干组Lora收发单元和与所述Lora收发单元相连的第一中央处理器,所述Lora收发单元包括收发天线、Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片,所述Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片的参数能够通过数据处理终端设置,所述Lora收发单元能够覆盖所属区域支持的所有信道数与频点。本发明实现对Lora网络覆盖区域内的所有节点及网关收发的数据的捕获及分析。

Description

一种Lora数据分析仪及数据分析方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域,尤其涉及一种Lora数据分析仪,还涉及一种基于所述Lora数据分析仪的数据分析方法。
背景技术
当前,Lora技术的兴起,使Lora终端设备也逐渐普及,但是,现有的Lora技术开发及Lora设备调试也存在一些问题,主要有:
(1)当前还没有一种有效的Lora数据分析工具,这样给Lora设备维护人员及Lora技术开发人员对Lora设备进行调试时带来诸多不便;
(2)由于Lora采用跳频技术,想空中截获具体某个设备收发的数据存在很大的困难。
发明内容
为解决现有技术中的问题,本发明提供一种Lora数据分析仪,还提供了一种基于所述Lora数据分析仪的数据分析方法。
本发明Lora数据分析仪包括Lora数据收发器和数据处理终端,所述Lora数据收发器的输出端与数据处理终端输入端相连,其中,所述Lora数据收发器包若干组Lora收发单元和与所述Lora收发单元相连的第一中央处理器,所述Lora收发单元包括收发天线、Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片,所述Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片的参数能够通过数据处理终端设置,所述Lora收发单元能够覆盖所属区域支持的所有信道数与频点。
本发明作进一步改进,所述Lora数据收发器还包括SPI转接口,若干组Lora收发单元分别通过SPI转接口与第一中央处理器相连。
本发明作进一步改进,所述每组Lora收发单元包括一根收发天线、一片Lora数字基带芯片和两片Lora RF收发芯片。
本发明作进一步改进,所述Lora数字基带芯片能够捕获8个信道的数据,所述LoraRF收发芯片能够接收4个频点的数据。
本发明作进一步改进,所述数据处理终端包括显示屏、第二中央处理器和控制部件,所述第二中央处理器分别与显示屏和控制部件相连。
本发明作进一步改进,所述数据处理终端包括PC、手机、平板、控制设备中的一种或多种。
本发明还提供了一种基于所述Lora数据分析仪的数据分析方法,包括如下步骤:
S1:Lora数据收发器接收Lora网关或节点的数据;
S2:Lora数据收发器计算Lora通信的性能参数,连同数据一并发送给数据处理终端;
S3:数据处理终端接收到数据后,对数据进行解析,并按照设置的协议格式显示。
本发明作进一步改进,在步骤S1和步骤S2中,所述Lora数据收发器的处理过程包括:
A1:上电后,系统初始化;
A2:按照实际需求设置Lora收发单元的Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片参数;
A3:侦听每个Lora收发单元的所有通道,接收数据;
A4:接收到数据后,获取或计算Lora通信的性能参数;
A5:如果与数据处理终端已连接并准备就绪,将数据及获取或计算Lora通信的性能参数一并发送给数据处理终端。
本发明作进一步改进,在步骤S3中,数据处理终端处理过程包括:
S31:数据处理终端就绪;
S32:判断是否检测到Lora数据收发器连接,如果是,安装设备驱动;
S33:判断数据处理终端软件是否开启,如果是,用户设置功能,如果否,返回执行步骤S32;
S34:打开Lora数据收发器的通信接口,如果打开成功,接收Lora数据收发器发送的数据;
S35:判断是否设置LoRaWAN协议,如果否,按自定义格式显示。
本发明作进一步改进,还包括步骤:
S36:判断是否设置通信密钥,如果是,根据通信密钥进行数据解密然后执行下一步,如果否,直接执行下一步;
S37:判断是否设置过滤规则,如果是,按照过滤规则显示,如果否,按照协议规则显示;
S38:数据统计与绘图。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:实现对Lora网络覆盖区域内的所有节点及网关收发的数据的捕获及分析;本发明工具给Lora节点、网关设备维护人员及Lora技术开发人员对Lora设备进行调试时带来了很大的方便,同时解决因为Lora采用跳频技术而难以截获具体某个设备收发的数据的困难,且Lora接收器与数据处理终端采用通用接口通信,具有可移动、便携式特性。
附图说明
图1为本发明布局框架图;
图2为本发明结构示意图;
图3为本发明方法流程图;
图4为Lora数据收发器处理方法流程图;
图5为数据处理终端软件功能框架;
图6为数据处理终端处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示,本发明Lora数据分析仪包括Lora数据收发器和数据处理终端,所述Lora数据收发器的输出端与数据处理终端输入端相连,所述Lora数据收发器接收Lora网关或者终端Lora节点的数据,然后将数据发送给数据处理终端进行相应处理。本例的Lora数据收发器和数据处理终端通过USB相连。
能实时获取Lora网关或者终端Lora节点的数据并分析,给Lora节点、网关设备维护人员及Lora技术开发人员对Lora设备进行调试时带来了很大的方便。
如图2所述,本发明的Lora数据收发器包若干组Lora收发单元和与所述Lora收发单元相连的第一中央处理器,所述Lora收发单元包括收发天线、Lora数字基带芯片和LoraRF收发芯片及外围电路,所述Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片的参数能够通过数据处理终端设置,所述Lora收发单元能够覆盖所属区域支持的所有信道数与频点。
本例的Lora数据收发器还包括SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)转接口,若干组Lora收发单元分别通过SPI转接口与第一中央处理器相连。所述每组Lora收发单元包括一根收发天线、一片Lora数字基带芯片和两片Lora RF(射频)收发芯片。本例的Lora数字基带芯片与Lora RF收发芯片同样通过SPI接口相连。通用数据接口,有利于安装部署,具有可移动、便携式特性。
本例的一片Lora数字基带芯片可以同时处理8通道的数据,每片Lora RF收发芯片设置4个接收频点,具体可由用户按需求配置,不同国家区域可能使用不同的频段,采用不同的频段可能需要不同的硬件参数,实际与所处区域采用的频段相关。
作为本发明的一个实施例,本例的Lora数据收发器包括8组Lora收发单元,其中,包括八片Lora数字基带芯片最多能捕获64个信道上的数据,八片Lora RF收发芯片能够接收64个频点的数据。本发明能够1、实现对Lora网络覆盖区域内的所有节点及网关收发的各类型数据的捕获及分析,解决因为Lora采用跳频技术而难以截获具体某个设备收发的数据的困难。
本例的Lora数字基带芯片可以是SX1301或SX1308等SX13xx系列芯片,Lora RF收发芯片可以是SX1255或SX1257等SX125x系列芯片。第一中央处理器可以是高性能的MCU、DSP(数字信号处理器)、FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)或多核处理器。SPI转接口可以是USB转SPI或直接连接到中央处理器的SPI等。数据处理终端可以是PC或手机、平板,及其它由LCD、第二中央处理器与相应控制部件构成的设备。
如图3所示,本发明的数据处理方法包括如下步骤:
S1:Lora数据收发器接收Lora网关或节点的数据;
S2:Lora数据收发器计算Lora通信的性能参数,连同数据一并发送给数据处理终端;
S3:数据处理终端接收到数据后,对数据进行解析,并按照设置的协议格式显示。
具体地,如图4所示,作为本发明的一个实施例,所述Lora数据收发器的处理过程包括:
A1:上电后,系统初始化;初始化SPI及生成USB HID(Human Interface Device,人机接口设备)设备,然后打开并初始化SX1301或SX1308等SX13xx系列数字基带芯片(简称SX13xx)及SX1255或SX1257等Lora RF收发芯片(简称SX125x)。
A2:按照实际需求设置Lora收发单元的Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片参数;
A3:初始化及设置完成后,侦听每个Lora收发单元的所有通道,接收数据;
A4:接收到数据后,获取或计算RSSI(Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示)、SNR(信噪比)等Lora通信的性能参数;
A5:如果与数据处理终端已连接并准备就绪,将数据及获取或计算Lora通信的性能参数一并发送给数据处理终端。
本例数据处理终端的软件框架主要有协议类型选项,支持自定义协议及LoRaWAN协议,其中自定义协议可自行定义字段名称及各字段所占的字节数;LoRaWAN协议包含通信秘钥设置、消息过滤设置、数据统计及绘图等,通信秘钥的设置参数有AppKey(应用秘钥)、NwkSKey(网络会话秘钥)、AppSKey(应用会话秘钥),如图5所示。LoRaWAN协议包含的字段有:时间、DevEUI(终端设备ID)、DevAddr(终端设备地址)、AppEUI(应用ID)、信道、频点、带宽、SF(扩频因子)、SNR(信噪比)、RSSI(接收信号强度)、消息类型、FCnt(帧计数器)、FPort(端口字段)、FCtrl(帧控制)、FOpts(帧选项)、帧长、数据内容。
如图6所示,在步骤S3中,数据处理终端处理过程包括:
S31:数据处理终端就绪;
S32:系统检测到Lora收发器的USB HID设备后安装设备驱动;
S33:判断数据处理终端软件是否开启,如果是,用户可按需要进行功能设置,如果否,返回执行步骤S32;
S34:软件自动检测并打开Lora接收器的USB HID设备,若打开失败,提示设备异常,若成功则侦听USB数据;
S35:接收到数据后,判断是否设置LoRaWAN协议,如果否,按自定义格式显示,如果是,执行下一步;
S36:判断是否设置通信密钥,如果是,根据通信密钥进行数据解密然后执行下一步,如果否,直接执行下一步;
S37:判断是否设置过滤规则,如果是,按照过滤规则显示,如果否,按照LoRaWAN协议规则显示;
S38:数据统计与绘图,用于进行数据分析。
本发明采用8个Lora接收单元与数据处理终端结合,实现对Lora网络覆盖区域内的所有节点及网关收发的数据的捕获及分析。该Lora数据分析工具给Lora节点、网关设备维护人员及Lora技术开发人员对Lora设备进行调试时带来了很大的方便,同时解决因为Lora采用跳频技术而难以截获具体某个设备收发的数据的困难。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式,并非以此限定本发明的具体实施范围,本发明的范围包括并不限于本具体实施方式,凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种Lora数据分析仪,其特征在于:包括Lora数据收发器和数据处理终端,所述Lora数据收发器的输出端与数据处理终端输入端相连,其中,所述Lora数据收发器包若干组Lora收发单元和与所述Lora收发单元相连的第一中央处理器,所述Lora收发单元包括收发天线、Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片,所述Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片的参数能够通过数据处理终端设置,所述Lora收发单元能够覆盖所属区域支持的所有信道数与频点。
2.根据权利要求1所述的Lora数据分析仪,其特征在于:所述Lora数据收发器还包括SPI转接口,若干组Lora收发单元分别通过SPI转接口与第一中央处理器相连。
3.根据权利要求2所述的Lora数据分析仪,其特征在于:所述每组Lora收发单元包括一根收发天线、一片Lora数字基带芯片和两片Lora RF收发芯片。
4.根据权利要求3所述的Lora数据分析仪,其特征在于:所述Lora数字基带芯片能够捕获8个信道的数据,所述Lora RF收发芯片能够接收4个频点的数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的Lora数据分析仪,其特征在于:所述数据处理终端包括显示屏、第二中央处理器和控制部件,所述第二中央处理器分别与显示屏和控制部件相连。
6.根据权利要求5所述的Lora数据分析仪,其特征在于:所述数据处理终端包括PC、手机、平板、控制设备中的一种或多种。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述Lora数据分析仪的数据分析方法,其特征在于包括如下步骤:
S1:Lora数据收发器接收Lora网关或节点的数据;
S2:Lora数据收发器计算Lora通信的性能参数,连同数据一并发送给数据处理终端;
S3:数据处理终端接收到数据后,对数据进行解析,并按照设置的协议格式显示。
8.根据权利要求7所述的数据分析方法,其特征在于:在步骤S1和步骤S2中,所述Lora数据收发器的处理过程包括:
A1:上电后,系统初始化;
A2:按照实际需求设置Lora收发单元的Lora数字基带芯片和Lora RF收发芯片参数;
A3:侦听每个Lora收发单元的所有通道,接收数据;
A4:接收到数据后,获取或计算Lora通信的性能参数;
A5:如果与数据处理终端已连接并准备就绪,将数据及获取或计算Lora通信的性能参数一并发送给数据处理终端。
9.根据权利要求7所述的数据分析方法,其特征在于:在步骤S3中,数据处理终端处理过程包括:
S31:数据处理终端就绪;
S32:判断是否检测到Lora数据收发器连接,如果是,安装设备驱动;
S33:判断数据处理终端软件是否开启,如果是,用户设置功能,如果否,返回执行步骤S32;
S34:打开Lora数据收发器的通信接口,如果打开成功,接收Lora数据收发器发送的数据;
S35:判断是否设置LoRaWAN协议,如果否,按自定义格式显示。
10.根据权利要求9所述的数据分析方法,其特征在于还包括步骤:
S36:判断是否设置通信密钥,如果是,根据通信密钥进行数据解密然后执行下一步,如果否,直接执行下一步;
S37:判断是否设置过滤规则,如果是,按照过滤规则显示,如果否,按照协议规则显示;
S38:数据统计与绘图。
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GR01 Patent grant
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