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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