CN111431559A - 一种物联网唤醒、数据传输装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的物联网唤醒、数据传输装置，包括唤醒发射单元和唤醒接收单元，唤醒发射单元和唤醒接收单元无线连接，唤醒发射单元采用广播方式发送激活信号，唤醒接收单元接收到激活信号后，对激活信号进行解码并判断激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则唤醒数据采集设备和发射机。此外，本发明还提出了一种物联网唤醒、数据传输方法。这样，唤醒接收单元可以通过电池供电进行长时间工作，同时唤醒接收单元可以在高速运动下进行远距离发送数据。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网唤醒、数据传输装置及方法。
背景技术
无源射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。
无源无线射频识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。根据通信距离，可分为近场和远场，为此读/写设备(Reader)和电子标签(Tag)之间的数据交换方式也对应地被分为负载调制和反向散射调制。
无源RFID应用常见有三个频段LF、HF、UHF。LF(低频125KHz)、HF(高频13.56MHz)主要利用电磁波的磁场传递能量和通信，Reader与Tag相当于变压器主次级关系。Reader通过磁场向Tag传递能量发送信息，Tag通过改变磁场负载向Reader回复信号。实际上Tag改变的是变压器次级(secondary winding)的负载，Reader监测主级(primary winding)负载变化即可得到Tag回复的信号。该系统采用类似变压器方案，决定了它的工作距离限于磁场范围。工作距离与天线线圈尺寸成正比。
无源UHF RFID是目前应用最广泛，市场份额最大的RFID品类。它工作在900MHz超高频段，主要利用电磁波的电场传递能量和通信。由于远距离特性，以及超高频段的带宽优势，Reader能够与多Tag同时工作。仓储物流行业应用最为广泛，如无人超市收银、迪卡侬的收银。
由于电场指向性较磁场弱，到达Tag的能量非常微弱。通常Reader会配备大功率发射机，功率达到30dBm以上，超过蜂窝电话的发射功率。Tag平时工作在充能状态，让电路与Tag天线良好匹配，射频能量顺利进入储能单元。Tag在回复信息时，会让电路与Tag天线失配，Reader发射的能量被Tag反射。Reader侦听反射能量即可解调Tag上行信息。从Reader发出的能量到达Tag时已经非常微弱，Tag再将它反射会变得更微弱。所以RFID的上行链路比下行链路可靠性要差。
标准无源RFID协议专为存储型Tag设计，应用用于静态场景，允许多次反复查找及读取Tag，对一次成功率没有要求。在高速运动车体(如重型卡车、列车车厢)中安装的Tag无法可靠把数据传输给部署在铁路沿线的读写设备(Reader)。而使用有源RFID又无法满足低功耗要求，因为某些检测设备安装在车轮上，只能使用电池进行供电，因此这些检测设备必须满足低功耗要求。
可见，现有技术中，如何在高速运动物体上使用低功耗检测设备且可靠传输数据给读写器成为亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种物联网唤醒、数据传输装置及方法，以解决上述技术问题。
首先，为实现上述目的，本发明提出一种物联网唤醒、数据传输装置，包括唤醒发射单元和唤醒接收单元，所述唤醒发射单元和所述唤醒接收单元无线连接，其特征在于：
所述唤醒发射单元包括发射单元控制器、OOK发射机、接收机、天线模块，所述发射单元控制器和所述OOK发射机、所述接收机之间电路连接，所述天线模块和所述OOK发射机、所述接收机之间电路连接；
所述唤醒发射单元的所述天线模块由双工器和第一天线组成，或由第四天线和第五天线组成；当所述天线模块由所述双工器和所述第一天线组成时，所述双工器和所述第一天线电路连接，所述双工器分别和所述OOK发射机、所述接收机之间电路连接；当所述天线模块由第四天线和第五天线组成时，所述第四天线和所述OOK发射机电路连接，所述第五天线和所述接收机电路连接。
所述唤醒接收单元包括接收单元控制器、OOK接收机、发射机、天线模块、数据采集设备及电池，所述接收单元控制器和所述OOK接收机、所述发射机、所述数据采集设备之间电路连接，所述天线模块和所述OOK接收机、所述发射机电路连接，所述电池给所述接收单元控制器、所述OOK接收机、所述发射机、所述数据采集设备提供电源；
所述唤醒接收单元的所述天线模块由双工器和第六天线组成，或由第二天线和第三天线组成；当所述天线模块由所述双工器和所述第六天线组成时，所述双工器和所述第六天线电路连接，所述双工器分别和所述OOK接收机、所述发射机之间电路连接；当所述天线模块由第二天线和第三天线组成时，所述第二天线和所述OOK发射机电路连接，所述第三天线和所述接收机电路连接。
所述唤醒发射单元的所述发射单元控制器控制所述OOK发射机采用广播方式发送激活信号，所述唤醒接收单元的所述OOK接收机接收到所述激活信号后，对所述激活信号进行解码并判断所述激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则发送信号给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器唤醒所述数据采集设备和所述发射机；
所述数据采集设备获取数据并把获取的数据发送给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器接收到所述数据采集设备获取的数据后，通过所述发射机采用广播方式进行发送；
所述唤醒发射单元的所述接收机接收到所述唤醒接收单元的所述发射机发送的所述数据采集设备获取的数据后，把所述数据发送给所述唤醒发射单元的所述发射单元控制器；
所述接收单元控制器在发送完所述数据采集设备获取的数据后，对所述发射机和所述数据采集设备停止供电。
可选地，所述OOK发射机采用广播方式发送激活信号时在有效频谱内进行跳频；跳频序列的产生方式为所述OOK发射机从所述有效频谱的低频点到高频点逐个使用。
可选地，所述OOK接收机将连续一段时长的载波判定为高电平，连续一段时长的无载波判定为低电平；所述OOK接收机通过所述高电平和所述低电平作为所述激活信号的编码。
可选地，所述发射机采用自适应跳频方式进行所述广播方式发送；
所述自适应跳频方式为：
有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；
每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；
从所述每段频谱中随机选择1个所述频点，在所述n个所述频点广播相同的数据。
可选地，所述接收机由所述n个窄带接收机组成；
所述每个窄带接收机接收到所述数据后，把所述数据发送给所述发射单元控制器。
其次，本发明还提出一种物联网唤醒、数据传输方法，应用于物联网唤醒、数据传输装置，所述方法包括步骤：
唤醒发射单元的发射单元控制器控制OOK发射机采用广播方式发送激活信号；
唤醒接收单元的OOK接收机接收到所述激活信号后，对所述激活信号进行解码并判断所述激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则发送信号给接收单元控制器，所述接收单元控制器唤醒数据采集设备和发射机；
所述数据采集设备获取数据并把获取的数据发送给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器接收到所述数据采集设备获取的数据后，通过所述发射机采用广播方式进行发送；
所述唤醒发射单元的所述接收机接收到所述唤醒接收单元的所述发射机发送的所述数据采集设备获取的数据后，把所述数据发送给所述唤醒发射单元的所述发射单元控制器；
所述接收单元控制器在发送完所述数据采集设备获取的数据后，对所述发射机和所述数据采集设备停止供电。
可选地，所述OOK发射机采用广播方式发送激活信号时在有效频谱内进行跳频；跳频序列的产生方式为所述OOK发射机从所述有效频谱的低频点到高频点逐个使用。
可选地，所述OOK接收机将连续一段时长的载波判定为高电平，连续一段时长的无载波判定为低电平；所述OOK接收机通过所述高电平和所述低电平作为所述激活信号的编码。
可选地，所述发射机采用自适应跳频方式进行所述广播方式发送；
所述自适应跳频方式为：
有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；
每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；
从所述每段频谱中随机选择1个所述频点，在所述n个所述频点广播相同的数据。
可选地，所述接收机由所述n个窄带接收机组成；
所述每个窄带接收机接收到所述数据后，把所述数据发送给所述发射单元控制器。
相较于现有技术，本发明所提出的一种物联网唤醒、数据传输装置及方法，所述唤醒接收单元可以通过纽扣电池给OOK接收机进行供电，其他发射机、控制器及数据采集设备可以处以休眠状态；只有OOK接收机收到唤醒信号时，这些设备才会进入工作状态。同时，发射机采用有源设备，可以进行远距离传输数据，且发射机采用跳频广播方式，可以确保唤醒接收单元在高速运动下进行可靠数据传输。通过本发明所提出的一种物联网唤醒、数据传输装置及方法，可以有效解决现有技术中无法使用低功耗设备进行高速运动时可靠传输数据的技术问题。本发明可以在低功耗、高速运动场景下进行可靠数据采集及数据传输。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种物联网唤醒、数据传输装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一的接收机的结构示意图；
图3是本发明实施例二的一种物联网唤醒、数据传输装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四的一种物联网唤醒、数据传输方法的流程示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，＂模块＂与＂部件＂可以混合地使用。
实施例一
图1为本发明实施例一的物联网唤醒、数据传输装置的结构示意图，如图1所示，物联网唤醒、数据传输装置100包括唤醒发射单元2以及唤醒接收单元1。唤醒发射单元2和唤醒接收单元1之间通过无线连接。
唤醒发射单元2包括发射单元控制器21、OOK发射机22、接收机25、双工器23及第一天线24，发射单元控制器21和OOK发射机22、接收机25、双工器23之间电路连接，双工器23和第一天线24电路连接。唤醒发射单元通过外部电源进行供电，如通过市政220V电源进行供电。
唤醒接收单元1包括接收单元控制器11、OOK接收机13、发射机16、第二天线14、第三天线15、数据采集设备12及电池17，接收单元控制器11和OOK接收机13、发射机16、数据采集设备12之间电路连接，第二天线14和OOK接收机13电路连接，第三天线15和发射机16电路连接，电池17给接收单元控制器11、OOK接收机13、发射机16、数据采集设备12提供电源。
唤醒发射单元2的发射单元控制器21控制OOK发射机22采用广播方式发送激活信号，唤醒接收单元1的OOK接收机13接收到激活信号后，对激活信号进行解码并判断激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则发送信号给接收单元控制器11，接收单元控制器11唤醒数据采集设备12和发射机16。
OOK发射机22采用广播方式发送激活信号时在有效频谱内进行跳频；跳频序列的产生方式为OOK发射机22从有效频谱的低频点到高频点逐个使用。
如有效频谱为2.400GHz～2.483GHz，OOK发射机22从2.400GHz开始发送第一bit激活码1，则下一bit为1的激活码使用2.401GHz，再下一bit的1使用2.402GHz，直至使用2.483GHz发送第84个1后，重新回到2.400GHz。
OOK接收机13将连续一段时长的载波判定为高电平，连续一段时长的无载波判定为低电平；OOK接收机13通过高电平和低电平作为激活信号的唤醒编码。若唤醒编码为10100101，则OOK发射机22在数字为1时跳至新频点发送1ms连续载波(电平1)；数字为0时跳转至下一个新频点，在该频点不发送载波(电平0)。
OOK接收机13为超低功耗OOK接收机，OOK接收机13结构简单功耗低至几百nA，接收灵敏度可以达到-40dBm。唤醒发射单元2的发射机16输出20dBm功率时，即可满足10米唤醒的需求。唤醒接收单元1在非唤醒状态是，只有OOK接收机13处于工作状态，接收单元控制器11处于休眠状态，剩余其他设备都处于断开电源的关机状态(即电池没有给这些设备进行供电)。
如唤醒接收单元1作为铁路货车制动系统的气缸压力检测装置，则要求唤醒接收单元1在三年内免维护，且体积限制在M25螺钉大小，用于替代气缸堵头。电池仅可以放CR2032或者CR1632规格，CR1632电池额定容量为140mAh，按8成容量计110mAh。使用3年要求平均电流小于4.2uA，使用6年平均电流小于2uA。
如果唤醒接收单元1的主收发机的处于侦听状态，则工作电流为2mA以上。传统做法是采用间歇工作，以降低平均耗电。例如每十秒工作10ms则平均电流由2mA降至2uA。
由于火车车厢处于高速运动中，而唤醒接收单元1采用间歇侦听容易漏读。因此需要增加一套超低功耗OOK接收机，它的工作电流仅500nA。此OOK接收机13长期侦听唤醒信号，OOK接收机13收到的地址码匹配则启动控制器11。
外围设备的耗电也是大户(如数据采集设备12)，工作电流都在mA级别。通过控制器11对它进行电源管理，仅在需要工作时通电，工作完成立即切断供应。待所有外围设备(如数据采集设备12)数据收集完，控制器11开启发射机16进行数据发送。数据发送给唤醒发射单元2后，控制器11把整机下电，仅保留低功耗OOK接收机13处于工作状态，等待下一次激活。
140mAh得CR1632电池效率算80％能用110mAh。待机500nA(低功耗OOK接收机)按翻倍算1uA。假设沿路安装有读写器每30秒激活一次，激活工作时间10ms内平均电流2mA，则平均电流0.7uA。(待机电流1+工作平均电流0.7)×24*365＝15mAh/年。所以110mAh÷15mAh/年＝7年，在恶劣环境下也可以用7年。
数据采集设备12获取数据并把获取的数据发送给接收单元控制器11，接收单元控制器11接收到数据采集设备12获取的数据后，通过发射机16采用广播方式进行发送；
发射机16采用自适应跳频方式进行广播方式发送；自适应跳频方式为：
有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；
每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；
从每段频谱中随机选择1个所述频点，在n个所述频点广播相同的数据。
具体跳频方案如下：
1、可用的频谱2.400GHz-2.483GHz分成6段，每段14MHz。
即2.400GHz-2.413GHz、2.414GHz-2.427GHz、2.428GHz-2.441GHz、2.442GHz-2.455GHz、2.456GHz-2.469GHz、2.470GHz-2.483GHz。
2、从每段频谱的14频点中选1个频点，发射机16每次广播6个频点。分段强制将信息能量分散在频谱里，避免某一段频谱阻塞广播。
14选1过程由随机函数完成，共运行6次随机函数，每段随机选出一个频点。完成6次14选1的组合，共有146＝7,529,536种组合。6个频点的使用先后顺序也由随机函数产生。随机函数共运行5次，完成一个6选6的排列。共有6x 5x 4x 3x 2x 1＝720种排列，使用宽带接收机侦听全部84个频点，任意两只Tag完全碰撞的几率为五百万分之一(1/5,421,265,920)。使用窄带接收机侦听6个频点，任意两个唤醒接收单元1完全碰撞的几率为七百分之一(1/720)。所以在高速运行中少量安装唤醒接收单元1的场景，唤醒接收单元1之间被同时唤醒的几率已经很低。
唤醒接收单元1在每个频点发射前作侦听。发现干扰则频道序号加一，直至本组频段内找到无干扰或者弱干扰的频点。如果整个频段不可使用，则强制在初始频点发射。例如第一频段为2.400GHz-2.413GHz，本段初始发射频率为2.401GHz。在侦听时发现2.401GHz有干扰，继续侦听2.402GHz…2.413GHz、2.400GHz以此类推。14个频点轮询侦听都发现不可用，则强制在2.401GHz频点发射。
这种有限度的躲避干扰，其一是节省侦听时间，避免陷入循环。其二是解决干扰源在唤醒接收单元1附近，干扰唤醒接收单元1侦听而不影响唤醒发射单元2接收的情况。
唤醒发射单元2的接收机25接收到唤醒接收单元1的发射机16发送的数据采集设备12获取的数据后，把数据发送给唤醒发射单元2的发射单元控制器21。
唤醒发射单元2与唤醒接收单元1没有握手过程，唤醒发射单元2无法知道唤醒接收单元1跳频顺序，因此要求唤醒发射单元2拥有全频段侦听能力，即唤醒接收单元1在任何频点发送，均能够接收。
接收机25由n个窄带接收机251组成，如图2所示。本实施例中把可用的频谱2.400GHz-2.483GHz分成6段，因此接收机25由6个窄带接收机251组成，每个窄带接收机251分别接收对应频段的数据。对应关系如下：
窄带接收机a---2.400GHz-2.413GHz
窄带接收机b---2.414GHz-2.427GHz
窄带接收机c---2.428GHz-2.441GHz
窄带接收机d---2.442GHz-2.455GHz
窄带接收机e---2.456GHz-2.469GHz
窄带接收机f---2.470GHz-2.483GHz
每个窄带接收机接收到数据后，把数据发送给发射单元控制器21。
每个唤醒接收单元1产生的跳频表是随机生成，多唤醒接收单元1同时工作的冲撞机率降低，提高了系统容量。例如2.400GHz-2.483GHz共84个频点，允许最多84只唤醒接收单元1同时工作。
唤醒接收单元1在6个频点重复发送相同内容，使得数据错误率更加低。仅有一次接收成功即可获得数据。
接收单元控制器11在发送完数据采集设备12获取的数据后，对发射机16和数据采集设备12停止供电。
本实施例唤醒接收单元1可以通过纽扣电池给OOK接收机进行供电，其他发射机、控制器及数据采集设备可以处以休眠状态；只有OOK接收机收到唤醒信号时，这些设备才会进入工作状态。同时，发射机采用有源设备，可以进行远距离传输数据，且发射机采用跳频广播方式，可以确保唤醒接收单元在高速运动下进行可靠数据传输。通过实施例所提出的物联网唤醒、数据传输装置，可以有效解决现有技术中无法使用低功耗设备进行高速运动时可靠传输数据的技术问题。本实时提供物联网唤醒、数据传输装置的可以在低功耗、高速运动场景下进行可靠数据采集及数据传输。
实施例二
在实施例一中，唤醒发射单元2的接收机25和OOK发射机22通过双工器和天线24进行连接，实施例一中唤醒发射单元2只有一个天线，导致接收机25和OOK发射机22无法同时进行工作。在本实施例中，如图3所示，接收机25和OOK发射机22分别连接独立的天线。接收机25和天线27电路连接，OOK发射机22和天线26电路连接。其他部分和实施例一相同，在此不再描述。在本实施例中，接收机25和OOK发射机22可以同时进行工作。
唤醒接收单元1也可以只有一根天线，通过双工器和OOK接收机、发射机进行电路连接。
本实施例中接收机和OOK发射机分别连接独立的天线，接收机和OOK发射机可以同时进行工作，提升了设备工作性能。
实施例三
在实施例一中，唤醒发射单元2的接收机25由n个窄带接收机251组成。采用这种方案，需要部署多个窄带接收机251，增加了设备复杂度及部署成本。在本实施例中，接收机25采用软件无线电(SDR)宽带接收机，同时侦听整个有效频谱，如：2.400GHz-2.483GHz。
软件无线电(SDR)宽带接收机把整个有效频谱内的无线电信号都接收后，对这些无线电信号进行解码，然后获取对应6个频段内发送的数据，把这些数据发送给发射单元控制器21。其他部分和实施例一相同，在此不再描述。
本实施例中接收机采用软件无线电方案，可以减少设备复杂度及部署成本，有效提升设备的市场竞争力。
实施例四
图3为本发明实施例四的一种物联网唤醒、数据传输方法的流程示意图，本实施例提出一种物联网唤醒、数据传输方法，包括：
A1：唤醒发射单元的发射单元控制器控制OOK发射机采用广播方式发送激活信号。
A2:OOK发射机采用广播方式发送激活信号时在有效频谱内进行跳频；跳频序列的产生方式为所述OOK发射机从所述有效频谱的低频点到高频点逐个使用。
如有效频谱为2.400GHz～2.483GHz，OOK发射机22从2.400GHz开始发送第一bit激活码1，则下一bit为1的激活码使用2.401GHz，再下一bit的1使用2.402GHz，直至使用2.483GHz发送第84个1后，重新回到2.400GHz。
A3:所述OOK接收机将连续一段时长的载波判定为高电平，连续一段时长的无载波判定为低电平；所述OOK接收机通过所述高电平和所述低电平作为所述激活信号的编码。
若唤醒编码为10100101，则OOK发射机在数字为1时跳至新频点发送1ms连续载波(电平1)；数字为0时跳转至下一个新频点，在该频点不发送载波(电平0)。
A4：唤醒接收单元的OOK接收机接收到所述激活信号后，对所述激活信号进行解码并判断所述激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则发送信号给接收单元控制器，所述接收单元控制器唤醒数据采集设备和发射器。
OOK接收机为超低功耗OOK接收机，OOK接收机结构简单功耗低至几百nA，接收灵敏度可以达到-40dBm。唤醒发射单元的发射机输出20dBm功率时，即可满足10米唤醒的需求。唤醒接收单元在非唤醒状态时，只有OOK接收机处于工作状态，接收单元控制器处于休眠状态，剩余其他设备都处于断开电源的关机状态(即电池没有给这些设备进行供电)。
如唤醒接收单元作为铁路货车制动系统的气缸压力检测装置，则要求唤醒接收单元在三年内免维护，且体积限制在M25螺钉大小，用于替代气缸堵头。电池仅可以放CR2032或者CR1632规格，CR1632电池额定容量为140mAh，按8成容量计110mAh。使用3年要求平均电流小于4.2uA，使用6年平均电流小于2uA。
如果唤醒接收单元的主收发机的处于侦听状态，则工作电流为2mA以上。传统做法是采用间歇工作，以降低平均耗电。例如每十秒工作10ms则平均电流由2mA降至2uA。
由于火车车厢处于高速运动中，而唤醒接收单元采用间歇侦听容易漏读。因此需要增加一套超低功耗OOK接收机，它的工作电流仅500nA。此OOK接收机长期侦听唤醒信号，OOK接收机收到的地址码匹配则启动控制器。
A5:所述数据采集设备获取数据并把获取的数据发送给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器接收到所述数据采集设备获取的数据后，通过所述发射机采用广播方式进行发送。
A6:所述发射机采用自适应跳频方式进行所述广播方式发送；所述自适应跳频方式为：有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；从所述每段频谱中随机选择1个所述频点，在所述n个所述频点广播相同的数据。
发射机采用自适应跳频方式进行广播方式发送；自适应跳频方式为：
有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；
每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；
从每段频谱中随机选择1个所述频点，在n个所述频点广播相同的数据。
具体跳频方案如下：
1、可用的频谱2.400GHz-2.483GHz分成6段，每段14MHz。
即2.400GHz-2.413GHz、2.414GHz-2.427GHz、2.428GHz-2.441GHz、2.442GHz-2.455GHz、2.456GHz-2.469GHz、2.470GHz-2.483GHz。
2、从每段频谱的14频点中选1个频点，发射机16每次广播6个频点。分段强制将信息能量分散在频谱里，避免某一段频谱阻塞广播。
14选1过程由随机函数完成，共运行6次随机函数，每段随机选出一个频点。完成6次14选1的组合，共有146＝7,529,536种组合。6个频点的使用先后顺序也由随机函数产生。随机函数共运行5次，完成一个6选6的排列。共有6x 5x 4x 3x 2x 1＝720种排列，使用宽带接收机侦听全部84个频点，任意两只Tag完全碰撞的几率为五百万分之一(1/5,421,265,920)。使用窄带接收机侦听6个频点，任意两个唤醒接收单元1完全碰撞的几率为七百分之一(1/720)。所以在高速运行中少量安装唤醒接收单元1的场景，唤醒接收单元1之间被同时唤醒的几率已经很低。
唤醒接收单元在每个频点发射前作侦听。发现干扰则频道序号加一，直至本组频段内找到无干扰或者弱干扰的频点。如果整个频段不可使用，则强制在初始频点发射。例如第一频段为2.400GHz-2.413GHz，本段初始发射频率为2.401GHz。在侦听时发现2.401GHz有干扰，继续侦听2.402GHz…2.413GHz、2.400GHz以此类推。14个频点轮询侦听都发现不可用，则强制在2.401GHz频点发射。
这种有限度的躲避干扰，其一是节省侦听时间，避免陷入循环。其二是解决干扰源在唤醒接收单元附近，干扰唤醒接收单元侦听而不影响唤醒发射单元接收的情况。
A7：所述唤醒接收单元的所述接收机接收到所述唤醒发射单元的所述发射机发送的所述数据采集设备获取的数据后，把所述数据发送给所述唤醒单元的所述发射单元控制器。
唤醒发射单元与唤醒接收单元没有握手过程，唤醒发射单元无法知道唤醒接收单元跳频顺序，因此要求唤醒发射单元拥有全频段侦听能力，即唤醒接收单元在任何频点发送，均能够接收。
接收机由n个窄带接收机组成，如图2所示。本实施例中把可用的频谱2.400GHz-2.483GHz分成6段，因此接收机由6个窄带接收机组成，每个窄带接收机分别接收对应频段的数据。对应关系如下：
窄带接收机a---2.400GHz-2.413GHz
窄带接收机b---2.414GHz-2.427GHz
窄带接收机c---2.428GHz-2.441GHz
窄带接收机d---2.442GHz-2.455GHz
窄带接收机e---2.456GHz-2.469GHz
窄带接收机f---2.470GHz-2.483GHz
每个窄带接收机接收到数据后，把数据发送给发射单元控制器。
每个唤醒接收单元产生的跳频表是随机生成，多唤醒接收单元同时工作的冲撞机率降低，提高了系统容量。例如2.400GHz-2.483GHz共84个频点，允许最多84只唤醒接收单元同时工作。
唤醒接收单元在6个频点重复发送相同内容，使得数据错误率更加低。仅有一次接收成功即可获得数据。
A8：所述接收单元控制器在发送完所述数据采集设备获取的数据后，对所述发射机和所述数据采集设备停止供电。
本实施例只有OOK接收机收到唤醒信号时，这些设备才会进入工作状态。同时，发射机采用有源设备，可以进行远距离传输数据，且发射机采用跳频广播方式，可以确保唤醒接收单元在高速运动下进行可靠数据传输。通过实施例所提出的物联网唤醒、数据传输方法，可以有效解决现有技术中无法使用低功耗设备进行高速运动时可靠传输数据的技术问题。本实时提供物联网唤醒、数据传输方法的可以在低功耗、高速运动场景下进行可靠数据采集及数据传输。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种物联网唤醒、数据传输装置，包括唤醒发射单元和唤醒接收单元，所述唤醒发射单元和所述唤醒接收单元无线连接，其特征在于：
所述唤醒发射单元包括发射单元控制器、OOK发射机、接收机、天线模块，所述发射单元控制器和所述OOK发射机、所述接收机之间电路连接，所述天线模块和所述OOK发射机、所述接收机之间电路连接；
所述唤醒接收单元包括接收单元控制器、OOK接收机、发射机、天线模块、数据采集设备及电池，所述接收单元控制器和所述OOK接收机、所述发射机、所述数据采集设备之间电路连接，所述天线模块和所述OOK接收机、所述发射机电路连接，所述电池给所述接收单元控制器、所述OOK接收机、所述发射机、所述数据采集设备提供电源；
所述唤醒发射单元的所述发射单元控制器控制所述OOK发射机采用广播方式发送激活信号，所述唤醒接收单元的所述OOK接收机接收到所述激活信号后，对所述激活信号进行解码并判断所述激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则发送信号给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器唤醒所述数据采集设备和所述发射机；
所述数据采集设备获取数据并把获取的数据发送给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器接收到所述数据采集设备获取的数据后，通过所述发射机采用广播方式进行发送；
所述唤醒发射单元的所述接收机接收到所述唤醒接收单元的所述发射机发送的所述数据采集设备获取的数据后，把所述数据发送给所述唤醒发射单元的所述发射单元控制器；
所述接收单元控制器在发送完所述数据采集设备获取的数据后，对所述发射机和所述数据采集设备停止供电。
2.根据权利要求1所述的物联网唤醒、数据传输装置，其特征在于，所述OOK发射机采用广播方式发送激活信号时在有效频谱内进行跳频；跳频序列的产生方式为所述OOK发射机从所述有效频谱的低频点到高频点逐个使用。
3.根据权利要求2所述的物联网唤醒、数据传输装置，其特征在于，所述OOK接收机将连续一段时长的载波判定为高电平，连续一段时长的无载波判定为低电平；所述OOK接收机通过所述高电平和所述低电平作为所述激活信号的编码。
4.根据权利要求1所述的物联网唤醒、数据传输装置，其特征在于，所述发射机采用自适应跳频方式进行所述广播方式发送；
所述自适应跳频方式为：
有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；
每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；
从所述每段频谱中随机选择1个所述频点，在所述n个所述频点广播相同的数据。
5.根据权利要求4所述的物联网唤醒、数据传输装置，其特征在于，所述接收机由所述n个窄带接收机组成；
所述每个窄带接收机接收到所述数据后，把所述数据发送给所述发射单元控制器。
6.一种物联网唤醒、数据传输方法，应用于物联网唤醒、数据传输装置，其特征在于，所述方法包括步骤：
唤醒发射单元的发射单元控制器控制OOK发射机采用广播方式发送激活信号；
唤醒接收单元的OOK接收机接收到所述激活信号后，对所述激活信号进行解码并判断所述激活信号的编码和本地保存的唤醒编码匹配，则发送信号给接收单元控制器，所述接收单元控制器唤醒数据采集设备和发射机；
所述数据采集设备获取数据并把获取的数据发送给所述接收单元控制器，所述接收单元控制器接收到所述数据采集设备获取的数据后，通过所述发射机采用广播方式进行发送；
所述唤醒发射单元的所述接收机接收到所述唤醒接收单元的所述发射机发送的所述数据采集设备获取的数据后，把所述数据发送给所述唤醒发射单元的所述发射单元控制器；
所述接收单元控制器在发送完所述数据采集设备获取的数据后，对所述发射机和所述数据采集设备停止供电。
7.根据权利要求6所述的物联网唤醒、数据传输方法，其特征在于，所述OOK发射机采用广播方式发送激活信号时在有效频谱内进行跳频；跳频序列的产生方式为所述OOK发射机从所述有效频谱的低频点到高频点逐个使用。
8.根据权利要求6所述的物联网唤醒、数据传输方法，其特征在于，所述OOK接收机将连续一段时长的载波判定为高电平，连续一段时长的无载波判定为低电平；所述OOK接收机通过所述高电平和所述低电平作为所述激活信号的编码。
9.根据权利要求6所述的物联网唤醒、数据传输方法，其特征在于，所述发射机采用自适应跳频方式进行所述广播方式发送；
所述自适应跳频方式为：
有效频谱分成n段频谱，所述n大于等于1；
每段频谱分成m个频点，所述m大于等于1；
从所述每段频谱中随机选择1个所述频点，在所述n个所述频点广播相同的数据。
10.根据权利要求9所述的物联网唤醒、数据传输方法，其特征在于，所述接收机由所述n个窄带接收机组成；
所述每个窄带接收机接收到所述数据后，把所述数据发送给所述发射单元控制器。
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