CN115314126B - ZigBee通讯抗干扰方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种ZigBee通讯抗干扰方法、装置、系统及存储介质，该方法应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括：获取ZigBee通讯的严重干扰时段；于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道；将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间；获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。本发明通过在严重干扰时段选择监听能量综合最低的优选信道，基于此进行跳频避障，可优化具有多个ZigBee单元的智能家居的通讯环境，可用于解决目前因多个ZigBee单元相互干扰而导致控制失败的问题。

Description

ZigBee通讯抗干扰方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种ZigBee通讯抗干扰方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

智能家居作为一项朝阳产业，承载了人们对美好生活的期待。数据显示，智能产品已经成为我国消费市场上的一大热点，每年都呈增长之势。在消费升级的背景下，品质化、智能化的家居产品对大众具有强大的吸引力，使得这一领域有着成为万亿级消费市场的巨大潜力。随着政策的引领、地产精装修市场的扩大以及智能家居自身的不断发展，前装智能家居已成趋势。而ZigBee技术，因为其自组网、低功耗、Mesh网络等特性，成为了前装智能家具的宠儿。

前装智能家居有几个突出的业内问题，其中包括用户正常入住以后，会出现用户后期安装的蓝牙或者WiFi设备正常工作时，恰好与之前安装的ZigBee设备在同一个物理信道，最终变成为一个严重的干扰源，导致家里其他的ZigBee设备在控制的时候产生丢包，最终控制失败的问题。针对目前具有多个ZigBee单元的通讯环境因相互干扰而导致控制失败的问题，有必要开展对ZigBee通讯抗干扰技术的进一步研究。

发明内容

本发明实施例提供一种ZigBee通讯抗干扰方法、装置、系统及存储介质，以解决目前具有多个ZigBee单元的通讯环境因相互干扰而导致控制失败的问题。

一方面，本发明提供了一种ZigBee通讯抗干扰方法，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括：

获取ZigBee通讯的严重干扰时段；

于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道；

将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间；

获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。

进一步地，在获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答的步骤之后，还包括：

当在信道切换时间内未收到部分第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至未应答的第二ZigBee单元；

当超过信道切换时间未收到所有第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至所有第二ZigBee单元。

进一步地，获取ZigBee通讯的严重干扰时段的步骤，包括：

统计各第二ZigBee单元的心跳包在各时间段的成功率；

获取严重干扰时段，严重干扰时间段的任意成功率低于90％。

进一步地，在统计各第二ZigBee单元的心跳包在各时间段的成功率的步骤之后，还包括：

获取低干扰时段，各第二ZigBee单元的心跳包在低干扰时段的成功率最高；

将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元的步骤，包括：

于低干扰时段将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元。

进一步地，于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道的步骤，包括：

于严重干扰时段，从第一个ZigBee信道2405MHZ开始，每个信道监听10s，依次轮询除严重干扰信道以外的每个信道，产生监听能量排名，反复多次，得到监听能量综合排名数据；

根据监听能量综合排名数据，得到监听能量综合最低的优选信道。

为了解决目前具有多个ZigBee单元的通讯环境因相互干扰而导致控制失败的问题，本发明的目的在于提供一种ZigBee通讯抗干扰方法，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括：获取ZigBee通讯的严重干扰时段；于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道；将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间；获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

通过在严重干扰时段选择监听能量综合最低的优选信道，基于此进行跳频避障，可优化具有多个ZigBee单元的智能家居的通讯环境，可用于解决目前因多个ZigBee单元相互干扰而导致控制失败的问题。

另一方面，本发明提供了一种ZigBee通讯抗干扰装置，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括：

第一获取单元，用于获取ZigBee通讯的严重干扰时段；

信道优选单元，用于于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道；

发送单元，用于将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间；

第二获取单元，获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。

再一方面，本发明提供了一种ZigBee通讯抗干扰装置，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括WiFi单元和第一ZigBee单元，WiFi单元和第一ZigBee单元串口通讯，其中：

WiFi单元获取ZigBee通讯的严重干扰时段；

第一ZigBee单元根据WiFi单元的指令，于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道，并将优选信道的信息发送至WiFi单元；

WiFi单元生成跳频命令，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间，第一ZigBee单元接收到跳频命令后，将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元；

第一ZigBee单元获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答并通知WiFi单元以结束跳频动作。

进一步地，第一ZigBee单元还用于：当在信道切换时间内未收到部分第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至未应答的第二ZigBee单元；当超过信道切换时间未收到所有第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至所有第二ZigBee单元并通知WiFi单元跳频失败。

又一方面，本发明提供了一种ZigBee通讯抗干扰系统，包括1个以上子设备，以及上述的ZigBee通讯抗干扰装置，子设备包括第二ZigBee单元。

又一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序当被处理器执行时可实现如上述的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的ZigBee通讯抗干扰方法的流程图。

图2是本发明另一个实施例的ZigBee通讯抗干扰装置的示意图。

图3是本发明再一个实施例的ZigBee通讯抗干扰装置的示意图。

图4是本发明再一个实施例的ZigBee通讯抗干扰系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明一个实施例的ZigBee通讯抗干扰方法，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括以下步骤：

步骤101，获取ZigBee通讯的严重干扰时段。

在用户日常使用中，用户新增了WiFi或者蓝牙干扰源，容易导致原有的网络信号不良，基于此，本发明实施例提供了有针对性的解决方案。又因用户的行为习惯导致ZigBee在不同的时段受干扰的情况不一样，因此选取ZigBee通讯的严重干扰时段进行信道选取效果较佳。其中，可以通过一WiFi设备采集环境中各ZigBee设备的数据，以确定ZigBee通讯的严重干扰时段。

步骤102，于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道。

在本步骤中，在严重干扰时段进行信道优选，可以逐个信道进行监听，以获得监听能量综合最低的优选信道。

步骤103，将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间。

在本步骤中，将包含优选信道的网络参数和信道切换时间的跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，以使第二ZigBee单元根据优选信道的网络参数和信道切换时间进行优选信道的切换。

步骤104，获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。

在本步骤中，获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答，以确定优选信道切换动作的完成。

为了解决目前具有多个ZigBee单元的通讯环境因相互干扰而导致控制失败的问题，本发明的目的在于提供一种ZigBee通讯抗干扰方法，通过在严重干扰时段选择监听能量综合最低的优选信道，基于此进行跳频避障，可优化具有多个ZigBee单元的智能家居的通讯环境，可用于解决目前因多个ZigBee单元相互干扰而导致控制失败的问题。

作为本发明实施例的另一种实施方式，基于以上ZigBee通讯抗干扰方法的进一步改进，包括以下步骤：

步骤101’，统计各第二ZigBee单元的心跳包在各时间段的成功率。

在本步骤中，统计各第二ZigBee单元上报的心跳包各时间阶段(00：00-8：00，8：00-16：00，16：00-24：00)成功率，若任意成功率低于90％，代表着该时段有人在使用蓝牙或WiFi设备，此蓝牙和WiFi设备恰好又和家庭中的ZigBee设备处于同一物理信道。此时启动跳频程序。

步骤102’，获取严重干扰时段，严重干扰时间段的任意成功率低于90％。

在本步骤中，选取任意成功率低于90％的时间段为严重干扰时间段。

步骤103’，获取低干扰时段，各第二ZigBee单元的心跳包在低干扰时段的成功率最高。

在本步骤中，选取各第二ZigBee单元的心跳包成功率最高的时段为低干扰时段。其中步骤102’和步骤103’可同时进行或任一先执行。

步骤104’，于严重干扰时段，从第一个ZigBee信道2405MHZ开始，每个信道监听10s，依次轮询除严重干扰信道以外的每个信道，产生监听能量排名，反复多次，得到监听能量综合排名数据。

在本步骤中，在严重干扰时段启动信道优选，从第一个ZigBee信道2405MHZ开始，每个信道监听10s，依次轮询完除了严重干扰信道以外的15个信道，最终产生一个监听能量最低的排名。可以此反复100次，将100次的排名进行总计，得到监听能量综合排名数据。

步骤105’，根据监听能量综合排名数据，得到监听能量综合最低的优选信道。

在本步骤中，作为其中一种实施方式，可以根据监听能量综合排名数据选出能量综合最低的一个优选信道。

步骤106’，于低干扰时段将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间。

在本发明实施例中，在成功率最高的低干扰时段(一般是00：00-8：00)，将跳频命令依次给网络内子设备1、子设备2、子设备3……子设备N中的第二ZigBee单元发送无线命令，命令包含了切换至新优选信道的网络参数，以及信道切换时间(切换倒计时)。子设备收到切换指令以后，依次进行应答。

步骤107’，获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。

在本发明实施例中，需要收到所有子设备的切换命令应答之后，才能确定所有设备跳频完成。

步骤108’，当在信道切换时间内未收到部分第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至未应答的第二ZigBee单元。

在本步骤中，如在倒计时内，没有收到个别子设备的切换命令应答，则定时重新给该子设备发送切换命令，直至所有设备都返回应答。

步骤109’，当超过信道切换时间未收到所有第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至所有第二ZigBee单元。

在本步骤中，如果倒计时到了之后没有接收到所有应答，则确定跳频失败，重启步骤106’。

请参见图2，本发明另一个实施例的一种ZigBee通讯抗干扰装置，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，可用于实现上述方法实施例的相应步骤，包括：

第一获取单元，与信道优选单元相连接，用于获取ZigBee通讯的严重干扰时段。

信道优选单元，与发送单元相连接，用于于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道；

发送单元，与第二获取单元相连接，用于将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间；

第二获取单元，获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答。

请参见图3，本发明再一个实施例的一种ZigBee通讯抗干扰装置，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，包括WiFi单元和第一ZigBee单元，WiFi单元和第一ZigBee单元串口通讯，可用于实现上述方法实施例的相应步骤，其中：

WiFi单元获取ZigBee通讯的严重干扰时段；

第一ZigBee单元根据WiFi单元的指令，于严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道，并将优选信道的信息发送至WiFi单元；

WiFi单元生成跳频命令，跳频命令包括优选信道的网络参数和信道切换时间，第一ZigBee单元接收到跳频命令后，将跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元；

第一ZigBee单元获取第二ZigBee单元对跳频命令的应答并通知WiFi单元以结束跳频动作。当在信道切换时间内未收到部分第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至未应答的第二ZigBee单元；当超过信道切换时间未收到所有第二ZigBee单元对跳频指令的应答，重新将跳频命令发送至所有第二ZigBee单元并通知WiFi单元跳频失败。

作为本发明实施例的一种实施方式：WiFi单元中应用程序正常运作，统计子设备上报的心跳包各时间阶段(00：00-8：00，8：00-16：00，16：00-24：00)成功率，若任意成功率低于90％，代表着该时段有人在使用蓝牙或WiFi设备，此蓝牙和WiFi设备恰好又和家庭中的ZigBee设备处于同一物理信道。此时启动跳频程序。WiFi单元中应用程序在严重干扰时段，发送优选信道指令给第一ZigBee单元。第一ZigBee单元启动信道优选，从第一个ZigBee信道2405MHZ开始，每个信道监听10s，依次轮询完除了严重干扰信道以外的15个信道，最终产生一个监听能量最低的排名。以此反复100次，将100次的排名总计，选出能量综合最低的一个优选信道。第一ZigBee单元将优选信道通过串口发送给WiFi单元，WiFi单元记录。WiFi单元挑选成功率最高的低干扰时段(一般是00：00-8：00)，给第一ZigBee单元发送启动跳频命令，其中包含了优选信道的网络参数，以及切换至优选信道的倒计时或其他信道切换参数。第一ZigBee单元，依次给网络内子设备1、子设备2、子设备3……子设备N中的第二ZigBee单元发送无线命令，命令包含了切换至新优选信道的网络参数，以及切换倒计时。各子设备收到切换指令以后，依次给给网关中的第一ZigBee单元依次发送应答命令。第一ZigBee单元，需要收到所有子设备的切换命令应答之后，才能通知WiFi单元应用程序，所有设备跳频完成。如在倒计时内，没有收到个别子设备的切换命令应答，则定时重新给该子设备发送切换命令，直至所有设备都返回应答，如果倒计时到了之后没有接收到所有应答，则第一ZigBee单元通知WiFi单元，跳频失败，重启跳频步骤。

又一方面，本发明提供了一种ZigBee通讯抗干扰系统，包括

再一方面，本发明提供了一种ZigBee通讯抗干扰系统，包括1个以上子设备，以及上述的ZigBee通讯抗干扰装置，子设备包括第二ZigBee单元。

请参见图4，作为其中一种实施方式，ZigBee通讯抗干扰装置具体为一网关，ZigBee通讯抗干扰系统包括多个子设备。

其中网关主要由WiFi单元和第一ZigBee单元组成，WiFi单元和第一ZigBee单元之间通过串口进行通讯。网关主要功能：1、跟ZigBee子设备中的第二ZigBee单元无线通讯，和ZigBee子设备的正常入网交互，接收ZigBee子设备数据上报，对ZigBee子设备进行控制命令下发。2、和子设备中的第二ZigBee单元模块进行无线通讯，将网关的网络参数通过ZigBee传输方式发送给子设备。

子设备主要由第二ZigBee单元、控制单元和触发单元组成，第二ZigBee单元通过控制gpio来操作控制单元的电平变化，通过gpio电平变化来检测触发单元的触发。子设备主要功能：1、第二ZigBee单元检测到本地触发单元电平变化后，操作控制单元电平变化，同时将控制单元状态变化事件通过第二ZigBee单元，无线上报至网关内的第一ZigBee单元。2、网关内WiFi单元通过串口发送控制子设备开/关命令给第一ZigBee单元，第一ZigBee单元通过无线下发给子设备中的第二ZigBee单元，最后操作控制单元电平变化。3、5分钟定时心跳数据包，通过第二ZigBee单元无线上报给第一ZigBee单元。

又一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序当被处理器执行时可实现如上述的方法。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种ZigBee通讯抗干扰方法，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，所述ZigBee通讯抗干扰方法应用于网关，所述网关内部串口通讯，其特征在于，所述网关包括WiFi单元和第一ZigBee单元，所述WiFi单元和所述第一ZigBee单元串口通讯，其中：

所述WiFi单元获取ZigBee通讯的严重干扰时段；

所述第一ZigBee单元根据所述WiFi单元的指令，于所述严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道，并将所述优选信道的信息发送至所述WiFi单元；

所述WiFi单元生成跳频命令，所述跳频命令包括所述优选信道的网络参数和信道切换时间，所述第一ZigBee单元接收到所述跳频命令后，将所述跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元；

所述第一ZigBee单元获取所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答并通知所述WiFi单元以结束跳频动作。

2.根据权利要求1所述的ZigBee通讯抗干扰方法，其特征在于，在所述获取所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答的步骤之后，还包括：

当在所述信道切换时间内未收到部分所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答，重新将所述跳频命令发送至未应答的所述第二ZigBee单元；

当超过所述信道切换时间未收到所有所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答，重新将所述跳频命令发送至所有所述第二ZigBee单元。

3.根据权利要求1所述的ZigBee通讯抗干扰方法，其特征在于，所述获取ZigBee通讯的严重干扰时段的步骤，包括：

统计各所述第二ZigBee单元的心跳包在各时间段的成功率；

获取所述严重干扰时段，所述严重干扰时段的任意成功率低于90％。

4.根据权利要求3所述的ZigBee通讯抗干扰方法，其特征在于，在所述统计各所述第二ZigBee单元的心跳包在各时间段的成功率的步骤之后，还包括：

获取低干扰时段，各所述第二ZigBee单元的心跳包在所述低干扰时段的成功率最高；

将所述跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元的步骤，包括：

于所述低干扰时段将跳频命令发送至所述子设备的所述第二ZigBee单元。

5.根据权利要求1所述的ZigBee通讯抗干扰方法，其特征在于，所述于所述严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道的步骤，包括：

于所述严重干扰时段，从第一个ZigBee信道2405MHZ开始，每个信道监听10s，依次轮询除严重干扰信道以外的每个信道，产生监听能量排名，反复多次，得到监听能量综合排名数据；

根据所述监听能量综合排名数据，得到监听能量综合最低的所述优选信道。

6.一种ZigBee通讯抗干扰装置，应用于具有多个ZigBee单元的通讯环境，所述ZigBee通讯抗干扰装置应用于网关，其特征在于，包括WiFi单元和第一ZigBee单元，所述WiFi单元和所述第一ZigBee单元串口通讯，其中：

所述WiFi单元获取ZigBee通讯的严重干扰时段；

所述第一ZigBee单元根据所述WiFi单元的指令，于所述严重干扰时段启动信道优选，得到监听能量综合最低的优选信道，并将所述优选信道的信息发送至所述WiFi单元；

所述WiFi单元生成跳频命令，所述跳频命令包括所述优选信道的网络参数和信道切换时间，所述第一ZigBee单元接收到所述跳频命令后，将所述跳频命令发送至子设备的第二ZigBee单元；

所述第一ZigBee单元获取所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答并通知所述WiFi单元以结束跳频动作。

7.根据权利要求6所述的ZigBee通讯抗干扰装置，其特征在于，所述第一ZigBee单元还用于：当在所述信道切换时间内未收到部分所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答，重新将所述跳频命令发送至未应答的所述第二ZigBee单元；当超过所述信道切换时间未收到所有所述第二ZigBee单元对所述跳频命令的应答，重新将所述跳频命令发送至所有所述第二ZigBee单元并通知所述WiFi单元跳频失败。

8.一种ZigBee通讯抗干扰系统，其特征在于，包括1个以上子设备，以及根据权利要求6至7任一项所述的ZigBee通讯抗干扰装置，所述子设备包括第二ZigBee单元。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时可实现如权利要求1至5任一项所述的方法。