本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种随机通信时间间隔的通信方法及通信系统。
背景技术：
随着畜牧业的发展，行业规模化程度越来越高，为了方便工作人员对动物进行管理，动物耳标被广泛应用于动物养殖。而目前动物使用的耳标只能作为一种证明动物身份、标识动物基本信息的标识。
畜牧业现多用rfid标签技术制作动物耳标，rfid标签可以记录动物基本信息，但不能监测动物生命体征，也不能实现动物定位。
产业的发展需要更多能反映动物健康特征的信息，例如体温(例如猪体温上升可能是表征猪发生疾病)、姿势(反映动物运动程度，表征是否发情)等，亦需要逆向定位动物方便精细化管理。
挖掘采集到的生命体征数据可以为生产决策提供依据，亦可以深度挖掘得到其他价值。因此，如何保证多个动物的数据采集互不干扰，是急需解决的问题之一。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对多个动物的数据采集可能存在相互干扰等问题，提供一种随机通信时间间隔的通信方法及通信系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一方面，提供一种随机通信时间间隔的通信方法，该通信方法包括：
多个第一设备分别按照多个随机的时间间隔向第二设备发射多次通信数据，所述时间间隔为：
t＝(b+s)*u
其中，t为所述时间间隔，s为通过预设的函数生成的随机数，u为预设的时间基础单位，b为通过基础时间计算所得的基础数：
b＝tb/u
tb为所述基础时间，所述基础时间依据在预设的单位时间内所述第一设备的平均发射所述通信数据的平均次数进行设置。
在本发明所述的通信方法中，该通信方法还包括：
设置所述随机数的范围。
在本发明所述的通信方法中，所述设置所述随机数的范围，包括：
在所述基础时间上叠加预设的正随机时间及负随机时间以满足所述单位时间内所述第一设备的最大发射次数及最小发射次数：
-tc＜s*u＜tc
tc为所述正随机时间，-tc为所述负随机时间。
在本发明所述的通信方法中，该通信方法还包括：
依据rtc时钟的计数器的值作为随机种子，依据所述随机种子生成所述随机数。
在本发明所述的通信方法中，所述依据rtc时钟的计数器的值作为随机种子，依据所述随机种子生成所述随机数，包括：
依据rtc时钟的计数器的值及浮空ad电路的值作为随机种子；
通过c标准库的stdlib.h提供的srand函数及rand函数生成所述随机数。
在本发明所述的通信方法中，所述基础时间依据在预设的单位时间内所述第一设备的平均发射所述通信数据的平均次数进行设置中，基础时间＝单位时间/平均次数。
在本发明所述的通信方法中，还包括：
统计所述第一设备在所述单位时间内发射的次数，并依据所统计的次数计算所述平均次数。
另一方面，提供一种随机通信时间间隔的通信系统，包括多个如上所述的随机间隔的通信方法的第一设备及一个如上所述的随机间隔的通信方法的第二设备，多个所述第一设备分别无线通信连接于所述第二设备。
在本发明所述的通信系统中，每个所述第一设备均包括传感器模块、处理模块、指示模块及用于与所述第二设备无线通信的通信模块，所述处理模块分别电连接于所述传感器模块、所述指示模块及所述通信模块。
在本发明所述的通信系统中，所述传感器模块包括温度传感器、计步传感器及姿势传感器。
上述公开的一种随机通信时间间隔的通信方法及通信系统具有以下有益效果：通过随机数算法打乱第一设备的通信数据发射时间，降低第一设备在同步时间发送数据相互碰撞的可能性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种随机通信时间间隔的通信系统的通信时序图；
图2为本发明一实施例提供的一种随机通信时间间隔的通信系统的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的第一设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，图1为本发明一实施例提供的一种随机通信时间间隔的通信系统300的通信时序图，该随机通信时间间隔的通信系统300包括多个第一设备100及一个第二设备200，将其应用在动物体征信息采集中，例如，第一设备100为耳标，第二设备200为集中器，耳标被固定在动物耳朵上。耳标采集动物生命体征信息(例如体温，姿势，计步等)，通过无线发送给集中器，然后休眠。集中器收到耳标发送的数据后转发给远程服务器。集中器唤醒耳标，耳标使能警示模块(指示灯，闪光板，蜂鸣器等)，方便人为寻找该耳标。
第一设备100发送通信数据时，存在相互冲突及干扰的可能。因此，如何保证多个动物的数据采集互不干扰，是急需解决的问题。
以耳标及集中器为例，耳标长时间处于休眠状态，待到休眠时间截止，唤醒并采集数据、发送数据“至多一次”。发送完毕后重新装载随机休眠时间，进入休眠。每次发送数据的字节数35byte，通信速率250kbps，35/25000≈1.4ms≈2ms。tt＝2ms，干扰时间为2tt＝4ms，t＝15分钟，共有时间片450000个。则模块发送一次被另一模块干扰的概率为p(1-1)＝2/450000＝1/225000。被其他500个干扰的概率为：p(1-500)＝500*1/225000＝1/450。tt即为发射单次通信数据所持续的时间，也称为单次通信窗口。
实际应用中，耳标的本地时钟可能会和其他某个或者某几个耳标同步，导致碰撞概率过高，影响使用。要降低这种情况发生的概率，就要降低耳标本地时间和其他耳标本地时间同步的概率，或者既是同步了也能在一定时间后被打乱，否则同步时间的耳标发送数据一定会相互碰撞，直到各自的晶振漂移导致时钟不同步碰撞才会消失。
因此，本发明提供一种随机通信时间间隔的通信方法，该通信方法包括步骤s1：
s1、多个第一设备100按照多个随机的时间间隔向第二设备200发射多次通信数据，所述时间间隔为：
t＝(b+s)*u
其中，t为所述时间间隔，s为通过预设的函数生成的随机数，u为预设的时间基础单位，b为通过基础时间计算所得的基础数：
b＝tb/u
tb为基础时间；所述基础时间依据在预设的单位时间内所述第一设备100的平均发射所述通信数据的平均次数进行设置。以耳标及集中器为例，实际应用中，确保每小时有一条有效数据上报成功即可，在此取每小时耳标终端至少发射3次至多发射6次数据。
具体的，基础时间＝单位时间/平均次数。
对于平均次数的获得方式，该通信方法还包括步骤s2：
s2、统计所述第一设备在所述单位时间内发射的次数，并依据所统计的次数计算所述平均次数。如单位时间为1小时，3个小时内，分发射3次、4次、5次，那么平均次数＝(3+4+5)/3＝4，基础时间为60min/4＝15min，即基础时间为15分钟。
具体的：取20ms为基础单位，记为u。
记产生的随机数记为s。
为了满足平均每小时4次发射数据，需要取一个基础时间tb，此处取tb＝15分钟。为了方便叠加入随机算法，此处换算成基础数，记为b。
b＝tb/u＝15*60s/20ms＝45000。
优选的，该通信方法还包括步骤s3-s4：
s3设置所述随机数的范围。具体的，在所述基础时间上叠加预设的正随机时间及负随机时间以满足所述单位时间内所述第一设备100的最大发射次数及最小发射次数：
-tc＜s*u＜tc
tc为所述正随机时间，-tc为所述负随机时间。
例如：在基础时间上叠加正负的随机时间，满足一小时至多发射3次至少发射6次，取叠加到基础时间的随机时间为±5分钟，所以-5min＜s*u＜5min，-15000＜s＜15000。
s4、依据rtc时钟的计数器的值作为随机种子，依据所述随机种子生成所述随机数。步骤s4包括步骤s41-s42：
s41、依据rtc(real_timeclock)时钟的计数器的值及浮空ad(模数转换)电路的值作为随机种子；
s42、通过c标准库的stdlib.h提供的srand函数及rand函数生成所述随机数。
mcu通信系统中，不能产生真正的随机数，需要额外的不确定变量来增加随机性，利用rtc时钟的计数器的值和一个浮空ad的值来作为随机种子，利用c标准库stblib.h提供的srand和rand函数生成随机数。具体做法为。
srand(time(rtc))；//以当前时间为随机数生成器的种子
ints＝rand()％15000；
intsymbol＝rand()％2
if(symbol＝＝1){
s＝s*-1；
}
优选的，还需要每隔24小时打乱一次本地时钟，具体做法为，如果rtc实际计数值满24小时后，取浮空adc值来生成一个0-450000的随机数，并把rtc的初值重设此随机数所对应的时间。
例如：在具体通信中，还会涉及唤醒耳标的问题，结合本发明，耳标固定周期(t＝20s)开窗(tt＝20ms)接收唤醒码。耳标判断唤醒码正确，被唤醒并接收数据。收到正确的数据后，做相应动作，例如闪烁指示灯(但不限于)等。耳标在开窗之外的时间进入休眠状态。
参见图2，图2为本发明一实施例提供的一种随机间隔的通信系统300的结构示意图，多个所述第一设备100分别无线通信连接于所述第二设备200。
参见图3，图3为本发明一实施例提供的第一设备100的结构框图，每个所述第一设备100均包括传感器模块2、处理模块1、指示模块3及用于与所述第二设备200无线通信的通信模块4，所述处理模块1分别电连接于所述传感器模块2、所述指示模块3及所述通信模块4。优选的，所述传感器模块2包括温度传感器(图未示)、计步传感器(图未示)及姿势传感器(图未示)。例如，处理模块1为mcu，指示模块3为指示灯，通信模块4为rf模块，温度传感器用于采集动物温度，计步传感器用于采集动物运动步数，姿势传感器用于采集动物姿势。
本文提供了实施例的各种操作。在一个实施例中，所述的一个或操作可以构成一个或计算机可读介质上存储的计算机可读指令，其在被电子设备执行时将使得计算设备执行所述操作。描述一些或所有操作的顺序不应当被解释为暗示这些操作必需是顺序相关的。本领域技术人员将理解具有本说明书的益处的可替代的排序。而且，应当理解，不是所有操作必需在本文所提供的每个实施例中存在。
而且，本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。奉文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“x使用a或b”意指自然包括排列的任意一个。即，如果x使用a；x使用b；或x使用a和b二者，则“x使用a或b”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件、资源等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或通信系统，可以执行相应通信方法实施例中的存储通信方法。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。