一种智能无线调控联网的DAWN系统的制作方法

文档序号:15152066发布日期:2018-08-10 21:14阅读:208来源:国知局

本发明涉及一种物联网应用系统及方法,尤其涉及一种智能无线调控联网的dawn系统。



背景技术:

随着城市居民住宅小区的大量增加和人们生活水平的不断提高,促使人们在家庭住宅的观念上逐步发生变化。人们不仅需要宽敞、豪华的住宅,同时也希望有一个舒适、安全、智能的生活空间。

物联网的概念很早就已经提出,其内涵经历了不断的演变和丰富,由最初的射频识别rfid技术,到现在无处不在的感知、互联和智能化处理。物联网利用传感器、传感器节点、rfid、二维码、摄像头等感知、捕获、测量的技术手段随时随地对物体进行信息采集和获取,将获取的信息通过各种信息网络进行共性和传输,智能化处理指利用云计算、模糊识别、协同融合等技术,对海量的数据进行分析处理,提升对物理世界、社会各种活动的洞察力,从而实现智能化的决策和控制。

目前,智能家居设计多采用家庭内部控制,通过网关实现对家庭内部家居设备信息汇聚和决策控制,使得在家庭内部采集的数据信息通常只在局部使用和处理,这种系统设计不仅为用户提供服务有限,而且不利于综合信息管理和应急事件联动处理。



技术实现要素:

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种智能无线调控联网的dawn系统,实现以智能模块为核心,利用传感技术、安全防范技术、自动控制技术、网络通信技术,将与工作、生活有关的设施设备联合起来,构建高效的工作环境与家庭日程事务的管理系统,提升工作环境和家居安全性、便利性、舒适性,实现环保节能的工作和居住环境。

本发明解决技术问题采用如下技术方案:

一种智能无线调控联网的dawn系统,简称dawn系统,所述dawn系统全名为digitaladdressingwirelessnetworking即数字寻址无线组网,适用于各种电器、传感器将其设备以数字寻址后,透过协调器及网关,组成低速无线个域网,甚至使用网际网络上云端,达到物联网远端控制目的。

所述dawn系统,包括智能芯片、智能模块、智能协调器、智能网关和关联设备,设备之间采用无线连接方式关联。

优选的,所述智能芯片为镤赛光电的psai-iot-01智能芯片,所述智能芯片内置zigbeerf晶粒及mcu晶粒,mcu晶粒已存入dawn系统固件,控制设备置入芯片后即可迅速组网并传送和接收信号。

优选的,所述智能芯片包括rf晶粒和mcu晶粒,所述rf晶粒包括数据链路层(mac)和物理层(phy),所述数据链路层(mac)包括逻辑链路控制子层(llc)、媒体访问控制子层(mac);所述mcu晶粒包括用户应用层(apl)和应用行规,所述应用行规包括应用支援子层(aps)和网络层(nwk)。

优选的,所述物理层(phy)电连有16个信道,所述16个信道都使用psai-iotpan的算法,会在每一个信道扫描出各个连接设备属于自己的pan位置,未加入的router/device,也会一个个信道去找哪个pan允许加入;pan由公司依客户管理决定,短地址(shortaddress)有自己的算法,方便识别及搜寻。

进一步的,物理层(phy)无线通信服务的调制方案,采用半正弦波偏移四相移相键控(offsetquadraturephaseshiftkeying,o-qpsk)码片调制机制。使用直接序列式扩频技术(directsequencespreadspectrum,dsss)处理增益能够有效地抑制干扰信号,减少系统对信道滤波器的依赖,以便迅速完成数据传输并返回睡眠模式。

优选的,mac应用层(aps部分),每个设备都使用csma-ca算法,在“再加入网络”发出信标帧(beacon)时,会先读取接受信号强度指示(readon-airrssi),避免干绕正常的数据传递。

进一步的,mac应用层(aps部分)有应答重传功能,每个设备都使用带碰撞避免的载波侦听多址访问机制(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance),使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用。

优选的,低速无线个域网的路由算法,采建表方式;将相邻相关路径建表,有自己的快速“建表/修改表/搜寻”的演算法,无论在同一pan有多少router/device,均能快速反应。

优选的,dawn系统网络联机路径依据,无线讯号强度先连接并建立路径表;如果讯号强度差不多,就依据网络拓扑(networktopology)结构层数较少的优先;另外在讯号位置较好的装置也会直接连接至协调器上。所述网络拓扑(networktopology),支持星型(star)或者点对点(pear-to-pear)两种网络拓扑结构。

为数据传输定义了四种帧结构:信标帧、数据帧、确认帧和mac层命令帧。

优选的,所述智能芯片设计工作无线频段在高频2405hz-2485ghz,分成16个信道(每个信道带宽为5mhz),传输速率为250kps(比特率),瞬时数据传输速率与数据吞吐量的高比值可以最小化设备的占空比。

适用两种类型的设备:全功能设备ffd(fullfunctiondevice)和精简功能设备rfd(reducedfunctiondevice)。ffd包含全部mac服务,可以实现全部三种功能:pan(privateareanetwork)协调器、协调器或者网络设备。rfd包含精简的mac服务,智能用作网络设备。

本发明具有如下有益效果:

1、定义了物理层(phy)和介质访问控制层(mac),实现安装容易、数据传输可靠、短距离通信、极低的成本、合理的电池寿命,并且拥有一个简单而且灵活的通信网络协议。

2、设备终端联网速度快,双向传输信号,不易掉网,再加入联网或是踢除局网瞬间完成,连接点数可超过65000点。

3、物理层无线通信服务的调制方案,采用半正弦波偏移四相移相键控(offsetquadraturephaseshiftkeying,o-qpsk)码片调制机制。使用直接序列式扩频技术(directsequencespreadspectrum,dsss)处理增益能够有效地抑制干扰信号,减少系统对信道滤波器的依赖,以便迅速完成数据传输并返回睡眠模式。

附图说明

图1是本发明中智能芯片内部结构示意图;

图2是本发明中网络拓扑方式图之一;

图3是本发明中智能芯片结构示意图;

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图图1、图2和图3对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。

实施例1

一种智能无线调控联网的dawn系统,所述dawn系统全名为digitaladdressingwirelessnetworking即数字寻址无线组网,适用于各种电器、传感器将其设备以数字寻址后,透过协调器及网关,组成低速无线个域网,甚至使用网际网络上云端,达到物联网远端控制目的。

所述dawn系统,包括智能芯片、智能模块、智能协调器、智能网关和关联设备,设备之间采用无线连接方式关联。

进一步的,所述智能芯片为镤赛光电的psai-iot-01智能芯片,所述智能芯片内置zigbeerf晶粒及mcu晶粒,mcu晶粒已存入dawn系统固件,控制设备置入芯片后即可迅速组网并传送和接收信号。

进一步的,所述智能芯片包括rf晶粒和mcu晶粒,所述rf晶粒包括数据链路层(mac)和物理层(phy),所述数据链路层(mac)包括逻辑链路控制子层(llc)、媒体访问控制子层(mac);所述mcu晶粒包括用户应用层(apl)和应用行规,所述应用行规包括应用支援子层(aps)和网络层(nwk)。

进一步的,所述物理层(phy)电连有16个信道,所述16个信道都使用psai-iotpan的算法,会在每一个信道扫描出各个连接设备属于自己的pan位置,未加入的router/device,也会一个个信道去找哪个pan允许加入;pan由公司依客户管理决定,短地址(shortaddress)有自己的算法,方便识别及搜寻。

进一步的,物理层(phy)无线通信服务的调制方案,采用半正弦波偏移四相移相键控(offsetquadraturephaseshiftkeying,o-qpsk)码片调制机制。使用直接序列式扩频技术(directsequencespreadspectrum,dsss)处理增益能够有效地抑制干扰信号,减少系统对信道滤波器的依赖,以便迅速完成数据传输并返回睡眠模式。

进一步的,mac应用层(aps部分),每个设备都使用csma-ca算法,在“再加入网络”发出信标帧(beacon)时,会先读取接受信号强度指示(readon-airrssi),避免干绕正常的数据传递。

进一步的,mac应用层(aps部分)有应答重传功能,每个设备都使用带碰撞避免的载波侦听多址访问机制(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance),使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用

进一步的,低速无线个域网的路由算法,采建表方式;将相邻相关路径建表,有自己的快速“建表/修改表/搜寻”的演算法,无论在同一pan有多少router/device,均能快速反应。

进一步的,dawn系统网络联机路径依据,无线讯号强度先连接并建立路径表;如果讯号强度差不多,就依据网络拓扑(networktopology)结构层数较少的优先;另外在讯号位置较好的装置也会直接连接至协调器上。所述网络拓扑(networktopology),支持星型(star)或者点对点(pear-to-pear)两种网络拓扑结构。

为数据传输定义了四种帧结构:信标帧、数据帧、确认帧和mac层命令帧。

进一步的,所述智能芯片设计工作无线频段在高频2405hz-2485hz,分成16个信道(每个信道带宽为5mhz),传输速率为250kps(比特率),瞬时数据传输速率与数据吞吐量的高比值可以最小化设备的占空比。

定义两种类型的设备:全功能设备ffd(fullfunctiondevice)和精简功能设备rfd(reducedfunctiondevice)。ffd包含全部mac服务,可以实现全部三种功能:pan(privateareanetwork)协调器、协调器或者网络设备。rfd包含精简的mac服务,智能用作网络设备。

进一步的选择:

1、强大无线前端:

2.4ghzieee802.15.4-2006标准的射频收发器。

高接收灵敏度(-95dbm)和抗干扰性能。

可编程的输出功率-35dbm~0dbm。

适合系统配置符合世界范围的无线电频率法规:etsien300328(欧盟)和en300440(欧洲),fcccfr47(美国)和aribstd-t-66(日本)。

2、低功耗:

接收模式rx:20.4ma

发送模式tx在0dbm:23.2ma

功耗模式1(4s唤醒):5.4ma

功耗模式2(睡眠定时器运行):2.0ma

功耗模式3(外部中断):3.7ua

宽电源电压范围(2~3.6v)

3、微控制器:

强大的cortextm-m0内核,内核时钟频率高达42mhz。

128kb的系统内置可编程闪存。

16kbram,具备在各种供电方式下的数据保持能力。

支持硬件调试。

4、外设:

强大的4通道pwm。

ieee802.5.4mac定时器,通用定时器(1个16位定时器,2个8位定时器)。

具有捕获功能的32khz睡眠定时器。

硬件支持csma/ca。

支持精确的数字化rssi/lqi。

具备电池监视器和温度传感器接口。

5、外设:

具有8路输入和可配置分辨率的12位adc。

aes安全协议处理器。

2个支持多种串行通信协议的强大通用同步串口(usart)。

21个通用i/o引脚(19×4ma,2×20ma),每个引脚都具有响应外部中断源的功能。如果需要外部中断,可对i/o引脚产生中断,同时外部中断事件也能被用来唤醒休眠模式。

24位系统看门狗定时器。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述,不代表实施例的优劣。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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