一种基于ChirpIoT模块的跳频通信系统及方法与流程

本发明涉及跳频通信，尤其涉及一种基于chirpiot模块的跳频通信系统及方法。

背景技术：

1、chirpiot模块是一种基于chirp调制解调技术的低功耗远距离无线收发芯片，支持半双工无线通信，工作频段为370～600mhz和740～1200mhz。chirp调制解调技术是一种线性扩频信号的变化改进，实现了远距离传输的一种无线通信技术。chirpiot模块具有高抗干扰性、高灵敏度、低功耗和超远距离等特性。

2、跳频通信是一种扩频方式，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。跳频通信可以有效改善衰落，适用于多径环境中的漫速移动的移动台，可以大大改善移动台的通信质量，相当于频率分集。跳频通信最主要的还是确保通信的秘密性和抗干扰性；不同于定频通信，跳频的优势就是难以被截获，只要对方不清楚载波的跳变规律，就很难被截获通信内容。跳频在抗干扰上，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。

3、但是chirpiot模块本身不具备跳频通信功能：这意味着chirpiot模块不能利用跳频通信提高通信安全性和抗干扰性，也不能适应不同场景下对传输速率和稳定性的需求。

4、并且跳频通信需要依赖复杂的软件算法设计和硬件设备支持：这意味着跳频通信需要消耗更多的计算资源和功耗，也需要更高的成本和维护成本。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于chirpiot模块的跳频通信系统，包括：

2、两个chirpiot模块，其中一个所述chirpiot模块作为发射端，另一所述chirpiot模块作为接收端；

3、控制器，分别连接所述发射端和所述接收端，用于对所述发射端配置基本参数和对所述接收端配置所述基本参数和两个接收信道，以及根据所述基本参数处理得到前导码并配置至所述发射端；

4、所述发射端用于根据所述基本参数向所述接收端发射多个检测信号，并且根据返回值与所述接收端建立通信后将所述前导码和待发送数据作为数据包发送至所述接收端；

5、所述接收端用于在首次接收信号时选择任一接收信道作为当前接收信道接收所述发射端发射的所述检测信号，根据所述检测信号在判断与所述发射端建立通信时通过所述当前接收信道接收所述数据包，以及根据所述检测信号在判断与所述发射端建立未通信时切换至另一接收信道作为所述当前接收信道接收所述检测信号。

6、优选的，所述基本参数包括射频参数、单次所述检测信号的持续时长以及切换所述接收信道的切换时长，则所述控制器包括：

7、初始化模块，用于对所述发射端配置所述射频参数、单次所述检测信号的持续时长以及切换所述接收信道的切换时长，以及对所述接收端配置两个所述接收信道、单次检测信号的持续时长以及切换接收信道的切换时长；

8、前导码配置模块，连接所述初始化模块，用于根据所述持续时长、所述接收信道、所述切换时长处理得到额外前导码，随后将所述额外前导码与基础前导码之和作为所述前导码并配置至所述发射端。

9、优选的，所述前导码配置模块包括：

10、第一计算单元，用于根据所述基本参数计算在两个所述接收信道间切换两次的最长耗时作为理论总时长，将所述理论总时长除以所述持续时长作为所述额外前导码；

11、第二计算单元，连接第一计算单元，用于将所述额外前导码加上所述基础前导码后向上取整作为所述前导码并配置至所述发射端。

12、优选的，所述发射端包括：

13、通信模块，用于根据所述基本参数向所述接收端发射所述检测信号，并接收所述接收端反馈的所述返回值；

14、第一判断模块，连接所述通信模块，用于在判断所述返回值表示通信成功时将所述前导码和所述待发送数据作为数据包发送至所述接收端。

15、优选的，所述接收端包括：

16、接收模块，用于选择任一所述接收信道作为所述当前接收信道，随后接收所述发射端发射的所述检测信号；

17、第二判断模块，连接所述接收模块，用于在判断所述发射端持续发射所述检测信号的发射时长大于所述持续时长的预设倍数时反馈表示建立通信的所述返回值并通过所述当前接收信道接收所述数据包，以及在判断所述发射端持续发射所述检测信号的发射时长不大于所述持续时长的预设倍数时控制所述接收模块切换至另一所述接收信道作为所述当前接收信道接收所述检测信号。

18、本发明还提供一种基于chirpiot模块的跳频通信方法，应用于上述的跳频通信系统，所述跳频通信方法包括：

19、步骤s1，所述控制器对所述发射端配置基本参数和对所述接收端配置所述基本参数和两个接收信道，以及根据所述基本参数处理得到前导码并配置至所述发射端；

20、步骤s2，所述发射端根据所述基本参数向所述接收端发射多个检测信号，并且根据返回值与所述接收端建立通信后将所述前导码和待发送数据作为数据包发送至所述接收端；

21、步骤s3，所述接收端在首次接收信号时选择任一接收信道作为当前接收信道接收所述发射端发射的所述检测信号，根据所述检测信号判断是否与所述发射端建立通信：

22、若是，则通过所述当前接收信道接收所述数据包；

23、若否，则切换至另一所述接收信道，随后返回所述步骤s3。

24、优选的，所述基本参数包括射频参数、单次所述检测信号的持续时长以及切换所述接收信道的切换时长，则所述步骤s1包括：

25、步骤s11，所述控制器对所述发射端配置所述射频参数、单次所述检测信号的持续时长以及切换所述接收信道的切换时长，以及对所述接收端配置两个所述接收信道、单次检测信号的持续时长以及切换接收信道的切换时长；

26、步骤s12，所述控制器根据所述持续时长、所述接收信道、所述切换时长处理得到额外前导码，随后将所述额外前导码与基础前导码之和作为所述前导码并配置至所述发射端。

27、优选的，所述步骤s12包括：

28、步骤s121，所述控制器根据所述基本参数计算在两个所述接收信道间切换两次的最长耗时作为理论总时长，将所述理论总时长除以所述持续时长作为所述额外前导码；

29、步骤s122，所述控制器将所述额外前导码加上所述基础前导码后向上取整作为所述前导码并配置至所述发射端。

30、优选的，所述步骤s2包括：

31、步骤s21，所述发射端根据所述基本参数向所述接收端发射所述检测信号，并接收所述接收端反馈的所述返回值；

32、步骤s22，所述发射端在判断所述返回值表示通信成功时将所述前导码和所述待发送数据作为数据包发送至所述接收端。

33、优选的，所述步骤s3包括：

34、步骤s31，所述接收端在首次接收信号时选择任一所述接收信道作为所述当前接收信道，随后接收所述发射端发射的所述检测信号；

35、步骤s32，所述接收端判断所述发射端持续发射所述检测信号的发射时长是否大于所述持续时长的预设倍数：

36、若是，则反馈表示建立通信的所述返回值并通过所述当前接收信道接收所述数据包；

37、若否，则切换至另一接收信道作为所述当前接收信道，随后返回所述步骤s32。

38、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

39、1)通过基于chirpiot模块的cad检测特性，实现通过接收端接收发射端发射的检测信号，并在持续接收到检测信号时等待接收数据包，以及在未接收到检测信号时切换接收信道判断是否持续接收到检测信号，以此实现跳频通信；使得chirpiot模块实现跳频通信提高通信安全性和抗干扰性，能适应不同场景下对传输速率和稳定性的需求；

40、2)基于chirpiot模块实现跳频通信系统，只需要消耗较少的的计算资源和功耗，降低硬件成本和维护成本。