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        基于LoRa的多傳感器低功耗數(shù)據(jù)采集方法

        2024-09-16 00:00:00王大濤滕德貴王靈犀
        現(xiàn)代電子技術(shù) 2024年10期
        關(guān)鍵詞:多傳感器輪詢數(shù)據(jù)采集

        摘" 要: 針對(duì)LoRa多傳感器低功耗采集中同信道傳感節(jié)點(diǎn)無效喚醒的問題,提出一種基于空中喚醒策略與信道切換機(jī)制相結(jié)合的低功耗采集方法。通過將LoRa通信鏈路劃分為多個(gè)通信信道,不同信道分時(shí)切換復(fù)用,實(shí)現(xiàn)多傳感節(jié)點(diǎn)的分組通信,避免從傳感節(jié)點(diǎn)的無效喚醒,在有限信道容量下最大限度地降低從節(jié)點(diǎn)的通信功耗;并制定了LoRa局域網(wǎng)傳感器通信指令協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了多傳感器的低功耗主動(dòng)輪詢采集、定點(diǎn)調(diào)試與預(yù)警上報(bào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提方法的有效性。

        關(guān)鍵詞: LoRa; 多傳感器; 低功耗; 數(shù)據(jù)采集; 信道切換; 分時(shí)復(fù)用; 輪詢

        中圖分類號(hào): TN919?34; TN98?34" " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A" " " " " " " " " "文章編號(hào): 1004?373X(2024)10?0023?05

        Method of multi?sensor low?power data acquisition based on LoRa

        Abstract: In allusion to the problem of invalid wake?up of sensor nodes in a multi?sensor acquisition system, which based on the same LoRa communication channel, a low?power working method based on wake on radio strategy and channel switching mechanism is proposed. In this method, the LoRa communication link is divided into multiple communication channels, the switching and time division multiplexing of different channels are conducted, and group communication of multiple sensor nodes is realized, avoiding ineffective wake?up from sensor nodes and minimizing communication power consumption of slave nodes under limited channel capacity. A LoRa local area network sensor communication instruction protocol is developed, which can realize the low?power active polling collection, fixed?point debugging, and early warning reporting of multiple sensors. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method.

        Keywords: LoRa; multiple sensors; low power consumption; data collection; channel switching; time division multiplexing; polling

        0" 引" 言

        LoRa因其抗干擾性強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn),更適用于空間障礙物多、節(jié)點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)、無運(yùn)營(yíng)商廣域網(wǎng)信號(hào)覆蓋的多傳感器數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用場(chǎng)景[1?3]。工程中,將LoRa與低功耗供電技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)傳感器的無線通信與電池供電,可大幅減少局域范圍內(nèi)多傳感器組網(wǎng)布線的工作量,在線纜布設(shè)復(fù)雜工程中有較好的應(yīng)用前景[4?5]。

        現(xiàn)有傳感節(jié)點(diǎn)通常采用定時(shí)或觸發(fā)喚醒的工作方式完成數(shù)據(jù)的采集與上報(bào),在非工作時(shí)段進(jìn)入待機(jī)休眠狀態(tài)以降低功耗。黃躍文等通過周期喚醒進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)無線低功耗數(shù)據(jù)采集[6]。林碩等通過觸發(fā)喚醒方式實(shí)現(xiàn)稱重傳感器低功耗數(shù)據(jù)的采集[7]。邱崠等基于LoRaWAN協(xié)議實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)的采集,終端節(jié)點(diǎn)工作于ClassA模式,建立與LoRa網(wǎng)關(guān)的低功耗通信連接[8]。

        但是,定時(shí)或觸發(fā)喚醒的工作方式由于從節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間處于待機(jī)休眠狀態(tài),需要等待至下一喚醒時(shí)間窗口完成主控節(jié)點(diǎn)控制指令的響應(yīng),因而存在主控節(jié)點(diǎn)指令響應(yīng)實(shí)時(shí)性差的問題,導(dǎo)致在多傳感器遠(yuǎn)程召測(cè)、定點(diǎn)調(diào)試等場(chǎng)景下應(yīng)用受限。另外,采用LoRaWAN協(xié)議模式組網(wǎng)的工作方式,對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)接入量少、小規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)來說,系統(tǒng)較為復(fù)雜,成本較高[9]。

        本文針對(duì)小范圍(1 km)內(nèi)多傳感器低功耗輪詢采集中同信道從節(jié)點(diǎn)無效喚醒的問題,提出了一種基于空中喚醒策略與信道切換機(jī)制的低功耗采集方法。將無線通信局域網(wǎng)進(jìn)行信道劃分,不同信道劃分時(shí)切換復(fù)用,以實(shí)現(xiàn)多傳感節(jié)點(diǎn)的分組喚醒與通信;并制定了多傳感器局域網(wǎng)通信協(xié)議,開發(fā)了低成本從傳感器節(jié)點(diǎn)與主控節(jié)點(diǎn),通過測(cè)試驗(yàn)證了所提方法的有效性。

        1" 關(guān)鍵問題

        局域網(wǎng)多傳感器數(shù)據(jù)采集方式按數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑垂?jié)點(diǎn)是主控節(jié)點(diǎn)還是從節(jié)點(diǎn),可分為兩類。

        1) 主動(dòng)輪詢采集方式:由主控節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集命令,從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)命令并返回采集數(shù)據(jù);

        2) 自動(dòng)上報(bào)采集方式:由從節(jié)點(diǎn)自動(dòng)上報(bào)采集數(shù)據(jù),主控節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。

        兩種采集方式都通過定時(shí)喚醒切換至工作狀態(tài),在非喚醒時(shí)間段切換至待機(jī)狀態(tài),并關(guān)閉無線射頻模塊電源以降低功耗,實(shí)現(xiàn)低功耗采集。

        其中,自動(dòng)上報(bào)采集方式喚醒后無需判斷是否有主控節(jié)點(diǎn)命令數(shù)據(jù),直接完成采集并上報(bào),但只能在喚醒后指定時(shí)隙內(nèi)建立主從節(jié)點(diǎn)之間的通信連接,導(dǎo)致從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)控制指令的實(shí)時(shí)性降低;主動(dòng)輪詢采集方式通過提高從節(jié)點(diǎn)喚醒頻次,且在喚醒后判斷主控節(jié)點(diǎn)是否發(fā)送通信指令,并及時(shí)響應(yīng)指令,以提高指令響應(yīng)的實(shí)時(shí)性[10]。因此,在指令響應(yīng)實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用場(chǎng)景中,需采用主動(dòng)輪詢的方式完成低功耗數(shù)據(jù)采集。

        但是,在多個(gè)從傳感器低功耗數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用場(chǎng)景中,由于主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送通信指令會(huì)喚醒局域網(wǎng)內(nèi)同信道的所有從節(jié)點(diǎn)設(shè)備,無效喚醒將導(dǎo)致從節(jié)點(diǎn)功耗的增加。比如:當(dāng)無線局域網(wǎng)中存在M個(gè)從節(jié)點(diǎn)時(shí),主控節(jié)點(diǎn)完成一次指令下發(fā)會(huì)同時(shí)喚醒M個(gè)從節(jié)點(diǎn),即完成一次局域網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)輪詢采集,從節(jié)點(diǎn)被無效喚醒M-1次,增加局域網(wǎng)整體功耗。

        為避免同一信道下多傳感器節(jié)點(diǎn)的無效喚醒,可為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)劃分獨(dú)立的通信信道。但由于LoRa采用擴(kuò)頻技術(shù),單信道占用帶寬大,當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)從節(jié)點(diǎn)較多時(shí),無法實(shí)現(xiàn)每個(gè)從節(jié)點(diǎn)擁有獨(dú)立的通信信道。此外,若局域網(wǎng)從節(jié)點(diǎn)工作信道完全占用LoRa通信頻段,不僅會(huì)干擾工程現(xiàn)場(chǎng)的其他設(shè)備,還會(huì)受到其他無線通信設(shè)備的干擾。

        2" 低功耗采集方法

        本文針對(duì)上述多傳感器低功耗輪詢數(shù)據(jù)采集中的問題,基于無線空中喚醒策略,按功能將LoRa通信鏈路進(jìn)行信道劃分,通過不同信道之間的切換,實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的分組喚醒通信,在有限通信信道數(shù)量下,最大限度地降低從節(jié)點(diǎn)的通信功耗。此外,還制定了多傳感器局域網(wǎng)通信協(xié)議,協(xié)同信道切換機(jī)制完成低功耗采集。

        2.1" LoRa無線空中喚醒

        LoRa無線空中喚醒策略工作示意圖如圖1所示。

        從節(jié)點(diǎn)每隔T s自動(dòng)喚醒一次,喚醒時(shí)長(zhǎng)為τ,檢測(cè)空中是否有主控節(jié)點(diǎn)的廣播前導(dǎo)碼。當(dāng)空中存在該信道前導(dǎo)碼時(shí),從節(jié)點(diǎn)喚醒進(jìn)入接收模式,完成主控節(jié)點(diǎn)下發(fā)數(shù)據(jù)的接收;當(dāng)空中不存在該信道前導(dǎo)碼時(shí),從節(jié)點(diǎn)再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。由于前導(dǎo)碼檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)τ遠(yuǎn)小于喚醒周期T,從節(jié)點(diǎn)一個(gè)周期內(nèi)大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài),因此可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的低功耗工作[11]。此外,為保證從節(jié)點(diǎn)能檢測(cè)到主控節(jié)點(diǎn)的廣播前導(dǎo)碼,主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送前導(dǎo)碼的時(shí)長(zhǎng)需大于從節(jié)點(diǎn)喚醒周期T。

        2.2" 信道劃分

        按照輪詢采集、定點(diǎn)調(diào)試與預(yù)警上報(bào)等多傳感器組網(wǎng)通信的功能需求,本文將LoRa局域網(wǎng)通信鏈路信道劃分為4類:待機(jī)信道Sx、預(yù)警信道A1、采集信道C1與調(diào)試信道D1。通過不同類型信道的分時(shí)復(fù)用,降低LoRa局域網(wǎng)通信的占用帶寬,減少多傳感器數(shù)據(jù)通信的無效喚醒次數(shù)。局域網(wǎng)LoRa通信信道劃分如表1所示。

        表1中,待機(jī)信道Sx為從節(jié)點(diǎn)待機(jī)休眠的工作信道,從節(jié)點(diǎn)完成命令響應(yīng)、預(yù)警信息上報(bào)后,自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)信道Sx,以降低節(jié)點(diǎn)功耗;采集信道C1為主從節(jié)點(diǎn)輪詢采集數(shù)據(jù)的上報(bào)信道,主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送輪詢控制命令至待機(jī)信道Sx,從節(jié)點(diǎn)被喚醒后與主控節(jié)點(diǎn)共同切換至采集信道C1,建立從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)上報(bào)通信鏈路;調(diào)試信道D1為主控節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的調(diào)試信道,主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送定點(diǎn)調(diào)試命令至待機(jī)信道Sx,從節(jié)點(diǎn)喚醒后與主控節(jié)點(diǎn)共同切換至調(diào)試信道D1,建立調(diào)試信道下的雙向通信鏈路;預(yù)警信道A1為主控節(jié)點(diǎn)接收從節(jié)點(diǎn)的預(yù)警信道,當(dāng)從節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障后,由待機(jī)信道Sx自動(dòng)切換至預(yù)警信道,向主控節(jié)點(diǎn)上報(bào)故障信息。

        實(shí)際應(yīng)用中,本文將待機(jī)信道Sx劃分為10個(gè),每個(gè)信道容量為10個(gè)從節(jié)點(diǎn),則待機(jī)信道Sx可容納100個(gè)從節(jié)點(diǎn),滿足大部分工程現(xiàn)場(chǎng)需求。此外,為避免各個(gè)信道之間的相互干擾,10個(gè)信道頻點(diǎn)之間間隔為擴(kuò)頻調(diào)制帶寬的5倍。

        2.3" 信道切換

        基于對(duì)局域網(wǎng)LoRa無線通信的信道劃分,主從節(jié)點(diǎn)通過通信信道的切換,實(shí)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)低功耗輪詢采集、定點(diǎn)調(diào)試與預(yù)警上報(bào)等多傳感器組網(wǎng)通信功能。

        2.3.1" 輪詢采集

        輪詢采集主從節(jié)點(diǎn)信道切換流程如圖2所示。

        首先,主控節(jié)點(diǎn)由預(yù)警信道A1切換至對(duì)應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)待機(jī)信道Sx,向該信道下所有從節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播采集命令,在延遲等待時(shí)間Td后,進(jìn)入采集信道C1,等待接收信道各從節(jié)點(diǎn)上報(bào)采集數(shù)據(jù);從節(jié)點(diǎn)接收到命令后從待機(jī)狀態(tài)喚醒至工作狀態(tài),并進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的采集,將采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至內(nèi)存中,休眠等待一段時(shí)間Ts后切換信道至采集信道C1。各從節(jié)點(diǎn)通過延時(shí)等待時(shí)長(zhǎng)Ts的不同,分時(shí)切換至采集信道C1,上報(bào)采集數(shù)據(jù)至主控節(jié)點(diǎn),避免出現(xiàn)信號(hào)碰撞。在從節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)上報(bào)后,主控節(jié)點(diǎn)切換至預(yù)警信道A1,從采集信道C1切換至待機(jī)信道并進(jìn)入周期性休眠狀態(tài),完成該信道下從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)輪詢采集。

        一般地,延遲等待時(shí)間Td為10 s,相鄰從節(jié)點(diǎn)等待間隔時(shí)長(zhǎng)Tc為2 s,超過該時(shí)長(zhǎng)則節(jié)點(diǎn)置為故障。待機(jī)信道Sx從節(jié)點(diǎn)容量為10個(gè),則遍歷采集一個(gè)信道需耗費(fèi)時(shí)長(zhǎng)(單位為s)為:

        [T=Td+Ts=Td+10Tc=10+10×2=30] (1)

        2.3.2" 定點(diǎn)調(diào)試

        從節(jié)點(diǎn)定點(diǎn)調(diào)試可實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)對(duì)局域網(wǎng)傳感器狀態(tài)查詢、參數(shù)設(shè)置、隨機(jī)定點(diǎn)召測(cè)等功能。輪詢定點(diǎn)調(diào)試主從節(jié)點(diǎn)信道切換流程如圖3所示。

        首先,由主控節(jié)點(diǎn)切換至指定設(shè)備號(hào)的待機(jī)信道Sx,發(fā)送定點(diǎn)調(diào)試指令,喚醒待機(jī)信道下從節(jié)點(diǎn)并立即進(jìn)入調(diào)試信道D1;從節(jié)點(diǎn)在收到定點(diǎn)調(diào)試指令后,立即切換至調(diào)試信道D1,并向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)信息。設(shè)定主控節(jié)點(diǎn)等待從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為5 s,超時(shí)認(rèn)為從節(jié)點(diǎn)為故障狀態(tài)。

        在完成調(diào)試工作后,若從節(jié)點(diǎn)30 s無接收數(shù)據(jù),自動(dòng)進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)。此外,還可通過主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令將從節(jié)點(diǎn)置為待機(jī)休眠狀態(tài)。

        2.3.3" 預(yù)警上報(bào)

        主控節(jié)點(diǎn)采用市電供電,可一直處于預(yù)警信息接收狀態(tài),監(jiān)控各個(gè)從節(jié)點(diǎn)運(yùn)行上報(bào)數(shù)據(jù)。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)電量低、節(jié)點(diǎn)數(shù)值異常后,可自動(dòng)切換至預(yù)警信道,上報(bào)異常數(shù)據(jù)。從節(jié)點(diǎn)在完成預(yù)警信息上報(bào)后,自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)信道。

        為避免從節(jié)點(diǎn)上報(bào)數(shù)據(jù)出現(xiàn)信號(hào)碰撞,從節(jié)點(diǎn)在自動(dòng)上報(bào)時(shí),首先進(jìn)行前導(dǎo)碼檢測(cè),當(dāng)存在其他節(jié)點(diǎn)預(yù)警信息上報(bào)時(shí),自動(dòng)增加等待時(shí)間片,等待下一個(gè)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,直到預(yù)上報(bào)成功。

        2.4" 通信指令協(xié)議

        主從節(jié)點(diǎn)應(yīng)按照統(tǒng)一的指令協(xié)議,在不同信道之間按照信道切換,實(shí)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)的低功耗數(shù)據(jù)采集。本文制定的LoRa局域網(wǎng)通信協(xié)議采用ASCII編碼格式,協(xié)同信道切換機(jī)制完成低功耗數(shù)據(jù)采集。幀格式組成字段如表2所示。

        表2中:起始符占用1 B,采用“:”作為一幀數(shù)據(jù)的起始;地址碼占用4 B,前2個(gè)字節(jié)為設(shè)備類型,后2個(gè)字節(jié)為局域網(wǎng)從節(jié)點(diǎn)ID,局域網(wǎng)從節(jié)點(diǎn)ID應(yīng)保證唯一性,從節(jié)點(diǎn)根據(jù)設(shè)備ID自動(dòng)設(shè)置LoRa通信信道,地址碼第3位為信道號(hào),第4位從節(jié)點(diǎn)號(hào);命令占用2 B,包括指令類型(調(diào)試指令、采集指令、預(yù)警指令等)和指令代碼(開關(guān)機(jī)、狀態(tài)查詢、采集參數(shù)配置、地址查詢等)兩個(gè)部分;校驗(yàn)碼占用采用CRC16校驗(yàn),高位在后,低位在前。

        另外,當(dāng)通信幀地址碼置為FFFF時(shí),為主控節(jié)點(diǎn)廣播命令,所有從節(jié)點(diǎn)均響應(yīng)該指令。

        3" 硬件電路接口設(shè)計(jì)

        主控節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)以STM32系列單片機(jī)為主控芯片,射頻前端模塊采用SX1278,兩者通過SPI接口建立連接,完成LoRa信道切換與主從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信[12]。為提高開發(fā)效率,無線射頻模塊采用某公司貼片封裝的RA?02設(shè)計(jì),SX1278射頻前端硬件接口電路與低功耗LoRa主從節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖如圖4所示。

        4" 實(shí)驗(yàn)與分析

        為測(cè)試信道切換機(jī)制的有效性,進(jìn)行功耗測(cè)試和多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn),并根據(jù)節(jié)點(diǎn)功耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。

        4.1" 單節(jié)點(diǎn)功耗測(cè)試

        從節(jié)點(diǎn)完成一次數(shù)據(jù)采集需要經(jīng)歷喚醒、接收、采集、發(fā)送、休眠等狀態(tài)[13]。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,設(shè)置從節(jié)點(diǎn)LoRa信道頻點(diǎn)為480 MHz,帶寬為125 kHz,擴(kuò)頻因子為8,發(fā)射功率為17 dBm,喚醒周期時(shí)長(zhǎng)為1 s,并通過示波器、萬用表測(cè)試數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于100 B情況下,各個(gè)狀態(tài)的電壓、工作電流與時(shí)長(zhǎng)。激光測(cè)距傳感器功耗數(shù)據(jù)如表3所示。

        4.2" 多傳感節(jié)點(diǎn)通信測(cè)試

        多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)中,主控節(jié)點(diǎn)分別與30個(gè)從節(jié)點(diǎn)通過3個(gè)信道建立通信連接,測(cè)試不同信道間的數(shù)據(jù)傳輸是否會(huì)干擾其他信道,導(dǎo)致從節(jié)點(diǎn)無效喚醒。相鄰信道頻點(diǎn)間隔為1 MHz,3個(gè)信道頻點(diǎn)分別為480 MHz、481 MHz、482 MHz。實(shí)驗(yàn)室采用萬用表監(jiān)測(cè)各從節(jié)點(diǎn)工作電流,判斷是否被喚醒。

        結(jié)果表明,各信道之間從節(jié)點(diǎn)通信相互獨(dú)立,避免了由信道間通信干擾引起的無效喚醒,且實(shí)現(xiàn)了多傳感器的組網(wǎng)采集。

        4.3" 功耗計(jì)算

        從節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)時(shí),通過周期喚醒檢測(cè)是否存在前導(dǎo)碼,由單節(jié)點(diǎn)通信測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算出平均待機(jī)電流I0(單位為mA)為:

        即從節(jié)點(diǎn)在休眠狀態(tài)下,周期性喚醒的耗電電流平均為0.372 mA。當(dāng)完成一次數(shù)據(jù)采集時(shí),從節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)歷數(shù)據(jù)接收、采集、發(fā)送等過程,采集一次均攤至每秒電流增量(單位為mA)為:

        以工程現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)100個(gè)從節(jié)點(diǎn)為例,劃分10個(gè)信道,一天從節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)10次,則從節(jié)點(diǎn)平均電流增量(單位為mA)為:

        [I'=10ΔI≈0.008] (4)

        從節(jié)點(diǎn)工作等效電流(單位為mA)為:

        [I=I0+I'=0.372+0.008=0.38] (5)

        以每個(gè)從節(jié)點(diǎn)電池容量為12 V、3 600 mA·h計(jì)算,電池供電效率為85%,則單個(gè)從節(jié)點(diǎn)可工作的有效時(shí)長(zhǎng)(單位為h)為:

        每天時(shí)長(zhǎng)24 h,可工作天數(shù)為:

        5" 結(jié)" 論

        本文針對(duì)多傳感器低功耗主動(dòng)輪詢采集中從節(jié)點(diǎn)無效喚醒的問題,提出了一種基于空中喚醒策略與信道切換機(jī)制的低功耗工作方法,制定了局域組網(wǎng)通信指令協(xié)議,建立了主控節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間的低功耗通信鏈路,提高了主從節(jié)點(diǎn)指令響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。此外,還基于SX1278開發(fā)了低成本從傳感器節(jié)點(diǎn)與主控節(jié)點(diǎn),并進(jìn)行了多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明,所提方法能夠完成多傳感器的低功耗數(shù)據(jù)采集,有效地避免了從傳感節(jié)點(diǎn)的無效喚醒。

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