一种低功耗无线唤醒方法及系统与流程

1.本公开涉及无线唤醒控制技术领域，特别涉及一种低功耗无线唤醒方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.在物联网电池供电的无线通信应用中，为延长电池寿命，终端射频不能一直处于接收状态，往往需要采用cad(channel activity detection，信道活动检测)技术支持空中唤醒。
4.如图1所示，t1为cad周期，t2为终端射频接收开启时间，t3为主站唤醒终端的周期；
5.终端cad带来的功耗为：t2*irx/t1，irx为射频接收状态功耗；
6.主站唤醒终端带来的功耗为t1*itx/t3，itx为射频发射状态功耗。
7.从图1可以看出，终端射频按照很低的占空比开启接收，可以使终端在平均功耗接近休眠的情况下支持空中唤醒。但主站要想唤醒终端，需要跳转到终端所在信道连续发送t1时间的唤醒码。这种现有技术下如果需要频繁周期性唤醒终端通信(t3确定)，主站无法做到低功耗，或者主站和终端无法同时做到低功耗，减小t1可以降低主站功耗但会增加终端功耗；另外这种方式会唤醒信号覆盖范围内所有同一信道的终端设备，误唤醒也会增加其他设备的功耗。
8.发明人发现，很多物联网应用中主站和终端都只能电池供电，同时需要低功耗，为了解决上述问题，普遍的做法是利用主站和终端之间精确的时间同步，此时主站可以精确确定终端每次开始cad的时间，直接发送t2的唤醒包即可，但精确的时间同步需要频繁通信造成功耗增加或者需要精准的有源晶振造成成本增加。


技术实现要素：

9.为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种低功耗无线唤醒方法及系统，基于在绝对时间轴上划分时间片的方式进行粗略的时间同步，并可以在失联时采用自适应纠错方法，在降低功耗的同时，降低了对晶振精度的要求，减少了时间同步开销，且不受系统重启的影响。
10.为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
11.本公开第一方面提供了一种低功耗无线唤醒方法。
12.一种低功耗无线唤醒方法，应用于终端，包括以下过程：
13.获取信道活动检测周期；
14.首次被主站唤醒后，接收基站时间同步包校时以实现与主站的时间同步；
15.将绝对时间轴上每个预设时间段，按照信道活动检测周期划分为多个第一时间片，每个第一时间片划分为多个第二时间片；
16.将信道活动检测周期、开启接收时间的时间片序号和第二时间片的数量发送给主
站；
17.获取主站根据接收到的数据生成的唤醒码，根据接收到的唤醒码进行唤醒。
18.进一步的，获取主站下发数据包中的发送时间片序号，结合当前时间片序号进行时间校准。
19.进一步的，预设时间段为一分钟，且信道活动检测周期能够被60整除。
20.进一步的，主站根据信道活动检测周期和第二时间片的数量进行绝对时间轴的划分，根据终端发过来的时间片序号确定终端唤醒的第二时间片位置，提前预设个数的第二时间片开始发送唤醒码，并连续发送至少三个第二时间片。
21.本公开第二方面提供了一种低功耗无线唤醒方法。
22.一种低功耗无线唤醒方法，应用于主站，包括以下过程：
23.获取终端发来的信道活动检测周期、第二时间片的数量以及终端开启接收时间的时间片序号；
24.首次建立通信时根据信道活动检测周期连续发送唤醒码，然后发送时间同步包；
25.根据终端发来的数据建立以终端地址为索引的邻居表；
26.根据邻居表中终端参数确定终端唤醒的第二时间片位置，提前预设个数的第二时间片开始发送唤醒码以唤醒终端，并连续发送至少三个第二时间片。
27.进一步的，主站唤醒终端后，发送主站的发送时间片序号，完成一次时间校准同步。
28.进一步的，终端将绝对时间轴上每个预设时间段，按照信道活动检测周期划分为多个第一时间片，每个第一时间片划分为多个第二时间片。
29.更进一步的，预设时间段为一分钟，且信道活动检测周期能够被60整除。
30.本公开第三方面提供了一种低功耗无线唤醒系统。
31.一种低功耗无线唤醒系统，包括：终端和主站，终端与主站通信连接；
32.终端获取信道活动检测周期；
33.终端将绝对时间轴上每个预设时间段，按照信道活动检测周期划分为多个第一时间片，每个第一时间片划分为多个第二时间片；
34.终端将信道活动周期、开启接收时间的时间片序号和第二时间片的数量发送给主站；
35.主站根据信道活动检测周期和第二时间片的数量进行绝对时间轴的划分，根据终端发过来的时间片序号确定终端唤醒的第二时间片位置，提前预设个数的第二时间片开始发送唤醒码，并连续发送至少三个第二时间片；
36.终端获取主站发来的唤醒码，根据接收到的唤醒码进行唤醒。
37.进一步的，预设时间段为一分钟，且信道活动检测周期能够被60整除。
38.进一步的，主站唤醒终端后，发送主站的发送时间片序号，完成一次时间校准同步。
39.进一步的，当主站和终端通信不成功时，在下一次唤醒时提高发送唤醒码的时间片数量。
40.与现有技术相比，本公开的有益效果是：
41.1、本公开所述的低功耗无线唤醒方法及系统，基于在绝对时间轴上划分时间片的
方式实现了时间同步，降低了对晶振精度的要求，减少了时间同步开销，且不受系统重启的影响。
42.2、本公开所述的低功耗无线唤醒方法及系统，主站可以适应不同唤醒周期的终端，可以在失联时采用自适应纠错方法，在达成降低功耗目标下，提高通信可靠性，满足多种功耗及控制实时性需求。
43.3、本公开所述的低功耗无线唤醒方法及系统，采用无线通信的终端和主站都可以实现低功耗电池供电，终端处于cad模式，主站可以判断出终端的接收时间，从而实现高效低功耗的唤醒，也减小了误唤醒概率。
附图说明
44.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
45.图1为本公开背景技术中提供的主站和终端的开启时间序列示意图。
46.图2为本公开实施例1提供的低功耗无线唤醒系统的示意图。
具体实施方式
47.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
48.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
49.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
50.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
51.实施例1：
52.本公开实施例1提供了一种低功耗无线唤醒系统，包括：终端和主站，终端与主站通信连接；
53.终端获取信道活动检测周期；
54.终端将绝对时间轴上每个预设时间段，按照信道活动检测周期划分为多个第一时间片，每个第一时间片划分为多个第二时间片；
55.终端将信道活动检测周期、开启接收时间的时间片序号和第二时间片的数量发送给主站；
56.主站根据信道活动检测周期和第二时间片的数量进行绝对时间轴的划分，根据终端发过来的时间片序号确定终端唤醒的第二时间片位置，提前预设个数的第二时间片开始发送唤醒码，并连续发送至少三个第二时间片；
57.终端获取主站发来的唤醒码，根据接收到的唤醒码进行唤醒。
58.具体的，包括：
59.s1：主站和终端建立通信时，主站跳转到终端所在信道连续发送t1时间的唤醒码；
60.s2：主站发送自己的绝对时间，终端接收到主站的时间完成时间校准，两者实现绝对时钟同步；
61.s3：终端把自己的绝对时间轴上每分钟按照t1划分为n个大时间片(t1要求可以被60整除)，每个大时间片再按照t4划分为m个小时间片(t4必须大于t 2,需要根据时钟同步误差及t3周期内由于晶振误差产生的时钟误差综合考虑，并要求可以被t1整除)，并确定自己开启接收的时间t2的时间片序号q，给主站的回复中把t1、m、q发送给主站；
62.主站根据终端发过来的地址和参数建立以地址为索引的邻居表；
63.s4：主站需要唤醒终端时，根据查询到的终端邻居表参数划分大小时间片并确定终端唤醒的小时间片位置，并且考虑时钟偏差提前一个小时间片开始发送唤醒码，连续发送3个小时间片，保证覆盖终端唤醒时间；主站唤醒终端后，发送的数据中包含自己的发送时间片序号q2，完成一次时间校准同步(通信延时为t5，终端根据主站的q2,得知当前主站时间片序号为(q2+t5/t4)％m，将自己的绝对时间及时间片和基站就近对齐)；
64.s5：主站和终端通信不成功时，在下一次唤醒时加大发送唤醒码的时间6*t4、12*t4
…
，直到t1，开始上述第1步建立通信的过程；
65.如图1所示，以目前常用的lora通信为例，终端采用3000bps空中速率，cad周期t1为5秒，接收时间t2为3ms，接收电流5ma，休眠电流5ua，不考虑其他消耗平均电流3ms*5000ua/5000ms+5ua＝8ua。
66.常规模式下主机发射电流75ma，唤醒需要持续发送5秒，休眠电流5ua，每小时(t3)需要唤醒一次终端，不考虑其他消耗平均电流75000ua*5s/3600s+5ua＝213ua。
67.采用本实施所述策略，取小时间片t4为0.25秒，主机唤醒终端第一次需要持续发送5秒，时间同步后再唤醒只需要0.75秒，不考虑其他消耗，一天平均电流为：
68.(75000ua*5s*1+75000ua*0.75s*23)/(3600s*24)+5ua＝24ua
69.供暖领域中，采用本实施例所述策略可以实现从基站到户端全无线方案：户用电动调节阀可以电池供电无线通信，安装在管道井电池更换难度大成本高，作为终端，一次性锂电池可以使用6年；小区的基站作为主站实现阀门和后台的交互，功耗的降低可以较少电量消耗，为实现太阳能供电提供可能；户内安装的温控面板也需要电池供电，方便住户控制阀门及查询阀门数据，两节干电池可以使用2年。
70.实施例2：
71.本公开实施例2提供了一种低功耗无线唤醒方法，应用于终端，包括以下过程：
72.获取信道活动检测周期；
73.首次被主站唤醒后，接收基站时间同步包校时以实现与主站的时间同步；
74.将绝对时间轴上每个预设时间段，按照信道活动检测周期划分为多个第一时间片，每个第一时间片划分为多个第二时间片；
75.将信道活动检测周期、开启接收时间的时间片序号和第二时间片的数量发送给主站；
76.获取主站根据接收到的数据生成的唤醒码，根据接收到的唤醒码进行唤醒。
77.获取主站下发数据包中的发送时间片序号，结合当前时间片序号进行时间校准。
78.预设时间段为一分钟，且信道活动检测周期能够被60整除。
79.主站根据信道活动检测周期和第二时间片的数量进行绝对时间轴的划分，根据终
端发过来的时间片序号确定终端唤醒的第二时间片位置，提前预设个数的第二时间片开始发送唤醒码，并连续发送至少三个第二时间片。
80.实施例3：
81.本公开实施例3提供了一种低功耗无线唤醒方法，应用于主站，包括以下过程：
82.获取终端发来的信道活动检测周期、第二时间片的数量以及终端开启接收时间的时间片序号；
83.首次建立通信时根据信道活动检测周期连续发送唤醒码，然后发送时间同步包；
84.根据终端发来的数据建立以终端地址为索引的邻居表；
85.根据邻居表中终端参数确定终端唤醒的第二时间片位置，提前预设个数的第二时间片开始发送唤醒码以唤醒终端，并连续发送至少三个第二时间片
86.主站唤醒终端后，发送主站的发送时间片序号，完成一次时间校准同步。
87.终端将绝对时间轴上每个预设时间段，按照信道活动检测周期划分为多个第一时间片，每个第一时间片划分为多个第二时间片。
88.预设时间段为一分钟，且信道活动检测周期能够被60整除。
89.以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。