[发明专利]一种基于LoRa散射通信方法的无源门窗报警装置

说明书

本发明公开了一种基于LoRa散射通信方法的无源门窗报警装置，包括基站、散射端和LoRa接收设备端，采用LoRa反向散射通信技术代替传统的主动辐射式通信，将射频信号发生单元、信息处理和调制单元在物理上分开设计，大大降低了功耗，摆脱了化学电池的束缚，完全实现了无源化。在低功耗MCU平台上实现了LoRa散射通信，同时配合低功耗的MCU电源管理电路实现了物联网终端设备在无源状态下的数据处理和数据通信。实现门窗报警装置的无源化，可解决小型物联网终端的供电问题。

技术领域

本发明属于门窗报警技术领域，更具体地说，涉及一种基于LoRa散射通信方法的无源门窗报警装置。

背景技术

随着物联网技术的发展，智能家居逐步进入了人们的生活。现有的智能家居设备中，大部分采用市电供电，如智能冰箱、智能台灯、智能窗帘；另一部分体积较小的终端则主要采用化学电池供电，如智能门锁、门窗报警器等。对于以电池供电的终端而言，必须频繁地进行数据的传感、交互和无线通信，这些功能都需要耗费大量的能源，但是由于其体积的限制，使得它们不能采用容量很大的电池。智能家居设备的能源问题已经成为一个亟待解决的痛点问题。

目前智能家居采用的无线传输技术主要为Wi-Fi、蓝牙、Zigbee，三者均为主动辐射通信技术。通过对上述三种技术的各项性能对比。可以看出即使是功耗最低的Zigbee技术，其电流也高达5mA。以小米公司的门窗传感器MCCGQ01LM为例(具体参考小米科技有限公司.[EB/OL][2021-03-22].https://m.mi.com/commodity/detail/12129)，其采用的无线通信方式为Zigbee，使用120mAh容量的CR1632的纽扣电池供电，续航时间仅两年。电池的更换将带来一系列问题，例如人工维护成本升高，电池环境污染、产品的密封性、资源的浪费等。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中电池的更换将带来一系列问题，本发明提供了一种无源门窗报警器，摆脱了化学电池的束缚，完全实现了无源化。

为了实现无源化，本发明将“节流”与“开源”机制相结合。“节流”是采用LoRa反向散射通信技术代替传统的主动辐射式通信，将射频信号发生单元和信息处理和调制单元在物理上分开设计，大大降低了通信功耗，如表1所示，采用LoRa反向散射通信技术所需功耗仅为Zigbee的三十五分之一，“开源”是利用能量收集电路，收集周围环境中的电磁波，经过整流、升压等过程，为设备提供可正常工作的电压。

表1传统主流通信技术与本专利采用的LoRa散射通信技术指标对比