[发明专利]一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法

说明书

本发明提供一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法，主要面向电力系统变电站、输电线路、配电站房配套无线传感器低功耗、高实时性数据采集要求，采用了将对时同步隐藏至下层协议栈的方式，从而对上层通讯应用数据隐形，不影响业务应用层数据逻辑，本发明利用了无线射频芯片硬件引脚中断与协议栈配合的方式，发明了报文时序校时方法，此方法具有低功耗、高校时精度、业务透明的特点，适用于对功耗、实时性要求高的物联网传感器网络。

技术领域

本发明属于电力系统物联网无线传感器领域，尤其是一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法。

背景技术

电力物联网近年来的加快推进对物联网设备的技术参数提出了更高的标准，无线无源传感器被广泛部署至变电站、输电线路、配电站房中。针对电力监控领域，因为需要保证采集数据的实时性，传感器本身的时钟准确性是关键技术指标。校时是由带有标准时钟源的设备将时钟信息通过定期通讯的方式同步至传感器一侧。物联网无线传感器使用无线射频进行通讯，并且多为电池供电或是环境取电。相比于传统的有线供电传感器，物联网无线传感器因为电能的限制导致通讯的实时性、频次受限。在物联网无线传感器工作过程中，射频RF芯片工作所消耗的电能占据整体生命周期电能消耗的较大部分。降低通讯频次、简约化整体协议栈设计可以显著减少传感器平均功耗，延长设备使用寿命。其中针对物联网无线传感器的对时协议栈设计是关键技术点之一，较低校时精度会导致对时的频次增加，影响功耗。同时，传感器的种类相对较多，复杂的校时流程会导致传感器本身的业务逻辑难以设计。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法，该设计为分层架构，不影响传感器本身业务逻辑，实现低功耗，高精度。

为达此目的，本发明提供了一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法，其特征在于，

步骤一：将协议栈分为三层，从下至上分别为物理层、校时层、业务层，还包括有校时时钟源和物联网无线传感器，校时时钟源为主方，物联网无线传感器为从方，所述主方与从方中分别设置有主控制器和射频RF芯片，所述主方与从方通过射频RF芯片无线通讯连接，

业务层为物联网无线传感器本身业务通讯层；

校时层用于同步主方与从方时钟，同时对物理层提供一定的配置接口且对业务层具备隐藏性；

物理层为射频RF芯片、主控制器硬件通讯与中断的接口；

当物联网无线传感器组织好发送报文后，由业务层传递给校时层，校时层负责完成对校时信息的封包后，传递给物理层进行发送，

校时层的封包分为本帧序号、使能位、历史帧序号、时钟信息，

本帧序号为该帧报文在校时层封包后的序号，每次发送报文时更新；

时钟信息是之前的历史帧序号报文发送时刻对应设备的精准时钟信息，精确到微秒；

使能位用于决定当前报文中时钟信息的有效性，若该值为0，则该帧报文的时钟信息无效；

校时层在进行校时时产生校时动作，校时动作由带有标准时钟信息的主方发起，其内部运行有微秒级循环计数器作为系统时钟，由内部晶振驱动，并且通过capture引脚记录射频RF芯片中断引脚触发时数值；

主方上电启动后第一帧发送报文校时层使能位为0，同时当该帧报文发送完毕后，射频RF芯片触发完整包发送中断信号，校时层通过访问内部计数器得到发送完毕时对应的计数器数值M_T₁；