[发明专利]一种基于LoRa的无线通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于LoRa的无线通信系统及方法。

背景技术

目前的无线通信模块多采用wifi、蓝牙、zigbee、超再生等形式，其理想传输距离最远可达2-3km。若想达到更远的距离则需要采用MESH拓扑结构，使得数据能够跳跃多个节点送达目的节点。要想获得更远的传输距离，则需要布置更多的节点，这无疑增加了成本，同时提高了系统复杂度，系统稳定性降低。

现有的无线通信技术单跳的通信距离通常较短，最远仅2-3km，若想达到更远的通信距离，则需要使用MESH拓扑结构，多级中继，如采用zigbee无线通信技术，使用MESH拓扑结构，实现数据的双向传输。且其抗干扰能力弱，信噪比为负时已经无法解析出数据。同时多级中继构成的MESH拓扑结构也就带来了结构复杂，功耗高等问题，多级中继还直接导致数据传输时间成倍增长，实时性降低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于LoRa的无线通信系统。本发明采用如下技术方案：

一种基于LoRa的无线通信系统，所述无线通信系统包括：

控制器，所述控制器用于输出采集命令并接收采集数据；还包括：

LoRa网关，所述LoRa网关用于接收所述控制器下发的所述采集命令并下发，以及用于接收所述采集数据并上传至所述控制器；

多个LoRa节点，每个所述LoRa节点分别具有直接和间接两种工作模式，直接模式时的所述LoRa节点为LoRa直接节点，间接模式时的所述LoRa节点为LoRa间接节点，多个所述LoRa直接节点直接接入所述LoRa网关并和所述LoRa网关构成星型网络，每个所述LoRa间接节点分别以一所述LoRa直接节点为中继节点间接接入所述LoRa网关；

所述LoRa网关用于接收所述采集命令并下发至所述LoRa直接节点，以及用于接收所述LoRa直接节点上传的所述采集数据并上传；

所述LoRa直接节点用于根据所述采集命令采集所述采集数据并上传，以及用于作为中继节点将所述采集命令下发至相应的所述LoRa间接节点，以及用于接收所述LoRa间接节点上传的所述采集数据并上传；

所述LoRa间接节点用于根据所述采集命令采集所述采集数据并上传。

优选的，所述LoRa直接节点包括：

第一外设，所述第一外设用于采集所述采集数据并输出；

直接节点，所述直接节点连接所述第一外设和所述LoRa网关，所述直接节点用于根据所述LoRa网关下发的所述采集命令控制所述第一外设采集所述采集数据并将所述采集数据上传至所述LoRa网关。

优选的，所述LoRa间接节点包括：

第二外设，所述第二外设用于采集所述采集数据并输出；

间接节点，所述间接节点连接所述第二外设，所述间接节点通过一所述直接节点与所述LoRa网关连接，所述间接节点用于根据所述直接节点下发的所述采集命令控制所述第二外设采集所述采集数据并将所述采集数据上传至所述直接节点。

一种基于LoRa的无线通信方法，基于上述的无线通信系统，所述无线通信方法包括：

步骤S1、所述LoRa网关接入所述控制器，每个所述LoRa节点分别根据自身工作模式为直接模式还是间接模式来确定自身是LoRa直接节点还是LoRa间接节点，多个所述LoRa直接节点直接接入所述LoRa网关并和所述LoRa网关构成星型网络，每个所述LoRa间接节点分别以一所述LoRa直接节点为中继节点间接接入所述LoRa网关；

步骤S2、所述控制器向所述LoRa网关下发采集命令，所述LoRa网关将所述采集命令下发至相应的所述LoRa直接节点；

步骤S3、所述LoRa直接节点根据所述采集命令采集所述采集数据并上传，或作为中继节点将所述采集命令下发至相应的所述LoRa间接节点，所述LoRa间接节点根据所述采集命令采集所述采集数据并上传至相应的所述LoRa直接节点，所述LoRa直接节点接收所述LoRa间接节点上传的所述采集数据并上传；

步骤S4、所述LoRa网关接收所述采集数据并上传至所述控制器。

优选的，所述步骤S1中，多个所述LoRa直接节点直接接入所述LoRa网关构成星型网络的具体步骤为：

步骤S11a、LoRa网关上电；

步骤S12a、所述LoRa网关选择未接入的所述LoRa直接节点，并向未接入的所述LoRa直接节点发送通知帧；

步骤S13a、所述LoRa网关判断是否收到回复心跳：