一种基于LoRa的电台通信方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于LoRa的电台通信方法及系统，数个手持LoRa终端开机后发送登录信息到LoRa基站，完成每个手持LoRa终端与LoRa基站之间无线信道的建立，无线信道是LoRa基站和手持LoRa终端之间数据传输的路径，用于手持LoRa终端与LoRa基站之间数据发送与接收；LoRa基站与电台之间通过协议进行数据交互，电台按协议格式发送数据到LoRa基站，LoRa基站收到后解析报文后，发送到手持LoRa终端。本发明专利技术一个电台可同时连接多个手持终端，提升了电台的使用率及信息发送的及时性。本发明专利技术通过LoRa技术特性结合组网方式，组成一个覆盖距离超过1.5公里的局域网，为小组的战术布置提供多方面的支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa的电台通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及终端与专用电台之间的通信控制
，特别涉及一种基于LoRa的电台通信方法及系统。

技术介绍

[0002]目前绝大多数短波及超短波电台与终端之间使用线缆连接，并且要求二者之间的通信距离达到一公里，这种通信方式存在很多弊端。首先，一公里的线缆重量超过5kg，增加了使用者的负重，不符合专用装备的发展方向。其次，实际的使用中，受地形及障碍物的影响，在拉长通信距离的过程中，线缆会引进缠绕、接触不良、被物体割破等问题，缩短了通信距离，减少了通信可靠性，增加了布置的时间，为使用者增加了困扰，为瞬息万变的场景带来不可控因素。最后，一个小组中，一个电台只能同时与一台终端通信，降低了电台的利用率，也不利于组内其他人员的紧急信息的快速发送。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术存在的有线连接方式存在一个电台只能连接一台终端同时只能供一人使用，并且线缆长度带来通信距离短且携带不便等不足，本专利技术提供了一种基于LoRa的电台通信方法及系统，该方法使用短距离无线通信技术（LoRa通信技术）替代原有的多芯线缆通信，电台与组内的终端组成局域网，一个电台可以同时为一个组内的多个终端提供服务。
[0004]本专利技术为实现上述目的，采用的技术方案是：一种基于LoRa的电台通信方法，所述方法采用LoRa直接序列扩频技术和星型组网实现，步骤如下：数个手持LoRa终端开机后发送登录信息到LoRa基站，完成每个手持LoRa终端与LoRa基站之间无线信道的建立，所述无线信道为LoRa基站和手持LoRa终端之间数据传输的路径，用于手持LoRa终端与LoRa基站之间数据发送与接收的双向通信；所述LoRa基站与电台之间通过协议进行数据交互，电台按协议格式发送数据到LoRa基站，LoRa基站收到后解析报文，发送到手持LoRa终端。
[0005]所述手持LoRa终端为单双工双向通信，发送信道为：通过微控制器Ⅱ实现发送数据的加密，加密后，通过扩频芯片Ⅱ结合扩频因子进行扩频，将窄带信息源经伪噪声码展宽生成宽带低功率谱密度信号，将信号频谱在频率域扩宽，在经扩频芯片Ⅱ调制到发射频率，以无线的方式通过天线Ⅱ发送，实现数据的发送；接收信道为：微控制器Ⅱ控制扩频芯片Ⅱ解调无线信号，经扩频芯片Ⅱ进行解调，在取得与LoRa基站的同步后，扩频芯片Ⅱ使用和LoRa基站相同的扩频因子进行解扩，恢复出窄带信息，解调出无线数据，并将数据发送给微控制器Ⅱ，通过微控制器Ⅱ对接收的数据解密和解析后得到正确的数据，实现无线数据的接收。
[0006]所述手持LoRa终端的通信方法：所述LoRa基站为单双工双向通信，发送信道为：微控制器Ⅰ通过接口Ⅰ接收来自电台的数据，对数据加密，通过扩频芯片Ⅰ进行扩频，将窄带信
息源经伪噪声码展宽生成宽带低功率谱密度信号，将信号频谱在频率域扩宽，在经扩频芯片Ⅰ调制到发射频率，以无线的方式通过天线Ⅰ发送，实现数据的发送；接收信道为：所述扩频芯片Ⅰ结合天线Ⅰ完成手持LoRa终端发送的无线信号的解调，解调出无线数据，并将数据发送给微控制器Ⅰ，通过微控制器Ⅰ对接收的数据解密和解析后通过接口Ⅰ发送给电台，微控制器Ⅰ控制扩频芯片Ⅰ解调无线信号，经扩频芯片Ⅰ进行解调，在取得与手持LoRa终端的同步后，以手持LoRa终端相同的伪噪声码与之进行相关解扩，恢复出窄带信息，解调出无线数据，并将数据发送给微控制器Ⅰ，通过微控制器Ⅰ对接收的数据解密和解析后，实现无线数据的接收。
[0007]所述电台通信系统包括电台、LoRa基站和多个手持LoRa终端，所述LoRa基站实现网络的维护和数据的收发，用于电台和多个手持LoRa终端节点之间数据的收发，所述多个手持LoRa终端节点采用单跳方式用于与LoRa基站进行接收和发送的双向通信；所述电台与LoRa基站进行数据的交互，实现电台数据下发到LoRa基站及LoRa基站的数据发送到电台。
[0008]所述LoRa基站包括电源模块Ⅰ、微控制器Ⅰ、扩频芯片Ⅰ、线缆接口Ⅰ和天线Ⅰ；所述LoRa基站的线缆接口Ⅰ用于连接电台和LoRa基站，实现数据的交互并为电源模块Ⅰ提供供电，所述电源模块Ⅰ用于为微控制器Ⅰ和扩频芯片Ⅰ提供稳定电流，所述微控制器Ⅰ用于收发扩频芯片Ⅰ的射频数据和电台数据，并解析，所述扩频芯片Ⅰ结合天线Ⅰ完成数据的调制发送和解调接收。
[0009]所述手持LoRa终端包括电源模块Ⅱ、微控制器Ⅱ、扩频芯片Ⅱ、线缆接口Ⅱ和天线Ⅱ；所述手持LoRa终端的线缆接口Ⅱ用于连接手持LoRa终端的数据输入，实现数据的交互和供电，所述电源模块Ⅱ用于为微控制器Ⅱ和扩频芯片Ⅱ提供稳定电流，所述微控制器Ⅱ用于收发扩频芯片Ⅱ的射频数据和LoRa终端数据，并解析；所述扩频芯片Ⅱ结合天线Ⅱ完成数据的调制发送和解调接收。
[0010]本专利技术产生的技术效果是：本专利技术改变了原有的一个电台只能同时连接一个终端的模式，一个电台可以同时连接多个终端，这样组内的所有成员可以同时连接电台，增加了电台复用率，提升了电台的使用率及信息发送的及时性。
[0011]本专利技术通过LoRa技术特性结合组网方式，组成一个覆盖距离超过1.5公里的局域网，为小组的战术布置提供多方面的支撑。
[0012]本专利技术无线的通信方式在复杂的地形条件下，增加了战术布置的多样性及快捷性，使用AES
‑
128对称加密算法，增加传输数据的安全性。
[0013]本专利技术解决了原多芯线缆有线通信存在的弊端，减少了线缆的消耗量，减轻了使用者5公斤以上的负重。
[0014]总之，本方法较比以前许多相对成熟的无线传输网络而言，具有续航时间长、数据传输稳定、网络结构清晰等优势，能够实现网络的自我组织、自我维护与自我管理以及构建各类网络通信接口，实现与联合战术通信网络系统的多方式多手段的综合接入。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的系统连接框图；图2为本专利技术LoRa基站的电路连接框图；
图3为本专利技术手持LoRa终端的电路连接框图；图4为本专利技术LoRa基站的工作流程图；图5为本专利技术手持LoRa终端的工作流程图；图6为现有技术的SM4数据加密示意图。
具体实施方式
[0016]如图1所示，一种基于LoRa的电台通信系统，电台通信系统包括电台、LoRa基站和多个手持LoRa终端，电台通过线缆接口与LoRa基站连接，LoRa基站与多个手持LoRa终端通过无线的通信方式进行双向通信。
[0017]如图2所示，LoRa基站的电路连接框图，线缆接口Ⅰ一路通过微控制器Ⅰ依次与SX1278扩频芯片Ⅰ和天线Ⅰ双向连接；线缆接口Ⅰ另一路通过电源模块Ⅰ分别为微控制器Ⅰ和SX1278扩频芯片Ⅰ提供电源。
[0018]LoRa基站采用线缆接口Ⅰ外接电台的直流12V电源，内部电源模块Ⅰ采用型号为APS1117的LDO芯片，实现12V转3.3V的电压转换，电源模块Ⅰ为LoRa基站内所有的元器件供电，使用微控制器Ⅰ实现LoRa基站的数据存储、加密、解析、转发以及对扩频芯片Ⅰ的控制和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa的电台通信方法，其特征在于，所述方法采用LoRa直接序列扩频技术和星型组网实现，步骤如下：数个手持LoRa终端开机后发送登录信息到LoRa基站，完成每个手持LoRa终端与LoRa基站之间无线信道的建立，所述无线信道为LoRa基站和手持LoRa终端之间数据传输的路径，用于手持LoRa终端与LoRa基站之间数据发送与接收的双向通信；所述LoRa基站与电台之间通过协议进行数据交互，电台按协议格式发送数据到LoRa基站，LoRa基站收到后解析报文，发送到手持LoRa终端。2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的电台通信方法，其特征在于，所述LoRa基站的通信方法：所述手持LoRa终端为单双工双向通信，发送信道为：通过微控制器Ⅱ实现发送数据的加密，加密后，通过扩频芯片Ⅱ结合扩频因子进行扩频，将窄带信息源经伪噪声码展宽生成宽带低功率谱密度信号，将信号频谱在频率域扩宽，在经扩频芯片Ⅱ调制到发射频率，以无线的方式通过天线Ⅱ发送，实现数据的发送；接收信道为：微控制器Ⅱ控制扩频芯片Ⅱ解调无线信号，经扩频芯片Ⅱ进行解调，在取得与LoRa基站的同步后，扩频芯片Ⅱ使用和LoRa基站相同的扩频因子进行解扩，恢复出窄带信息，解调出无线数据，并将数据发送给微控制器Ⅱ，通过微控制器Ⅱ对接收的数据解密和解析后得到正确的数据，实现无线数据的接收。3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的电台通信方法，其特征在于，所述手持LoRa终端的通信方法：所述LoRa基站为单双工双向通信，发送信道为：微控制器Ⅰ通过接口Ⅰ接收来自电台的数据，对数据加密，通过扩频芯片Ⅰ进行扩频，将窄带信息源经伪噪声码展宽生成宽带低功率谱密度信号，将信号频谱在频率域扩宽，在经扩频芯片Ⅰ调制到发射频率，以无线的方式通过天线Ⅰ发送，实现数据的发送；接收信道为：所述扩频芯片Ⅰ结合天线Ⅰ完成手持LoRa终端发送的无线信号的解调，解调...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海军，
申请(专利权)人：天津七一二通信广播股份有限公司，
类型：发明
国别省市：