【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電網電流無線無源監測，特別是一種無源無線電子式互感器無線通信方法及系統。
技術介紹
1、電流監測傳感電路通過收集給定的微波源發射的微波能量來實現供電，然而由于微波收集效率較低，峰值功率處在60％到70％之間，且微波空間衰減厲害，因此收集的電能較小，無法滿足常規的wifi、lora、藍牙以及zigbee之類的無線通信的最低能量需求；而后向散射通信由于通過改變天線的阻抗大小實現對射頻反射信號能量大小的0和1的調制，整個通信過程中只需要低功耗開關控制電路的通斷即可調制天線的阻抗，因此，后向散射通信所消耗的能量相對傳統無線信號傳輸方式來說其能量消耗是很小的。
2、與傳統的單向信道不同，后向散射通信的物理信道可以建模為具有前向子信道和后向散射子信道的雙向信道，即兩個單向信道的乘積，根據無線電不同的傳播環境，兩個子信道可以看作特定的衰落信道；盡管后向散射通信憑借其低功耗和低復雜度的特點成為物聯網領域備受歡迎的通信技術，然而在實際應用場景中，有研究人員發現后向散射信道具有比傳統的有源信道更深的衰落，這種能量傳輸特征和二次衰落的信道結構會降低實際應用中后向散射通信的數據可靠性和操作范圍，導致信號不穩定，并且傳輸速率也會受到影響；這個問題在后向散射通信領域中一直是一個重要的技術難題，尤其是在室內多徑傳播的環境中，后向散射通信的讀取范圍和讀寫準確率會受到嚴重的影響；因此，如何有效緩解這種信道衰減，進而提高傳輸速率和傳輸距離成為后向散射通信面臨的一個技術難題。
技術實現思路
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2、因此，本專利技術所要解決的問題在于如何提供一種無源無線電子式互感器無線通信方法及系統，基于微波能量收集管理電路和電流波形采集電路，通過后向散射通信的方式對采集的電流波形進行傳輸，實現上位機與電流采集的無線通信，使電流測量系統具備無源無線的特性的方法。
3、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：
4、第一方面，本專利技術實施例提供了一種無源無線電子式互感器無線通信方法，其包括獲取上位機傳輸至轉發器的讀數據命令；基于所述讀數據命令，所述轉發器生成讀控制指令并傳輸至閱讀器；基于所述讀控制指令，所述閱讀器向閱讀器包含的芯片發射射頻查詢脈沖，所述射頻查詢脈沖利用反向散射調制將電流波形數據傳輸至所述閱讀器；利用所述上位機獲取所述電流波形數據，形成無源無線采集。
5、作為本專利技術所述無源無線電子式互感器無線通信方法的一種優選方案，其中：所述閱讀器包括數字基帶及接口電路、發射鏈路、接收鏈路、接口解調電路以及電源電路；所述電源電路分別與數字基帶及接口電路、發射鏈路、接收鏈路以及接口解調電路相連接；所述數字基帶及接口電路分別與發射鏈路、接收鏈路和接口解調電路相連接；所述發射鏈路與天線相連接；所述接收鏈路與芯片的接口相連接；所述接口解調電路與芯片的接口相連接。
6、作為本專利技術所述無源無線電子式互感器無線通信方法的一種優選方案，其中：所述讀控制指令的數據包格式包括head、len、address、cmd、data以及check；所述電流波形數據的數據包格式包括head、len、address、cmd、data以及check。
7、作為本專利技術所述無源無線電子式互感器無線通信方法的一種優選方案，其中：所述轉發器包括串口收發模塊、控制模塊、ttl異步串行通信模塊以及電源模塊；所述電源模塊分別與串口收發模塊、控制模塊和ttl異步串行通信模塊相連接；所述控制模塊的芯片采用控制器，選用控制器自帶的其中一個uart模塊通過電平轉換模塊和串口收發模塊與wifi模塊進行串口通信，另一個uart模塊通過ttl異步串行通信模塊與閱讀器進行串口通信。
8、作為本專利技術所述無源無線電子式互感器無線通信方法的一種優選方案，其中：一種無源無線電子式互感器無線通信系統還包括射頻發射前端和微波取能模塊；所述射頻發射前端與天線連接，用于為微波取能模塊提供微波能量源，包括相互連接的微波信號發生器和切比雪夫型低通濾波器；所述射頻發射前端通過對功放的輸入輸出進行阻抗匹配，進而對參數進行微調。
9、作為本專利技術所述無源無線電子式互感器無線通信方法的一種優選方案，其中：利用所述上位機獲取所述電流波形數據是指上位機基于貪心的啟發式算法對閱讀器反饋的原始信號進行處理，獲得原始信號的近似表示，包括以下步驟：將原始信號表示為一組原子的線性組合，在每次迭代中選擇與殘差正交的原子并添加到線性組合中；構建優化問題以重建帶有噪聲的信號；生成原子索引列表和權重標量。
10、作為本專利技術所述無源無線電子式互感器無線通信方法的一種優選方案，其中：電子式互感器的無線通信協議過程包括：接收數據，按接收外設進行數據緩存，建立解析器，通信協議幀結構包括幀起始符、地址域、幀起始符、控制碼、數據域長度、數據域、校驗碼以及結束符；解析器首先校驗協議幀的起始符、幀長度、校驗位以及地址域是否正確，若正確，則執行下一步驟，反之則釋放解析器，結束流程；通過解析網絡數據包中的協議頭和數據字段信息，識別并解碼不同層次的協議，查詢協議列表，調用回調函數后，按外設類型應答協議，釋放解析器。
11、第二方面，本專利技術為進一步解決電網電流無線無源監測中存在的安全問題，實施例提供了一種無源無線電子式互感器無線通信系統，其包括：命令獲取模塊，用于獲取上位機傳輸至轉發器的讀數據命令；控制指令模塊，用于基于讀數據命令，轉發器生成讀控制指令并傳輸至閱讀器；電流波形模塊，用于基于讀控制指令，閱讀器向芯片發射射頻查詢脈沖，射頻查詢脈沖在為芯片提供射頻能量的同時，利用發射載波實現標簽反向散射，通過反向散射調制將電流波形數據返回給閱讀器；無線通信模塊，用于利用上位機獲取電流波形數據并進行顯示，實現對電流波形數據的無源無線采集。
12、第三方面，本專利技術實施例提供了一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執行時實現如本專利技術第一方面所述的一種無源無線電子式互感器無線通信方法的任一步驟。
13、第四方面，本專利技術實施例提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執行時實現如本專利技術第一方面所述的一種無源無線電子式互感器無線通信方法的任一步驟。
14、本專利技術的有益效果：本專利技術提出一種無源無線電子式互感器無線通信方法及系統，基于微波能量收集管理電路和電流波形采集電路，通過利用后向散射通信的方式對采集的電流波形進行傳輸，實現上位機與電流采集的無線通信，使電流測量系統具備無源無線的特性。
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1.一種無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：包括：
2.如權利要求1所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：所述閱讀器包括數字基帶及接口電路、發射鏈路、接收鏈路、接口解調電路以及電源電路；
3.如權利要求2所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：所述讀控制指令的數據包格式包括Head、Len、Address、Cmd、Data以及Check；
4.如權利要求3所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：所述轉發器包括串口收發模塊、控制模塊、TTL異步串行通信模塊以及電源模塊；
5.如權利要求4所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：一種無源無線電子式互感器無線通信系統還包括射頻發射前端和微波取能模塊；
6.如權利要求5所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：利用所述上位機獲取所述電流波形數據是指上位機基于貪心的啟發式算法對閱讀器反饋的原始信號進行處理，獲得原始信號的近似表示，包括以下步驟：
7.如權利要求6所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，
8.一種無源無線電子式互感器無線通信系統，基于權利要求1～7任一所述的一種無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：包括，
9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于：所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1～7任一所述的一種無源無線電子式互感器無線通信方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1～7任一所述的一種無源無線電子式互感器無線通信方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：包括：
2.如權利要求1所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：所述閱讀器包括數字基帶及接口電路、發射鏈路、接收鏈路、接口解調電路以及電源電路；
3.如權利要求2所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：所述讀控制指令的數據包格式包括head、len、address、cmd、data以及check；
4.如權利要求3所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：所述轉發器包括串口收發模塊、控制模塊、ttl異步串行通信模塊以及電源模塊；
5.如權利要求4所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，其特征在于：一種無源無線電子式互感器無線通信系統還包括射頻發射前端和微波取能模塊；
6.如權利要求5所述的無源無線電子式互感器無線通信方法，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王宇，祝健楊，邱可玥，鐘潤峰，張鑰朗，馮成，辛明勇，毛鈞毅，古庭赟，林呈輝，高吉普，代奇跡，陳敦輝，馮起輝，張后誼，唐賽秋，劉斌，
申請(專利權)人：貴州電網有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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