一種Lora數據分析儀及數據分析方法與流程
2023-11-10 03:17:32
本發明涉及數據處理領域，尤其涉及一種lora數據分析儀，還涉及一種基於所述lora數據分析儀的數據分析方法。
背景技術：
當前，lora技術的興起，使lora終端設備也逐漸普及，但是，現有的lora技術開發及lora設備調試也存在一些問題，主要有：
(1)當前還沒有一種有效的lora數據分析工具，這樣給lora設備維護人員及lora技術開發人員對lora設備進行調試時帶來諸多不便；
(2)由於lora採用跳頻技術，想空中截獲具體某個設備收發的數據存在很大的困難。
技術實現要素：
為解決現有技術中的問題，本發明提供一種lora數據分析儀，還提供了一種基於所述lora數據分析儀的數據分析方法。
本發明lora數據分析儀包括lora數據收發器和數據處理終端，所述lora數據收發器的輸出端與數據處理終端輸入端相連，其中，所述lora數據收發器包若干組lora收發單元和與所述lora收發單元相連的第一中央處理器，所述lora收發單元包括收發天線、lora數字基帶晶片和lorarf收發晶片，所述lora數字基帶晶片和lorarf收發晶片的參數能夠通過數據處理終端設置，所述lora收發單元能夠覆蓋所屬區域支持的所有信道數與頻點。
本發明作進一步改進，所述lora數據收發器還包括spi轉接口，若干組lora收發單元分別通過spi轉接口與第一中央處理器相連。
本發明作進一步改進，所述每組lora收發單元包括一根收發天線、一片lora數字基帶晶片和兩片lorarf收發晶片。
本發明作進一步改進，所述lora數字基帶晶片能夠捕獲8個信道的數據，所述lorarf收發晶片能夠接收4個頻點的數據。
本發明作進一步改進，所述數據處理終端包括顯示屏、第二中央處理器和控制部件，所述第二中央處理器分別與顯示屏和控制部件相連。
本發明作進一步改進，所述數據處理終端包括pc、手機、平板、控制設備中的一種或多種。
本發明還提供了一種基於所述lora數據分析儀的數據分析方法，包括如下步驟：
s1：lora數據收發器接收lora網關或節點的數據；
s2：lora數據收發器計算lora通信的性能參數，連同數據一併發送給數據處理終端；
s3：數據處理終端接收到數據後，對數據進行解析，並按照設置的協議格式顯示。
本發明作進一步改進，在步驟s1和步驟s2中，所述lora數據收發器的處理過程包括：
a1：上電後，系統初始化；
a2：按照實際需求設置lora收發單元的lora數字基帶晶片和lorarf收發晶片參數；
a3：偵聽每個lora收發單元的所有通道，接收數據；
a4：接收到數據後，獲取或計算lora通信的性能參數；
a5：如果與數據處理終端已連接並準備就緒，將數據及獲取或計算lora通信的性能參數一併發送給數據處理終端。
本發明作進一步改進，在步驟s3中，數據處理終端處理過程包括：
s31：數據處理終端就緒；
s32：判斷是否檢測到lora數據收發器連接，如果是，安裝設備驅動；
s33：判斷數據處理終端軟體是否開啟，如果是，用戶設置功能，如果否，返回執行步驟s32；
s34：打開lora數據收發器的通信接口，如果打開成功，接收lora數據收發器發送的數據；
s35：判斷是否設置lorawan協議，如果否，按自定義格式顯示。
本發明作進一步改進，還包括步驟：
s36：判斷是否設置通信密鑰，如果是，根據通信密鑰進行數據解密然後執行下一步，如果否，直接執行下一步；
s37：判斷是否設置過濾規則，如果是，按照過濾規則顯示，如果否，按照協議規則顯示；
s38：數據統計與繪圖。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：實現對lora網絡覆蓋區域內的所有節點及網關收發的數據的捕獲及分析；本發明工具給lora節點、網關設備維護人員及lora技術開發人員對lora設備進行調試時帶來了很大的方便，同時解決因為lora採用跳頻技術而難以截獲具體某個設備收發的數據的困難，且lora接收器與數據處理終端採用通用接口通信，具有可移動、可攜式特性。
附圖說明
圖1為本發明布局框架圖；
圖2為本發明結構示意圖；
圖3為本發明方法流程圖；
圖4為lora數據收發器處理方法流程圖；
圖5為數據處理終端軟體功能框架；
圖6為數據處理終端處理方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。
如圖1所示，本發明lora數據分析儀包括lora數據收發器和數據處理終端，所述lora數據收發器的輸出端與數據處理終端輸入端相連，所述lora數據收發器接收lora網關或者終端lora節點的數據，然後將數據發送給數據處理終端進行相應處理。本例的lora數據收發器和數據處理終端通過usb相連。
能實時獲取lora網關或者終端lora節點的數據並分析，給lora節點、網關設備維護人員及lora技術開發人員對lora設備進行調試時帶來了很大的方便。
如圖2所述，本發明的lora數據收發器包若干組lora收發單元和與所述lora收發單元相連的第一中央處理器，所述lora收發單元包括收發天線、lora數字基帶晶片和lorarf收發晶片及外圍電路，所述lora數字基帶晶片和lorarf收發晶片的參數能夠通過數據處理終端設置，所述lora收發單元能夠覆蓋所屬區域支持的所有信道數與頻點。
本例的lora數據收發器還包括spi(serialperipheralinterface，串行外設接口)轉接口，若干組lora收發單元分別通過spi轉接口與第一中央處理器相連。所述每組lora收發單元包括一根收發天線、一片lora數字基帶晶片和兩片lorarf(射頻)收發晶片。本例的lora數字基帶晶片與lorarf收發晶片同樣通過spi接口相連。通用數據接口，有利於安裝部署，具有可移動、可攜式特性。
本例的一片lora數字基帶晶片可以同時處理8通道的數據，每片lorarf收發晶片設置4個接收頻點，具體可由用戶按需求配置，不同國家區域可能使用不同的頻段，採用不同的頻段可能需要不同的硬體參數，實際與所處區域採用的頻段相關。
作為本發明的一個實施例，本例的lora數據收發器包括8組lora收發單元，其中，包括八片lora數字基帶晶片最多能捕獲64個信道上的數據，八片lorarf收發晶片能夠接收64個頻點的數據。本發明能夠1、實現對lora網絡覆蓋區域內的所有節點及網關收發的各類型數據的捕獲及分析，解決因為lora採用跳頻技術而難以截獲具體某個設備收發的數據的困難。
本例的lora數字基帶晶片可以是sx1301或sx1308等sx13xx系列晶片，lorarf收發晶片可以是sx1255或sx1257等sx125x系列晶片。第一中央處理器可以是高性能的mcu、dsp(數位訊號處理器)、fpga(field－programmablegatearray，現場可編程門陣列)或多核處理器。spi轉接口可以是usb轉spi或直接連接到中央處理器的spi等。數據處理終端可以是pc或手機、平板，及其它由lcd、第二中央處理器與相應控制部件構成的設備。
如圖3所示，本發明的數據處理方法包括如下步驟：
s1：lora數據收發器接收lora網關或節點的數據；
s2：lora數據收發器計算lora通信的性能參數，連同數據一併發送給數據處理終端；
s3：數據處理終端接收到數據後，對數據進行解析，並按照設置的協議格式顯示。
具體地，如圖4所示，作為本發明的一個實施例，所述lora數據收發器的處理過程包括：
a1：上電後，系統初始化；初始化spi及生成usbhid(humaninterfacedevice，人機接口設備)設備，然後打開並初始化sx1301或sx1308等sx13xx系列數字基帶晶片(簡稱sx13xx)及sx1255或sx1257等lorarf收發晶片(簡稱sx125x)。
a2：按照實際需求設置lora收發單元的lora數字基帶晶片和lorarf收發晶片參數；
a3：初始化及設置完成後，偵聽每個lora收發單元的所有通道，接收數據；
a4：接收到數據後，獲取或計算rssi(receivedsignalstrengthindication接收的信號強度指示)、snr(信噪比)等lora通信的性能參數；
a5：如果與數據處理終端已連接並準備就緒，將數據及獲取或計算lora通信的性能參數一併發送給數據處理終端。
本例數據處理終端的軟體框架主要有協議類型選項，支持自定義協議及lorawan協議，其中自定義協議可自行定義欄位名稱及各欄位所佔的字節數；lorawan協議包含通信秘鑰設置、消息過濾設置、數據統計及繪圖等，通信秘鑰的設置參數有appkey(應用秘鑰)、nwkskey(網絡會話秘鑰)、appskey(應用會話秘鑰)，如圖5所示。lorawan協議包含的欄位有：時間、deveui(終端設備id)、devaddr(終端設備地址)、appeui(應用id)、信道、頻點、帶寬、sf(擴頻因子)、snr(信噪比)、rssi(接收信號強度)、消息類型、fcnt(幀計數器)、fport(埠欄位)、fctrl(幀控制)、fopts(幀選項)、幀長、數據內容。
如圖6所示，在步驟s3中，數據處理終端處理過程包括：
s31：數據處理終端就緒；
s32：系統檢測到lora收發器的usbhid設備後安裝設備驅動；
s33：判斷數據處理終端軟體是否開啟，如果是，用戶可按需要進行功能設置，如果否，返回執行步驟s32；
s34：軟體自動檢測並打開lora接收器的usbhid設備，若打開失敗，提示設備異常，若成功則偵聽usb數據；
s35：接收到數據後，判斷是否設置lorawan協議，如果否，按自定義格式顯示，如果是，執行下一步；
s36：判斷是否設置通信密鑰，如果是，根據通信密鑰進行數據解密然後執行下一步，如果否，直接執行下一步；
s37：判斷是否設置過濾規則，如果是，按照過濾規則顯示，如果否，按照lorawan協議規則顯示；
s38：數據統計與繪圖，用於進行數據分析。
本發明採用8個lora接收單元與數據處理終端結合，實現對lora網絡覆蓋區域內的所有節點及網關收發的數據的捕獲及分析。該lora數據分析工具給lora節點、網關設備維護人員及lora技術開發人員對lora設備進行調試時帶來了很大的方便，同時解決因為lora採用跳頻技術而難以截獲具體某個設備收發的數據的困難。
以上所述之具體實施方式為本發明的較佳實施方式，並非以此限定本發明的具體實施範圍，本發明的範圍包括並不限於本具體實施方式，凡依照本發明所作的等效變化均在本發明的保護範圍內。