CN107820720B - 无线电中继 - Google Patents

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Abstract

一种技术，包括：在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到较早的第二信号的跳数；以及至少部分地基于(i)在所述第一信号中的方向指示符、(ii)所述第一无线电节点与所述第二无线电节点首次检测到所述较早的第二信号的相应跳数的比较以及(iii)在所述第一无线电节点处对于在由所述跳计数编号方向指示符指示的方向上由另一个无线电节点对所述第一信号的向前发送的搜索结果，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。

Description

无线电中继
技术领域
本发明涉及无线电中继。
背景技术
无线电发送越来越多地用于数据的传送。
一些无线电网络需要相对高级的集中管理来跨无线电网络传送数据。本申请的发明人已经认识到开发需要较小网络管理复杂度的技术的挑战。
发明内容
在此提供了一种方法，包括：在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到较早的第二信号的跳数；以及至少部分地基于(i)在所述第一信号中的方向指示符和(ii)所述第一无线电节点与所述第二无线电节点首次检测到所述较早的第二信号的相应跳数的比较，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。
根据一个实施例，该方法包括：在所述第一无线电节点处存储基于在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号的跳计数编号；以及至少部分地基于(a)在第一无线电节点处检测到的所述第一信号中的跳计数编号方向指示符和(b)(i)在第一无线电节点处存储的所述跳计数编号与(ii)在第一无线电节点处检测到的第一信号中所包括的跳计数编号的比较，决定是否从所述第一无线电节点向前发送第一信号。
根据一个实施例，该方法包括从第一无线电节点发送具有递增的跳计数编号的第二信号。
根据一个实施例，存储在无线电网络节点处的跳计数编号是所述在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号被递增一或其他固定值后的跳计数编号。
根据一个实施例，该方法包括在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在由所述跳计数方向指示符指示的方向上的对所述第一信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送第一信号。
根据一个实施例，第二信号是定时信号，并且该方法包括在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在同一定时信号序列中的具有相同或更高跳计数编号的定时信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送定时信号。
根据一个实施例，仅响应于首次检测到定时信号序列中的定时信号，将跳计数编号存储在第一无线电节点处。
根据一个实施例，该方法包在不改变存储在无线电网络节点处的跳计数编号的情况下检测并重传第一信号。
根据一个实施例，所述等待时间间隔具有随机选择的长度。
根据一个实施例，该方法包括在相对长的不活动间隔之间的相对短的活动间隔期间，在所述第一无线电节点处检测和/或发送无线电信号。
根据一个实施例，该方法包括至少部分地基于从第一无线电节点的电源可用的电力量的变化，动态地改变所述活动间隔和所述不活动间隔的相对长度。
根据一个实施例，所述电源是能量收集设备。
根据一个实施例，第二信号是定时信号，并且该方法包括使用包含在定时信号中的定时信息来与其它无线电节点同步无线电发送频率之间的切换。
根据一个实施例，第一信号包括根据如下加密密钥而被加密的数据，所述加密密钥是基于包括在第二信号中的索引并根据与第一信号的发起者相关联的索引映射关系而由第一信号的发起者从加密密钥表选出的加密密钥。
根据一个实施例，所述第一无线电节点安装在列车的有轨车上，该列车包括其它有轨车上的其它无线电节点。
还提供了一种装置，包括：处理器和包括计算机程序代码的存储器，其中存储器和计算机程序代码被配置为与处理器一起使得所述装置：在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到较早的第二信号的跳数；以及至少部分地基于(i)在所述第一信号中的方向指示符和(ii)所述第一无线电节点与所述第二无线电节点首次检测到所述较早的第二信号的相应跳数的比较，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置：在所述第一无线电节点处存储基于在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号的跳计数编号；以及至少部分地基于(a)在第一无线电节点处检测到的所述第一信号中的跳计数编号方向指示符和(b)(i)在第一无线电节点处存储的所述跳计数编号与(ii)在第一无线电节点处检测到的第一信号中所包括的跳计数编号的比较，决定是否从所述第一无线电节点向前发送第一信号。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置从第一无线电节点发送具有递增的跳计数编号的第二信号。
根据一个实施例，存储在无线电网络节点处的跳计数编号是所述在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号被递增一或其他固定值后的跳计数编号。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置：在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在由所述跳计数方向指示符指示的方向上的对所述第一信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送第一信号。
根据一个实施例，第二信号是定时信号，并且其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得装置在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在同一定时信号序列中的具有相同或更高跳计数编号的定时信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送定时信号。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使所述装置仅响应于首次检测到定时信号序列中的定时信号，将跳计数编号存储在第一无线电节点处。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置在不改变存储在无线电网络节点处的跳计数编号的情况下检测并重传第一信号。
根据一个实施例，所述等待时间间隔具有随机选择的长度。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置在相对长的不活动间隔之间的相对短的活动间隔期间，在所述第一无线电节点处检测和/或发送无线电信号。
根据一个实施例，存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置至少部分地基于从第一无线电节点的电源可用的电力量的变化，动态地改变所述活动间隔和所述不活动间隔的相对长度。
根据一个实施例，所述电源是能量收集设备。
根据一个实施例，第二信号是定时信号，并且其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置使用包含在定时信号中的定时信息来与其它无线电节点同步无线电发送频率之间的切换。
根据一个实施例，第一信号包括根据如下加密密钥而被加密的数据，所述加密密钥是基于包括在第二信号中的索引并根据与第一信号的发起者相关联的索引映射关系而由第一信号的发起者从加密密钥表选出的加密密钥。
根据一个实施例，所述第一无线电节点安装在列车的有轨车上，该列车包括在其它有轨车上的其它无线电节点。
根据一个实施例，该装置还包括用于监视有轨车的一个或多个移动部分的一个或多个参数的传感器，并且其中所述第一信号包括关于经由另一个有轨车处的传感器监视所述另一个有轨车的一个或多个移动部分的一个或多个参数的结果的信息。
根据一个实施例，该装置还包括用于从有轨车的一个或多个移动部分的振动收集电能的能量收集设备。
在此还提供了一种列车，包括：各自设有一个或多个如上所述的装置的多个有轨车，以及设有用于发起所述第二信号的装置的有轨车。
在此还提供了一种包括程序代码手段的程序产品，当程序代码手段被加载到计算机中时控制计算机：在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到较早的第二信号的跳数；以及至少部分地基于(i)在所述第一信号中的方向指示符和(ii)所述第一无线电节点与所述第二无线电节点首次检测到所述较早的第二信号的相应跳数的比较，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。
附图说明
下面参考附图仅以举例的方式详细描述本发明的实施例，其中：
图1图示出无线电节点的集合的简单示例；
图2图示出用于图1的每个无线电节点的装置的示例；
图3至图6图示出根据本发明实施例的图1的无线电节点处的操作的示例。
具体实施方式
下面对于在可重新配置列车的任一个有轨车和位于有轨车之一的数据汇集器/主装置之间传送数据的示例详细描述本发明的实施例。但是，同样的技术也适用于其它情况下的数据传送。
图1图示出有轨车2的简单列车，每个有轨车配备有用于进行和检测/解码无线电发送的一个或多个无线电设备4。为简单起见，图1仅示出了四个有轨车2，但列车可以包括数百个有轨车。有轨车之一2a上的一个无线电设备4a用作数据汇集器/主设备。
每个无线电设备4包括数据处理器16，其根据作为计算机程序代码存储在存储器8中的指令而操作，并且控制无线电信号的生成和无线电信号经由RF收发器13和天线14的发送，并且处理经由RF收发器13和天线14检测到的无线电信号。存储器8可以包括RAM芯片和ROM芯片二者。无线电设备还可以包括用于测量有轨车的一个或多个操作参数(诸如轴箱和/或传动系的其它关键移动部分处的振动)的传感器12。无线电设备4还包括用于为所有存储器、处理器、天线和传感器供电的电源10。电源10可以是例如电池或从有轨车的一个或多个移动部分的动能收集能量(即，从有轨车的一个或多个移动部分的移动生成电能)的能量收集设备。
图3和图4图示出在任一个有轨车2处的无线电设备4b处的操作的一个示例。该技术以数据汇集器4a发送定时信号开始。定时信号指示出数据汇集器4a发送定时信号的发送时间T。定时信号还指示出跳计数编号(HCN)＝1。当在任一个无线电设备4b处的处理器16经由RF收发器13和天线14检测到定时信号(图3的步骤300)时(由数据汇集器4a发送的定时信号可以由一个或多个有轨车2b处的多于一个无线电设备4b处的处理器16检测)，处理器16识别包括在定时信号中的HCN(图3的步骤302)并且在本地存储器中存储该HCN(图3的步骤304)。然后处理器16起动随机等待计时器，并经由RF收发器13和天线14监听同一定时信号序列中的但具有更高HCN的定时信号(步骤306和308)。如果随机等待定时器(随机选择的等待时间的持续时间)到期而处理器16还没有检测到在同一定时信号序列中的但具有更高HCN的定时信号，那么处理器16经由RF收发器13和天线14发送定时信号(步骤310)。由处理器16发送的定时信号指示出(a)递增的HCN(在这个示例中，增量为一(即，HCN＝1+1＝2)，但在其它示例中可以是其他固定值)，以及(b)在原始定时信号中的发送时间T和如下时间间隔(ΔT1)之和，该时间间隔(ΔT1)是在处理器16处检测到原始定时信号与从无线电设备4b发送定时信号之间的时间间隔。另一方面，如果处理器16在随机等待计时器到期之前检测到在同一定时信号序列中的具有较高HCN的定时信号(由另一个无线电设备进行的较早发送可能发生，其中该另一个无线电设备已经接收到定时信号并且在其自己的相应随机等待定时器到期时已经向前发送了定时信号，该另一个无线电设备在接收到包括相同HCN的相同定时信号的所有无线电设备之中碰巧持续时间最短)，那么处理器16自己不发送定时信号(图3的步骤312)。
在不同的无线电设备处使用具有不同等待时间的等待计时器的这种技术防止多于一个无线电设备对同一定时信号的不必要发送，并且更好地促进使用相对低功率的能量收集设备作为无线电设备的电源。更详细地说：因为每当相应的随机等待定时器起动时在无线电设备处随机选择等待时间，所以给定无线电设备可能具有用于定时信号的向前发送的最短等待时间的概率(即，给定无线电设备变成向前发送定时信号的无线电设备的概率)对于基本上同时起动它们的随机等待定时器的所有无线电设备将是相等的。因此，结果是向前发送数据信号的任务在无线电设备之间均等地共享，而没有任何复杂的无线电设备协调，并且任一个无线电设备上的电力负载都不显著高于其它无线电设备中的任一个上的电力负载。
当(由于本地无线电条件等等)没有检测到具有HCN＝1的定时信号的任一个无线电设备4处的处理器16b经由RF收发器13和天线14检测到具有HCN＝2的定时信号时，处理器16遵循上述如图3所示的过程。在这个示例中，由这种无线电设备4b处的处理器对定时信号的任何发送将包括加一递增的HCN(即，HCN＝2+1＝3)，并且将指示出来自检测到的定时信号的时间和(T+ΔT1)与时间间隔(ΔT2)之和，该时间间隔(ΔT2)是在处理器16处检测到HCN＝2的定时信号与发送HCN＝3的定时信号之间的时间间隔。
也可以在检测到具有HCN＝1的定时信号的一个或多个无线电设备4处检测到具有HCN＝2的定时信号，但是处理器16被配置为关于检测到的具有高于已经在处理器16处检测到的同一定时信号发送序列中先前接收到的定时信号的HCN值的HCN值的定时信号不采取动作。处理器16不存储较高的HCN，并且不发送具有递增的HCN的定时信号。定时信号发送的序列继续直到定时信号不再被尚未检测到序列中较早的定时信号的任何无线电设备检测到为止。这个定时信号序列还使得每个处理器能够使其时间与数据汇集器同步，并因此与列车的每个其它有轨车的每个其它无线电设备处的处理器16同步。这种同步进而促进使用用于沿着列车传送数据信号的严格定义的发送/接收/重复窗口(如下面所讨论的)，并且还可以促进同步跳频。
当无线电设备4处的处理器16具有要发送到数据汇集器4a的数据(诸如测量报告)或者数据汇集器4a处的处理器16具有要沿着列车发送的数据时：处理器16生成包括本地存储在处理器的HCN(参见上面和图3)和指示出在其它无线电设备4b处检测到数据信号的处理器16应当如何处理数据信号的HCN方向指示符的数据信号；以及在发送时间窗口内经由RF收发器13和天线14发送该数据信号。数据汇集器4a处的处理器16总是在由数据汇集器4a生成和发送的数据信号中包括相同的HCN(例如，HCN＝1)。
经由它们相应的RF收发器13和天线14检测到数据信号的所有处理器16(图4的步骤400)识别包括在数据信号中的HCN和HCN方向指示符(图4的步骤402)。例如，如果处理器16识别出数据信号中的从高到低的HCN方向指示符(步骤404)，那么除非该数据信号中的HCN高于本地存储在处理器16中的HCN，否则处理器16不采取行动并从其缓冲器中删除该数据信号(步骤408和416)。另一方面，如果数据信号中的HCN高于本地存储在处理器16中的HCN(步骤408和412)，那么处理器16起动随机等待定时器，并经由RF收发器13和天线14监听同一数据信号(但具有等于或低于存储在处理器16处的HCN的HCN)的发送(步骤500)。如果处理器16检测到这种数据信号，那么处理器16自己不发送数据信号并从其缓冲器中删除该数据信号(步骤510)。另一方面，如果随机等待定时器到期而处理器16没有检测到这种数据信号，那么处理器发送具有本地存储在处理器16处的HCN的数据信号(步骤504)，起动预定间隔的定时器并监听同一数据信号(但具有低于本地存储在处理器16处的HCN的HCN)的发送(步骤508)。如果处理器16经由RF收发器13和天线14检测到这种数据信号，那么处理器16确认数据信号已经沿着列车在由HCN方向指示符指示的方向上进一步向下移动，并且从其缓冲器中删除该数据信号(步骤510)。如果定时器到期而处理器16没有检测到这种数据信号，那么处理器16经由RF收发器13和天线14重传该数据信号。
类似地，在处理器16在识别出数据信号中的从低到高的HCN方向指示符的情况下(步骤406)，除非数据信号中的HCN低于本地存储在处理器16处的HCN，否则处理器不采取行动并从其缓冲器中删除该数据信号(步骤410和416)。如果数据信号中的HCN低于本地存储在处理器16处的HCN(步骤410和414)，那么处理器16起动随机等待定时器，并且经由RF收发器13和天线14监听同一数据信号(但具有等于或高于本地存储在处理器处的HCN的HCN)的发送(步骤600)，由另一个无线电设备进行的较早发送可能发生，其中该另一个无线电设备已经接收到包括相同HCN的相同数据信号并且在其自己的相应随机等待定时器到期时已经向前发送了该数据信号，该另一个无线电设备在接收到包括相同HCN的相同数据信号的所有无线电设备之中碰巧持续时间最短。如果处理器16检测到这种数据信号，那么处理器16确认数据信号已经沿着列车在由HCN方向指示符指示的方向上进一步向下移动，并且自己不发送数据信号并从其缓冲器中删除该数据信号(步骤610)。另一方面，如果随机等待计时器到期而处理器16没有检测到这种数据信号，那么处理器16发送具有本地存储在处理器16处的HCN的数据信号(步骤504)，起动预定间隔的计时器并监听具有高于本地存储在处理器16处的HCN的HCN的同一数据信号的发送(步骤508)。如果处理器16经由RF收发器13和天线14检测到这种数据信号，那么处理器16确认数据信号已经沿着列车在由HCN方向指示符指示的方向上进一步向下移动，并且从其缓冲器中删除该数据信号(步骤510)。如果定时器到期而处理器16没有检测到这种数据信号，那么处理器16经由天线14重传该数据信号。
如上面所提到的，对于定时信号的向前发送，在不同无线电设备处使用具有不同等待时间的等待定时器的这种技术防止多于一个无线电设备对同一数据信号的不必要发送，并且更好地促进使用相对低功率的能量收集设备作为无线电设备的电源。更详细地说：因为每当无线电设备起动它自己的随机等待定时器时在无线电设备处随机选择等待时间，所以给定无线电设备可能具有用于数据信号的向前发送的最短等待时间的概率(即，给定无线电设备变成向前发送数据信号的无线电设备的概率)对于基本上同时起动它们的随机等待定时器的所有无线电设备将是相等的。因此，结果是向前发送数据信号的任务在无线电设备之间均等地共享，而没有任何复杂的无线电设备协调，并且任一个无线电设备上的电力负载都不显著高于其它无线电设备中的任一个上的电力负载。
具有越来越低或越来越高的HCN的数据信号的这种重复发送继续直到数据信号到达数据汇集器(在路径开始于步骤404的情况下)，或者数据信号被具有最高本地存储的HCN的处理器16检测到(在路径开始于步骤406的情况下)。
响应于检测到的数据信号，无线电设备4不对其本地存储的HCN进行任何改变。无线电设备4b可以仅基于任一定时信号序列的首次检测到的定时信号中的HCN来更新本地存储的HCN。
每个无线电设备4b以比一速率低的速率将其自己的传感器数据添加到数据流，该一速率是在包括有轨车2的列车上的一组无线电设备4的网络中重复数据信号的速率。
由数据汇集器发送定时信号(即，沿着列车远离数据汇集器的相应发送信号序列的触发)以规则的间隔(例如，以10秒为间隔)重复，并且任一处理器16首次检测到定时信号的跳数可以依赖于无线电条件、列车配置的变化(诸如当列车在轨道中转弯后发生，或者在向列车添加有轨车/从列出移除有轨车之后发生)等而改变。利用每个新的定时信号序列，处理器16与数据汇集器4a重新同步时间、更新本地存储在处理器16处的HCN，并且当随后检测到数据信号时使用更新后的HCN来决定/控制处理器16处的动作，如上所述。
如上面所提到的，在具有任一给定的HCN的一个无线电设备4b的检测范围内，遵循HCN方向指示符，通常存在具有不同HCN的多个无线电设备4，并且这有助于确保在至少一个这种无线电设备处检测到数据，并且即使一些无线电设备4的性能不是最佳(例如，由于暂时缺乏来自电源10的电力)，数据也会沿着列车有效地传播。由每个数据信号和每个定时信号采取的无线电设备(节点)的实际路由是由本地无线电发送条件和上述随机等待时间自动确定的。
上述技术不需要由集中式管理实体对网络进行显式配置来优化网络拓扑，并且不需要多于一个单独的定时循环来针对无线电条件、列车配置等等的改变进行调整。此外，不需要路由信息(诸如路由表)被存储在无线电设备4b处，并且数据信号不需要包括除HCN方向指示符以外的任何寻址信息。
如上面所提到的，无线电设备可以由能量收集设备供电，能量收集设备可以由在任一给定时间处可用的电力量的变化来表征。例如，在任一给定时间处用于任一无线电设备4的无线电操作时间(活动时间)与无线电关闭时间(不活动时间)之比可以由在那个时间可用的收集器能量的量来确定。例如，无线电操作时间可能以1秒为间隔具有250毫秒的持续时间(即，每秒750毫秒的无线电关闭时间，即，1:3的开/关比；但是这个比率可以在任一无线电设备4处根据可用于那个无线电设备4的收集器能量的量的改变而独立地改变。
列车中的每个无线电设备4可以生成并发送指示出与无线电设备相关联的唯一标识号的数据信号，通过该数据信号，操作者可以通过将经由网络云从数据汇集器4a接收的无线电设备ID号映射到有轨车ID号来验证哪些有轨车(车辆资产)一起在哪个列车中。因此可以构建列车的在线(基于web的)表示。
定时信号可以包括它们从其起源的数据汇集器的标识号，该标识号可以被无线电设备4处的处理器16用来检查它们是否在错误地检测由其它(一个或多个)列车的其它(一个或多个)数据汇集器发送的定时信号。在列车组成发生改变的情况下(即，对于任何给定的有轨车的数据汇集器的变化)，用于列车的数据汇集器4a可以在发送定时信号之前一直等到列车运动并与任何其它列车(数据汇集器)有足够的距离为止。而且，无线电设备4处的处理器16可以被配置为忽略指示出新数据汇集器ID的定时信号，直到它们检测到指示出新数据汇集器ID的两个定时信号中的最小值而没有任何中间检测到指示出任何其它数据汇集器ID的定时信号为止。这些预防措施降低了列车中的处理器16检测到来自其它列车上的其它数据汇集器的定时信号并作用于其的风险。
数据信号可以包括例如根据在传感器12处测得的振动频谱的改变和/或温度的改变的、关于检测有轨车的旋转部件(例如，变速箱、车轮、车轴、马达)的机械缺陷的信息。单个有轨车可以包括多个无线电设备4，每个无线电设备监视同一有轨车的不同移动部分。
由数据汇集器发送的数据信号可以包括帮助处理器16检测事件以报告给数据汇集器的信息。例如，这种信息可以包括针对一个或多个有轨车处的变速箱、车轮、轴承或马达中的一个或多个的振动或温度特性，通过该信息，处理器可以更好地局部确定需要向数据汇集器报告的振动频谱/温度测量的异常改变。
数据信号可以包括数据信号包括紧急信息(诸如关于检测到温度的异常迅速升高的信息)的指示。例如，数据信号的报头部分中的优先级位可以被用来加速数据信号到达数据汇集器。
数据信号可以包括指示出消息序列号和时间戳以使得能够识别来自同一节点(有轨车)处的同一无线电装置的数据信号集合的报头部分。消息序列号可以被用来识别恶意数据发送或验证采集效率。
数据信号可以被加密使得只有具有必要加密/解密信息的有轨车处的那些处理器16才能正确地解密检测到的数据信号。例如，列车可以包括属于多于一个客户的有轨车，并且可以针对每个客户使用唯一的加密密钥序列。加密密钥表可以本地存储在每个无线电装置4处，并且由数据汇集器2a广播的索引值与表中的具体加密密钥之间的映射关系可以依赖于有轨车所属的客户而不同。
在上述示例中，每个无线电设备存储它首次在定时信号序列中检测到的定时信号中所包括的HCN。在其它变体中，每个无线电设备4存储以共同的预定方式基于包括在它首次在定时信号序列中检测到的定时信号中的HCN的HCN值。例如，每个无线电设备4可以存储递增的HCN值，该递增的HCN值将被包括在由第一无线电节点进行的首次检测到的定时信号的任何向前发送中(即，上述示例中的HCN+1)。
在一个实施例中，每个无线电设备被配置为在没有检测到任何定时信号的情况下在经过预定时间段之后进入睡眠(即，停止无线电信号的所有检测和发送)，并且仅在相对长的时间段(例如，每30分钟一次)醒来以检查定时信号的发送。
在一个示例中，至少存储器8、传感器12、RF收发器13、天线14和处理器16的功能可以全都在单个微控制器单元(MCU)包装中实现，诸如由Energy Micro生产的EFM32 MCU包装、由NXP生产的NXP LPC54102 MCU包装和由ST Micro生产的STM32L476MCU包装。电源10可以是从Perpetuum Limited可获得的现有无线传感器产品中使用的振动能量收集器，诸如产品号72102。
在一个示例中，由任一无线电设备进行的每个无线电发送具有包括以下八位字节的无线电帧格式。八位字节0至7通常包含标准二进制位同步模式(诸如10101010)，其允许收发器13中的数据限幅器确定用于区分1和0电平的中间电平。八位字节8和9包含二进制同步字0x2D、0xD4(00101101、11010100)。八位字节10包含以下消息的八位字节计数。八位字节11至25包含路由和控制报头。八位字节26和27包含消息ID和八位字节计数。八位字节28至63包含与所指示的消息ID相关联的任何有效载荷。
根据一个示例，消息报头包括以下值(全部是无符号的)：总帧长(8位)；标志(8位)；跳计数编号；转向架ID和更多标志(如果需要的话)(共享16位)；发送方MAC(32位)；目标MAC(32位)；以及序列号(16位)。
根据一个示例，包括在定时信号中的上述定时信息包括指示出自预定时刻(例如，2010年1月1日的00:00:00)以来的秒数并指示出定时信号被发送处的数据汇集器时间的无符号32位TIME值；以及包含在一个或多个跳节点处检测和发送之间的微秒数的总和的无符号16位OFFSET值。这个定时信息可以如下布置。
arr[0]消息ID
arr[1]以字节为单位的消息长度
arr[2]TIME(位31-24)
arr[3]TIME(位23-16)
arr[4]TIME(位15-8)
arr[5]TIME(位7-0)
arr[6]OFFSET(位15-8)
arr[7]OFFSET(位7-0)
通过在上述技术中使用能量收集而启用的低网络复杂度使得能够支持比利用常规技术可能的数量大得多的数量的节点。例如，该技术可以被用来(i)在最大货运列车上支持多于3000个节点，以及(ii)支持用于可以在长旅客列车上使用的多于276个传感器中的每一个的节点。
除了上面明确提到的修改之外，对于本领域技术人员来说清楚是，可以在本发明的范围内对所描述的实施例进行各种其它修改。
申请人在此独立地公开了本文所述的每个个别特征以及(在这些特征或组合能够整体上依据本领域技术人员的普通通用知识基于本说明书被执行而不管这些特征或特征的组合是否解决本文公开的任何问题并且不限制权利要求的范围的程度上的)两个或更多个此类特征的任意组合。申请人指出，本发明的各方面可以由任何此类个别特征或特征的组合组成。

Claims (34)

1.一种用于无线电中继的方法，包括：
在第一无线电节点处存储基于在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号的跳计数编号；
在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到所述第二信号的跳计数编号；以及
至少部分地基于(i)在所述第一信号中的跳计数编号方向指示符、(ii)(a)在第一无线电节点处存储的跳计数编号与(b)在第一无线电节点处检测到的第一信号中所包括的跳计数编号的比较、以及(iii)在所述第一无线电节点处对于在由所述跳计数编号方向指示符指示的方向上由另一个无线电节点对所述第一信号的向前发送的搜索结果，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。
2.如权利要求1所述的方法，还包括从第一无线电节点发送具有递增的跳计数编号的第二信号。
3.如权利要求1所述的方法，其中存储在无线电网络节点处的跳计数编号是所述在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号被递增一或其他固定值后的跳计数编号。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在由所述跳计数编号方向指示符指示的方向上的对所述第一信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送第一信号。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中第二信号是定时信号，并且该方法包括在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在同一定时信号序列中的具有相同或更高跳计数编号的定时信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送定时信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中，仅响应于首次检测到定时信号序列中的定时信号，将跳计数编号存储在第一无线电节点处。
7.如权利要求4所述的方法，包括在不改变存储在无线电网络节点处的跳计数编号的情况下检测并重传第一信号。
8.如权利要求4所述的方法，其中所述等待时间间隔具有随机选择的长度。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述等待时间间隔具有随机选择的长度。
10.如权利要求8或9所述的方法，包括在相对长的不活动间隔之间的相对短的活动间隔期间，在所述第一无线电节点处检测和/或发送无线电信号。
11.如权利要求10所述的方法，包括至少部分地基于从第一无线电节点的电源可用的电力量的变化，动态地改变所述活动间隔和所述不活动间隔的相对长度。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述电源是能量收集设备。
13.如权利要求1所述的方法，其中第二信号是定时信号，并且该方法包括使用包含在定时信号中的定时信息来与其它无线电节点同步无线电发送频率之间的切换。
14.如权利要求1所述的方法，其中第一信号包括根据如下加密密钥而被加密的数据，所述加密密钥是基于包括在第二信号中的索引并根据与第一信号的发起者相关联的索引映射关系而由第一信号的发起者从加密密钥表选出的加密密钥。
15.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一无线电节点安装在列车的有轨车上，该列车包括在其它有轨车上的其它无线电节点。
16.一种用于无线电中继的装置，包括：
处理器和包括计算机程序代码的存储器，其中存储器和计算机程序代码被配置为与处理器一起使得所述装置：
在第一无线电节点处存储基于在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号的跳计数编号；
在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到所述第二信号的跳计数编号；以及
至少部分地基于(i)在所述第一信号中的跳计数编号方向指示符、(ii)(a)在第一无线电节点处存储的跳计数编号与(b)在第一无线电节点处检测到的第一信号中所包括的跳计数编号的比较、以及(iii)在所述第一无线电节点处对于在由所述跳计数编号方向指示符指示的方向上由另一个无线电节点对所述第一信号的向前发送的搜索结果，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。
17.如权利要求16所述的装置，其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置从第一无线电节点发送具有递增的跳计数编号的第二信号。
18.如权利要求16所述的装置，其中存储在无线电网络节点处的跳计数编号是所述在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号被递增一或其他固定值后的跳计数编号。
19.如权利要求16至18中任一项所述的装置，其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置：在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在由所述跳计数编号方向指示符指示的方向上的对所述第一信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送第一信号。
20.如权利要求16至18中任一项所述的装置，其中第二信号是定时信号，并且其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得装置在等待时间间隔到期而没有在所述第一无线电节点处检测到在同一定时信号序列中的具有相同或更高跳计数编号的定时信号的进一步发送之后，从所述第一无线电节点发送定时信号。
21.如权利要求20所述的装置，其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使所述装置仅响应于首次检测到定时信号序列中的定时信号，将跳计数编号存储在第一无线电节点处。
22.如权利要求19所述的装置，其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置在不改变存储在无线电网络节点处的跳计数编号的情况下检测并重传第一信号。
23.如权利要求19所述的装置，其中所述等待时间间隔具有随机选择的长度。
24.如权利要求20所述的装置，其中所述等待时间间隔具有随机选择的长度。
25.如权利要求23或24所述的装置，其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置在相对长的不活动间隔之间的相对短的活动间隔期间，在所述第一无线电节点处检测和/或发送无线电信号。
26.如权利要求25所述的装置，其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置至少部分地基于从第一无线电节点的电源可用的电力量的变化，动态地改变所述活动间隔和所述不活动间隔的相对长度。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述电源是能量收集设备。
28.如权利要求16所述的装置，其中第二信号是定时信号，并且其中存储器和计算机程序代码还被配置为与处理器一起使得所述装置使用包含在定时信号中的定时信息来与其它无线电节点同步无线电发送频率之间的切换。
29.如权利要求16所述的装置，其中第一信号包括根据如下加密密钥而被加密的数据，所述加密密钥是基于包括在第二信号中的索引并根据与第一信号的发起者相关联的索引映射关系而由第一信号的发起者从加密密钥表选出的加密密钥。
30.如权利要求16至18中任一项所述的装置，其中所述第一无线电节点安装在列车的有轨车上，该列车包括在其它有轨车上的其它无线电节点。
31.如权利要求30所述的装置，还包括用于监视有轨车的一个或多个移动部分的一个或多个参数的传感器，并且其中所述第一信号包括关于经由另一个有轨车处的传感器监视所述另一个有轨车的一个或多个移动部分的一个或多个参数的结果的信息。
32.如权利要求30所述的装置，还包括用于从有轨车的一个或多个移动部分的振动收集电能的能量收集设备。
33.一种列车，包括：各自设有一个或多个如权利要求16至32中任一项所述的装置的多个有轨车，以及设有用于发起所述第二信号的装置的有轨车。
34.一种包括程序代码的计算机可读存储介质，当程序代码被加载到计算机中时控制计算机：
在第一无线电节点处存储基于在第一无线电节点处检测到的第二信号中所指示出的跳计数编号的跳计数编号；
在第一无线电节点处检测到第一信号，第一信号指示出发送第一信号的第二无线电节点首次检测到所述第二信号的跳计数编号；以及
至少部分地基于(i)在所述第一信号中的跳计数编号方向指示符、(ii)(a)在第一无线电节点处存储的跳计数编号与(b)在第一无线电节点处检测到的第一信号中所包括的跳计数编号的比较、以及(iii)在所述第一无线电节点处对于在由所述跳计数编号方向指示符指示的方向上由另一个无线电节点对所述第一信号的向前发送的搜索结果，决定是否从所述第一无线电节点向前发送所述第一信号。
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