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无线报警产品的技术应用及发展趋势

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无线报警产品基于自身结构特性,如何运用一系列先进技术,合理解决其固有的产品问题,是无线报警产品赢取未来市场的重要法则。无线报警产品在中国市场的演进,主要是通过一些本土企业吸收国外的研发成果,使得国内产品在功能改进及外观设计上都有了长足的进步,并且稳定性也达到了前所未有高度。在未来二、三年的时间里,产品要更加贴近中国老百姓的消费水平,还需要销售量的大幅增加和新型生产技术的投入应用,以降低产品的单位成本。另外,数字化、网络化、智能化、兼容性、稳定性、扩展性始终是报警技术发展趋势的大方向。此外。做好产品应用的服务工作也尤为重要。 


    目前国家规定的无线报警产品可使用的频率为315.0-316.0MHz与430.0-432.0MHz,所发射的电场强度在距设备3米处不得超过6000μV/m(采用平均值检波);杂散发射的电场强度在距设备3米处不得超过600μV/m(采用平均值检波);占用带宽≤25kHz;以上数据可见无线电管理在一定程度上制约了产品的发展。如此一来,无线报警产品只有强化高安全性、高可靠性才能与有线系统并驾齐驱。


滚动跳码技术解决安全性
    采用KEE LOQ滚动跳码技术,可拥有长达66位的加密序列。而遥控器是无线报警产品必备附件之一。由于固定编码遥控器每次发送的地址码相同,容易被扫描录码,使系统安全性差。目前,中高档无线报警产品几乎都使用Microchip公司的KEE LOQ 编码技术HCS系列及兼容跳码编码与配套解码芯片,但灵活性差,与传统2262编码芯片不兼容。

    一些产品为了保持与2262编码格式的兼容,不得不设置两套接收、解码电路。其实还可使用新型单片机芯片作为控制部件,灵活性大,安全性更高,不易被破解。接收解码板与2262编码格式兼容,只需一套接收电路。

    此外,接收、解码软件可嵌入报警器控制芯片中,用一块CPU即可构成整个报警器的控制核心;编码采用1:2脉宽调制,发送、接收一信息帧(含同步头及64位编码)所需时间约为80ms,速度快,占用信道时间短;解码算法先进,在0.5ms内即可判别是否已录码遥控器,而一次成功解码所需时间小于4ms(包括2ms同步计数器写入时间)。接收解码板提供UART或SPI串行通讯接口、2KB~6KB EEPROM存储空间。可用四个开关输入15个功能码;采用PWM或曼彻斯特(Manchester)调制;波特率从416bps到5000bps可选择;按钮排队发射;带有锁相环路(PLL)接口;具有69位发送长度;可被64位编码器密钥保护;可编程32位序列号;带有非易性16/20位同步计数器。


高稳定性ASIC专用集成电路
    专用集成电路(ASIC)采用硬接线的固定模式,而现场可编程门阵列 (FPGA)则采用可配置芯片的方法,二者差别迥异。可编程器件是目前的新生力量,混合技术也将在未来发挥作用。新的ASIC无线报警产品销售额已经相当高,尤其是在亚太区。此外,采用混合式方法,如结构化ASIC,也为该技术注入了新的活力。同时,FPGA(和其他可编程逻辑器件)也在发挥作用,赢得了重要的大众市场,并从低端应用不断向上发展,保证了无线报警产品的高稳定性。

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微功耗保证产品实用性
    电池耗电量也一直是无线报警产品的一个软肋,当前的一个可行方法是,可以通过开发系统的并行性和流水线来实现,虽然这样会引入一些额外的控制电路并增加功耗,但即使这样,理论上也可以减少功耗90%以上;另一个方法,由于用户对电路性能的要求是变化的,因此可以通过操作系统动态控制时钟频率和电源电压,达到既保证性能要求,又节约功耗的目的。

    一种折衷方案是,根据性能的要求,实时改变供电电压,在系统的关键路径上,保持高的供电电压,以保证整个系统的性能,而在非关键路径上,降低供电电压以减少功耗。但降低供电电压也有可能增加新的关键路径,因而这种方法的使用是有限度的。采用较高工艺水平也可以降低功耗,因为较高的工艺带来特征尺寸的减小,使电容和电源电压都相应下降,因而可以大幅度降低整体功耗。


抗电磁干扰能力的提高促进系统稳定性
    无线报警产品需要选用抗干扰能力较强的组件来设计其系统,确保系统能稳定运作。\r\n(1) 选用频率低的微控制器,选用外时钟频率低的微控制器都可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。(2) 减小信号传输中的畸变信号在印刷板上的传输,其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。(3) 减小信号线间的交叉干扰。(4) 减小来自电源的噪声,即使是电池供电的系统,电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。(5) 注意印刷线板与元器件的高频特性。(6) 元件布置要合理分区。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起来。(7) 用好的去耦电容。一方面是该集成电路的蓄能电容能提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;另一方面,可旁路掉该器件的高频噪声。通过以上几个方面能够提高无线报警产品的强抗干扰能力,使系统更趋稳定。



跳频技术保持信号传送的完整性
    跳频技术(Frequency-Hopping Spread Spectrum),简称为FHSS,在同步、且同时的情况下,接收器两端以特定形式的窄频载波来传送讯号,对于一个非特定的接收器,FHSS所产生的跳动讯号也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many非重复的信道,并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求,使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。


    所谓跳频技术,就是将整个频带分成若干跳频信道(Hop Channel)。在一次连接中,芯片所控制的收发器按照一定的码序列,不断地从一个信道跳转到另一个信道;而接收方也是按照相同的跳转规律进行通信。这实际上属于一种硬件加密手段,除非第三方掌握了接收双方的切换信道,否则,从理论上计算,他是无法完整获得信息的,而干扰源也是不可能按同样的规律进行干扰的。跳频的瞬时带宽很窄,但通过扩展频谱技术,可以使这个窄带宽成倍地扩展成宽频带,使被干扰的可能性变得很小,由此就可以保证无线信号传送的完整性和系统的稳定性。

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降低探测器的误报率
    采用FSP(First Step Processing)技术可以有效降低探测器的误报率,是系统稳定的有力保证。采用该技术的探测器可以对人体目标即时地做出正确反应,而又不会产生由于其它信号源引起的误报。该技术根据不同信号源产生的信号幅度、极性、周期以及曲线坡度等指标进行判断,自动调整探测器的灵敏度,安装调试人员不再需要根据不同的应用环境,人工设置探测器的灵敏度,也无须担心探测器对正常人体产生的信号反应滞后。


    为应对环境干扰,探测器采用自适应处理技术,自动调整以适应背景干扰噪声,最大程度地降低误报,同时不会牺牲对正常入侵信号的灵敏度。采用温度补偿技术后,使探测器即使在人体温度与环境温度极端接近的极限条件下,探测器还可以保持着一贯的稳定性和灵敏度,确保在各种环境下均可正常工作。采用防宠物信号处理技术,家庭用户不用再担心外出时家里的宠物会引起系统报警,同样,商业用户也不必再为老鼠等小动物干扰系统而烦恼。通过相关技术的组合大大降低了探测器的误报率。

智能家居系统引入蓝牙技术
    智能家居依靠3C技术(Computer Technology、Communication Technology和Control Technology),并结合信息家电的发展,为用户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷的智能化和信息化生活空间。其内涵就是“在具有个性化的住宅家庭中,将多元网络信息、多样化的自动化控制以及节能环保等功能,整合到一体化的家庭智能信息管理与自动化监控平台上”。


    智能家居是将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置,通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上,进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过家庭控制器来实现的。家庭控制器具有家庭总线系统,通过家庭总线系统提供各种服务功能,能和住宅以外的外部世界相连接。所以说,家庭控制器是智能住宅的核心。


    智能家居中的信息传输介质,可以分为电话线、电源线、双绞线、电缆和无线技术,其中无线方式是目前最热门的发展方向。蓝牙技术在智能家居系统中的应用,正是由于蓝牙技术的低成本、低功耗、高速率、高可靠性和兼容性等特点,使得基于蓝牙技术的智能家居系统能为人们所接受。家庭环境控制、能源监视与管理、家庭流量计费、安防系统等,实现了智能家居的基本目标——为人们提供一个舒适、安全、方便和高效率的生活环境。


    如此看来,智能家居需要一个安全的家庭体系,其中既包括人身和家庭财产的安全,也包括家庭设备的安全。为了实现这种安全体系,需要配备相关的防卫措施,例如电子门禁、对讲系统、电子防盗系统、玻璃破碎检测报警系统、室内跑水检测与报警系统、室内有毒/害气体的检测等。报警控制器连接至警铃、报警指示灯、电话、若报警,可按预先设置的若干个电话号码,自动拨通进行报警,并报出家中具体是哪个系统报警。

 
    蓝牙技术应用在智能家居中,具有高可靠性、低复杂度、低功耗、低成本的优点,但仍然有一些问题需要解决,如相邻设备之间为防止信息误传和被截取,必须要用户提前设置对应频段;蓝牙芯片的价格较高;蓝牙模块较难生产等。但相信,随着蓝牙网络家电产品和网络设备的出现,家居智能化的进一步普及,这些问题将逐渐被解决,而蓝牙智能家居系统也将给未来的家庭生活带来巨大的革命。


GSM无线报警主机广泛推广
    目前很多公司推出的GSM多媒体主机,具有远程无线信息传输,可扩展短信、彩信、视频信号的传输,应用领域极为广泛,在全球通网络覆盖区,无地点限制,集成了多项新技术的应用,为无线报警产品开辟了新的发展方向。随着国外无线报警产品的大举介入,国内成熟产品的一系列解决方案,以及本土企业的自主创新能力的提高,都为无线报警产品开拓市场注入了全新动力。

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