本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)的傳輸方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

海洋是人類資源的寶庫，其蘊(yùn)藏著豐富的能源與礦產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)海洋資源的探測與開發(fā)也不斷深入，海洋通訊問題就隨之產(chǎn)生。

在這種背景下，在過去的十年中，磁感應(yīng)通訊逐漸引起了國內(nèi)外研究人員的注意。對(duì)于磁感應(yīng)通訊，由于信號(hào)是通過磁準(zhǔn)態(tài)靜場耦合到接收機(jī)上的，因此不存在多路徑損耗的問題。由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的天線都是線圈，尺寸可以根據(jù)工作環(huán)境制作，因此不會(huì)存在天線尺寸不匹配的問題。而且對(duì)于大多數(shù)的信號(hào)傳輸媒介(如空氣、水和土壤等)而言，其磁導(dǎo)率與空氣的磁導(dǎo)率幾乎一樣，不會(huì)隨著時(shí)間和空間的變化而發(fā)生變化，因此磁感應(yīng)通訊的信道較為穩(wěn)定。

因此，需要一種基于磁感應(yīng)的通訊方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過提供一種數(shù)據(jù)的傳輸方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了磁感應(yīng)通訊，從而避免了聲噪音和光噪聲的介入。

本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)的傳輸方法，至少包括：

對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

對(duì)調(diào)制之后的信號(hào)進(jìn)行放大；

通過放大之后的信號(hào)產(chǎn)生磁場，并通過磁場進(jìn)行傳輸；

接收所述磁場信號(hào)，得到電信號(hào)；

對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大；

對(duì)放大的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，具體包括：對(duì)所述待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行低頻載波調(diào)制。

進(jìn)一步地，所述通過放大之后的信號(hào)產(chǎn)生磁場，并通過磁場進(jìn)行傳輸，具體包括：

將所述放大之后的信號(hào)通入發(fā)射線圈，產(chǎn)生磁場，并通過所述磁場對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

進(jìn)一步地，所述接收所述磁場信號(hào)，得到電信號(hào)，具體包括：通過接收線圈接收所述磁場信號(hào)，切割磁感線，得到所述電信號(hào)。

進(jìn)一步地，在得到所述電信號(hào)之后，對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行濾波。

本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)，至少包括：

調(diào)制模塊，用于對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

第一放大模塊，用于對(duì)調(diào)制之后的信號(hào)進(jìn)行放大；

發(fā)射線圈，用于對(duì)放大之后的信號(hào)進(jìn)行傳輸；

接收線圈，用于接收所述磁場信號(hào)，得到電信號(hào)；

第二放大模塊，用于對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大；

解調(diào)模塊，用于對(duì)放大的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述調(diào)制模塊，具體用于對(duì)所述待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行低頻載波調(diào)制。

進(jìn)一步地，所述接收線圈，具體用于接收所述磁場信號(hào)，切割磁感線，得到所述電信號(hào)。

進(jìn)一步地，還至少包括：

濾波模塊，用于對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行濾波。

本發(fā)明中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

1、在發(fā)射端，對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和放大，并通過放大之后的信號(hào)產(chǎn)生磁場，并通過磁場進(jìn)行傳輸。在接收端，接收由發(fā)射端發(fā)出的磁場，得到電信號(hào)；并對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大和解調(diào)，從而得到數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了磁感應(yīng)通訊，進(jìn)而避免了聲噪音和光噪聲的介入。

2、在得到電信號(hào)之后，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波，進(jìn)一步消除了外界干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)的傳輸方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)的模塊圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)中調(diào)制模塊100的電路圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種數(shù)據(jù)的傳輸方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了磁感應(yīng)通訊，從而避免了聲噪音和光噪聲的介入。

本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，總體思路如下：

在發(fā)射端，對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和放大，并通過放大之后的信號(hào)產(chǎn)生磁場，并通過磁場進(jìn)行傳輸。在接收端，接收由發(fā)射端發(fā)出的磁場，得到電信號(hào)；并對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大和解調(diào)，從而得到數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了磁感應(yīng)通訊，進(jìn)而避免了聲噪音和光噪聲的介入。

為了更好地理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)的傳輸方法，至少包括：

步驟S110：對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

對(duì)本步驟進(jìn)行說明：

對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行低頻載波調(diào)制。

步驟S120：對(duì)調(diào)制之后的信號(hào)進(jìn)行放大；

對(duì)本步驟進(jìn)行說明：

對(duì)調(diào)制之后的信號(hào)進(jìn)行功率放大。

步驟S130：通過放大之后的信號(hào)產(chǎn)生磁場，并通過磁場進(jìn)行傳輸；

對(duì)本步驟進(jìn)行說明：

將放大之后的信號(hào)通入發(fā)射線圈，產(chǎn)生磁場，并通過磁場對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

步驟S140：接收磁場信號(hào)，得到電信號(hào)；

對(duì)本步驟進(jìn)行說明：

通過接收線圈接收磁場信號(hào)，切割磁感線，得到電信號(hào)。

步驟S150：對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大；

對(duì)本步驟進(jìn)行說明：

對(duì)得到的信號(hào)進(jìn)行功率放大。

步驟S160：對(duì)放大的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到數(shù)據(jù)。

這里需要說明的是，為了消除外界干擾，在得到電信號(hào)之后，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波。濾波的步驟可以在放大步驟之前進(jìn)行，也可以在放大步驟之后進(jìn)行，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做具體的限制。

需要說明的是，步驟S110-步驟S130在信號(hào)發(fā)射端進(jìn)行，步驟S140-步驟S160在信號(hào)接收端進(jìn)行。

參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)，至少包括：

調(diào)制模塊100，用于對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

在本實(shí)施例中，調(diào)制模塊100，具體用于對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行低頻載波調(diào)制。

具體地，選用由EXAR公司生產(chǎn)的芯片XR2206作為調(diào)制模塊100。參見圖3，在利用芯片XR2206進(jìn)行FSK調(diào)頻時(shí)，1腳接地，9腳為數(shù)字電平輸入引腳。2腳為信號(hào)輸出引腳，3腳為乘法器與正弦波調(diào)整器的輸出端，所接電阻R₃₈的作用是調(diào)節(jié)輸出的幅度，即2腳輸出信號(hào)幅度正比于3腳外接電阻。對(duì)于正弦FSK波形來說，V_out(p-p)≈0.6R₃₈(V)。13腳和14腳的電阻R₃₆用來調(diào)節(jié)正弦波的畸變。內(nèi)部的壓控振蕩器VCO實(shí)際上是一個(gè)輸出頻率與輸入電流成正比的可控振蕩器，其振蕩頻率取決于定時(shí)電容和電阻，該VCO的定時(shí)電阻端有兩引腳，與地之間可以接兩個(gè)電阻。在9腳輸入FSK調(diào)制信號(hào),控制電流開關(guān),選擇7腳或8腳的定時(shí)電阻接入壓控振蕩器,即改變振蕩頻率，以方便地組成FSK調(diào)制器。當(dāng)9腳輸入低電平0時(shí),8腳的定時(shí)電阻R₄₄、可變電阻R₄₆接入壓控振蕩器。調(diào)節(jié)電位器R₄₆,產(chǎn)生空號(hào)頻率f₂。當(dāng)9腳輸入高電平1時(shí),7腳的定時(shí)電阻R₄₃、可變電阻R₄₅接入壓控振蕩器。調(diào)節(jié)電位器R₄₅,產(chǎn)生傳號(hào)頻率f₁,從而實(shí)現(xiàn)頻移鍵控,完成FSK調(diào)制。由VCO產(chǎn)生的振蕩波形經(jīng)正弦波調(diào)整器后,獲得失真很小的FSK調(diào)頻波,并由2腳輸出。當(dāng)9腳無輸入信號(hào)時(shí)(即輸入為0時(shí)),2腳輸出穩(wěn)定的正弦波信號(hào),其頻率為f₁。VCO的定時(shí)電容C₃₁應(yīng)選用溫度穩(wěn)定性好的電容,最好是云母電容或聚丙烯電容。

設(shè)9腳為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出頻率f₁＝24.7kHz；9腳為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出頻率f₂＝27.4kHz，波特率f_b＝2400b/s。取定時(shí)電容C₃₁＝330pF，根據(jù)以下公式確定元件相關(guān)參數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。

a.定時(shí)電阻R₁＝1/f₁C₃₁＝1/(24.7×330)＝122.68kΩ；

b.定時(shí)電阻R₂＝1/f₂C₃₁＝1/(27.4×330)＝＝110.60kΩ。

取R₄₃＝R₄₄＝100kΩ，R₄₅＝R₄₆＝50kΩ，13腳與14腳串入200Ω電阻可以改善輸出波形。

第一放大模塊200，用于對(duì)調(diào)制之后的信號(hào)進(jìn)行放大；

在本實(shí)施例中，第一放大模塊200為UTC公司生產(chǎn)的芯片LM1875，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

a.電壓范圍：6-40V；

b.靜態(tài)電流：50mA；

c.輸出功率：25W；

d.諧波失真：0.015％；

e.額定增益：26dB；

f.轉(zhuǎn)換速率：18V/μS。

發(fā)射線圈300，用于對(duì)放大之后的信號(hào)進(jìn)行傳輸；

具體地，發(fā)射線圈300為螺旋管結(jié)構(gòu)。

接收線圈400，用于接收磁場信號(hào)，得到電信號(hào)；

在本實(shí)施例中，接收線圈400，具體用于接收磁場信號(hào)，切割磁感線，得到電信號(hào)。

具體地，接收線圈400為螺旋管結(jié)構(gòu)。

第二放大模塊500，用于對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大；

解調(diào)模塊600，用于對(duì)放大的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，解調(diào)模塊600為由EXAR公司生產(chǎn)的XR2211芯片。

為了消除外界干擾，還至少包括：

濾波模塊，用于對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行濾波。

在本實(shí)施例中，濾波模塊為由ADI公司生產(chǎn)的芯片OP37,它的原理是一個(gè)低通濾波器加一個(gè)高通濾波器，濾波模塊的上限截止頻率是低通濾波器的上限截止頻率，濾波模塊的下限截止頻率是高通濾波器的下限截止頻率，可以使通帶內(nèi)的信號(hào)通過，而通帶外的信號(hào)濾除，從而達(dá)到選擇性傳輸?shù)哪康摹?/p>

需要說明的是，濾波模塊可以在第二放大模塊500之前執(zhí)行，也可以在第二放大模塊500之后執(zhí)行，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做具體的限制。

還需要說明的是，調(diào)制模塊100、第一放大模塊200和發(fā)射線圈300位于信號(hào)發(fā)射端，接收線圈400、第二放大模塊500、濾波模塊和解調(diào)模塊600位于信號(hào)接收端。

通過本發(fā)明實(shí)施例對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程如下：

通過調(diào)制模塊100對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行低頻載波調(diào)制，并通過第一放大模塊200進(jìn)行信號(hào)放大，并在發(fā)射線圈300產(chǎn)生一定的交變電流。利用交變的電流在線圈周圍產(chǎn)生交變的磁場，并向外擴(kuò)散。交變的磁場會(huì)產(chǎn)生電場，接收線圈400通過切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并經(jīng)過濾波、放大后解調(diào)還原成原始數(shù)據(jù)。

【技術(shù)效果】

1、將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行低頻載波調(diào)制、信號(hào)放大和功率放大后，在發(fā)射線圈300產(chǎn)生一定的交變電流。利用交變的電流會(huì)在線圈周圍產(chǎn)生交變的磁場，交變的磁場會(huì)產(chǎn)生電場，從而在接收線圈400中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，經(jīng)濾波、放大和解調(diào)后，就可恢復(fù)原始信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了磁感應(yīng)通訊，從而避免了聲噪音和光噪聲的介入，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在接收端準(zhǔn)確接收發(fā)送的信息。

2、在得到電信號(hào)之后，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波，進(jìn)一步消除了外界干擾。

本發(fā)明實(shí)施例通過電磁感應(yīng)的原理，實(shí)現(xiàn)了磁感應(yīng)通訊。系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，能在水、油、有害氣體等惡劣環(huán)境中使用。與采用光學(xué)、聲學(xué)的通訊方案相比，在材料要求、費(fèi)用等方面，有很大的優(yōu)勢。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。