本發(fā)明涉及通信技術領域，特別涉及一種透地通信系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)代工業(yè)生產及城鎮(zhèn)建設正逐步擴大對地下空間的開發(fā)與利用，無線通信技術也被廣泛應用于地表以下的環(huán)境，如地下環(huán)境感知與設施監(jiān)測、地下安全生產監(jiān)測、地下人員定位和災后救援等，這使得遠距離無線透地通信的研究成為無線通信領域的研究熱點。然而，大地信號結構復雜，是一種比較惡劣的信道，大地介質對電磁波的衰減很大，電磁波在大地介質中傳播時，半導電媒質需要吸收電磁波的能量，電磁波頻率越高，電磁波的振衰減越嚴重，電磁波穿透大地的能力就減弱越多，從而使傳播距離減小。與廣播、移動電話等傳統(tǒng)的無線射頻通信相比，透地通信系統(tǒng)是以大地為傳播媒質，信號在地層中衰減嚴重，多數(shù)時候只能采用甚低頻及超低頻信號才能實現(xiàn)較強的穿透能力，使傳播相對穩(wěn)定可靠。在現(xiàn)有技術中采用的發(fā)射天線多是尺寸大且輻射效率較低、系統(tǒng)帶寬有限、通信速率低，難以實現(xiàn)發(fā)射甚低頻及超低頻的信號。另外，現(xiàn)有技術中為了使透地通信系統(tǒng)發(fā)射低頻強磁場信號，使發(fā)射電路與發(fā)射天線之間的距離較近，造成低頻強磁場信號對發(fā)射電路的影響和干擾。

因此，需要一種能有效增大發(fā)射功率，產生甚低頻及超低頻發(fā)射信號的透地通信系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種透地通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一通信單元和第二通信單元，所述第一通信單元包括第一信號發(fā)射裝置和第一信號接收裝置，所述第二通信單元包括第二信號發(fā)射裝置和第二信號接收裝置，所述第一信號發(fā)射裝置包括控制箱、驅動箱、發(fā)射天線以及設于所述控制箱和所述驅動箱之間的隔離電源箱，其中

所述隔離電源箱為所述控制箱和所述驅動箱提供電壓；所述驅動箱與所述控制箱之間設有信號傳遞的光纖；

所述控制箱設有信息輸入終端、產生光纖控制信號的控制模塊以及與所述控制模塊連接的4路信號發(fā)射光纖接口和2路信號接收光纖接口；

所述驅動箱設有驅動電路、連接所述驅動電路的電平轉換器以及與所述電平轉換器連接的4路信號接收光纖接口和2路信號發(fā)射光纖接口，所述驅動電路將發(fā)射信號加載到所述發(fā)天線上；

所述4路信號接收光纖接口與所述4路信號發(fā)射光纖接口通過光纖對應連接，用于接收所述控制模塊產生的光纖控制信號；

所述2路信號接收光纖接口與2路信號發(fā)射光纖接口通過光纖對應連接，用于接收所述驅動電路產生的光纖報錯信號。

優(yōu)選地，所述第二信號發(fā)射裝置包括與所述第一信號發(fā)射裝置相同的控制箱、驅動箱、發(fā)射天線以及設于所述控制箱和所述驅動箱之間的隔離電源箱。

優(yōu)選地，所述第二信號接收裝置接收所述第一信號發(fā)的裝置發(fā)射的信號，所述第一信號接收裝置接收第二信號發(fā)射單元發(fā)射的信號。

優(yōu)選地，所述控制模塊通過嵌入式處理系統(tǒng)和現(xiàn)場可編程門陣列對信息進行信道編碼和數(shù)字調制產生光纖控制信號。

優(yōu)選地，所述信道編碼采用Turbo碼的方式，所述數(shù)字解調采用QPSK調制。

優(yōu)選地，所述隔離電源箱為所述控制箱提供電壓包括+24V直流弱電電壓，為所述驅動箱提供0～300V可調直流強電電壓。

優(yōu)選地，所述信息輸入終端包括鍵盤、麥克風、語音處理系統(tǒng)以及顯示屏。

本發(fā)明提供的一種透地通信系統(tǒng)，能有效增大發(fā)射功率，產生甚低頻及超低頻發(fā)射信號，驅動箱與控制箱之間設有信號傳遞的光纖使控制箱與驅動箱、控制箱與發(fā)射天線之間保持較遠的距離，避免發(fā)射天線的強磁場對控制箱弱電電路的影響和干擾，同時本發(fā)明透地通信系統(tǒng)能夠接收來自驅動箱的報錯信號，當驅動箱出現(xiàn)異常時立即停止控制箱信號的發(fā)送。

應當理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應當用作對本發(fā)明所要求保護內容的限制。

附圖說明

參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點將通過本發(fā)明實施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示意性示出了本發(fā)明透地通信系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了本發(fā)明第一信號發(fā)射裝置的示意圖；

圖3示出了本發(fā)明第一發(fā)射裝置控制箱的結構框圖；

圖4示出了本發(fā)明第一發(fā)射裝置驅動箱的結構框圖；

圖5示出了本發(fā)明驅動電路的電路原理圖。

具體實施方式

通過參考示范性實施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實施例；可以通過不同形式來對其加以實現(xiàn)。說明書的實質僅僅是幫助相關領域技術人員綜合理解本發(fā)明的具體細節(jié)。

在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。

在如下的實施例中對本發(fā)明所提供的透地通信系統(tǒng)做出詳細說明，應當理解的是所述的透地通信系統(tǒng)能夠用于地面與地下通信、地下不同地層之間的通信以及地下同層中不同區(qū)域之間的通信，也就是說在通信過程中具有地層障礙的區(qū)域之間均可以采用本發(fā)明的透地通信系統(tǒng)，下文實施例只是示例性給出地下與地面之間的透地通信，本發(fā)明的真正范圍應當以權利要求所限定。如圖1所示本發(fā)明透地通信系統(tǒng)的示意圖，本實施例中透地通信系統(tǒng)包括包括設置于地下的第一通信單元102和設置于地上的第二通信單元103，在第一通信單元102和第二通信單元103之間隔有底層101。

第一通信單元102包括第一信號發(fā)射裝置104和第一信號接收裝置105，第二通信單元103包括第二信號發(fā)射裝置106和第二信號接收裝置107，第一信號發(fā)射裝置104發(fā)射信號穿過底層由第二信號接收裝置107接收處理；第二信號發(fā)射裝置106發(fā)射信號穿過底層由第一信號接收裝置105接收處理，從而完成第一通信單元102與第二通信單元103之間的透地通信。

如圖2所示本發(fā)明第一信號發(fā)射裝置的示意圖，第一信號發(fā)射裝置包括控制箱201、驅動箱202、發(fā)射天線203以及設于所述控制箱201和所述驅動箱202之間的隔離電源箱204，驅動箱202與控制箱201之間設有信號傳遞的光纖205；其中隔離電源箱204為控制箱201提供直流弱電電壓，同時隔離電源箱204為驅動箱202提供可調直流強電電壓。

隔離電源箱204具有大容量的蓄電池，其輸出一共包括兩部分，一為由隔離電源箱204的A端接口輸出+24V直流弱電電壓，用來給控制箱201提供工作電壓，另一部分為由隔離電源箱的B端接口輸出0～300V可調的直流強電電壓，用來給驅動箱202提供工作電壓，本實施例中優(yōu)選驅動箱202驅動箱為大功率驅動箱(IGBT)。在一些實施例中，隔離電源箱204也可以在接入220V交流電的情況工作，通過接入220V交流電可以完成對蓄電池的充電。

第二信號發(fā)射裝置包括與所述第一信號發(fā)射裝置相同的控制箱、驅動箱、發(fā)射天線以及設于所述控制箱和所述驅動箱之間的隔離電源箱，第二信號發(fā)射裝置的具體結構這里不再累述。

如圖3所示本發(fā)明第一發(fā)射裝置控制箱的結構框圖，控制箱設有信息輸入終端301、產生光纖控制信號的控制模塊302以及與所述控制模塊302連接的4路信號發(fā)射光纖接口303和2路信號接收光纖接口304，本實施例控制箱的工作電壓為+24V。其中信息輸入終端301可以實現(xiàn)多種輸入方式，包括通過鍵盤305進行文本信息輸入或者通過麥克風306進行音頻信息輸入，通過麥克風306輸入的音頻信息需要借助語音處理系統(tǒng)307進行處理。當信息輸入完成由嵌入式處理系統(tǒng)309將完成的輸入信息傳遞給顯示屏308進行顯示。

控制模塊302通過嵌入式處理系統(tǒng)309和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)310對輸入的信息進行信道編碼和數(shù)字調制產生光纖控制信號，并將光纖控制信號通過與4路信號發(fā)射光纖接口303連接的光纖發(fā)射出去，傳遞給工作在強電壓下的驅動箱。優(yōu)選地，所述信道編碼采用Turbo碼的方式，所述數(shù)字解調采用QPSK調制。

2路信號接收光纖接口304通過連接的光纖接收來驅動箱的光纖報錯信號，當驅動箱出現(xiàn)異常時可立即停止控制箱光纖控制信號的發(fā)送。

如圖4所示本發(fā)明第一發(fā)射裝置驅動箱的結構框圖，驅動箱設有驅動電路401、連接所述驅動電路401的電平轉換器402以及與所述電平轉換器402連接的4路信號接收光纖接口403和2路信號發(fā)射光纖接口404，電平轉換器402通過由4路信號接收光纖接口403接收到的光纖控制信號驅動驅動電路401將發(fā)射信號加載到發(fā)天線上。

如圖3和圖4所示，4路信號接收光纖接口403與4路信號發(fā)射光纖接口303通過4路光纖對應連接，使控制箱的控制模塊302產生的光纖控制信號傳遞至驅動箱的驅動電路401，驅動驅動電路401將發(fā)射信號加載到發(fā)射天線。2路信號接收光纖接口304與2路信號發(fā)射光纖接口404通過2路光纖對應連接，使驅動箱的驅動電路401產生的光纖報錯信號傳遞至控制箱的控制模塊302，從而即時停止控制箱光纖控制信號的發(fā)送。控制箱和驅動箱之間通過光纖傳遞信號，使控制箱與驅動箱、控制箱與發(fā)射天線之間保持較遠的距離，避免發(fā)射天線的強磁場對控制箱弱電電路的影響和干擾。

如圖5所示本發(fā)明驅動電路的電路原理圖，驅動電路工作電壓為0～300V可調直流強電壓，當電平轉換器402將4路信號接收光纖接口403接收到的光纖控制信號分四路傳遞給驅動電路，其中四路光纖控制信號分別為光纖控制信號Ⅰ、光纖控制信號Ⅱ、光纖控制信號Ⅲ以及光纖控制信號Ⅳ，四路光纖控制信號分別驅動驅動電路的四個芯片，將發(fā)射信號加載到發(fā)射天線501上。本發(fā)明所提供的透地通信系統(tǒng)的驅動電路可以實現(xiàn)300A的發(fā)射電流。

驅動電路出現(xiàn)異常時，其中兩個芯片產生的光纖報錯信號合并為一個光纖報錯信號a，另外兩個芯片產生的光纖報錯信號合并為另一個光纖報錯信號b，光纖報錯信號a與光纖報錯信號b通過電平轉換器402傳遞至2路信號發(fā)射光纖接口404由光纖分為兩路傳遞給控制箱的控制模塊。

本發(fā)明提供的一種透地通信系統(tǒng)，能有效增大發(fā)射功率，產生甚低頻及超低頻發(fā)射信號，驅動箱與控制箱之間設有信號傳遞的光纖使控制箱與驅動箱、控制箱與發(fā)射天線之間保持較遠的距離，避免發(fā)射天線的強磁場對控制箱弱電電路的影響和干擾，同時本發(fā)明透地通信系統(tǒng)能夠接收來自驅動箱的報錯信號，當驅動箱出現(xiàn)異常時立即停止控制箱信號的發(fā)送。

結合這里披露的本發(fā)明的說明和實踐，本發(fā)明的其他實施例對于本領域技術人員都是易于想到和理解的。說明和實施例僅被認為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權利要求所限定。