[发明专利]一种基于声波的数据透地传输方法

摘要

一种基于声波的数据透地传输方法，属于透地通信技术领域。其特征在于采用低频正弦波作为信息载体，待发送数据通过信息发送设备进行放大、调制等处理后，通过发声设备产生声波信号并耦合到大地，完成数据的发送；信息发送到接收端后，声波传感器感知声波信号并转换为电信号，该电信号通过接收端信息处理设备进行信号放大、滤波、解调等处理后，恢复发送端发送的信息。该方法采用脉宽调制解调技术，提高了数据传输的可靠性，并结合硬件滤波和软件滤波，保证信息的低误码率，可有效应用于煤矿等地下作业环境中，地面对地下的信息发布以及灾难发生时的抢险救灾工作。

主权项

一种基于声波的数据透地传输方法，包括数据发送端和数据接收端；数据发送端包含六个部分：电源电路、正弦信号产生电路、脉宽调制电路、功率放大电路、微处理器系统和声波发声器；微处理器系统以MCU微控制器（如STM32F405）为主，完成正弦信号生成、脉宽调制等功能；正弦信号发生器在微处理器的控制下产生连续的低频正弦波信号（如100Hz），待发送信息经过微处理器后，微处理器的数字输出控制正弦波的连续性，实现信息的脉宽调制；数字输出调制后的正弦信号经过功率放大电路，声波发生器根据功率放大后的模拟信号发出对应频率的声波；数据接收端包含七个部分：电源电路、微弱信号放大电路、带通滤波器电路、包络检波电路、信号比较器电路、微处理器电路和LCD显示电路；声波传感器（微音器）输出电压信号通过由仪表放大器构成的小信号放大器，该放大器可有效的抑制共模信号，将声波传感器输出的差模信号放大输出至带通滤波器；根据带通滤波器器输出信号特点，包络检波器提取输出信号的包络，恢复原始模拟信号；恢复后的模拟正弦信号通过电压比较器输出微处理器可识别的PWM波，微处理器根据输入PWM波的不同脉宽，结合软件滤波算法，获取不同的二进制信息，恢复发送端发送的数字信息，完成脉宽调制信号解调；微处理器将恢复后的信息准确显示在LCD液晶屏幕上。