【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于线性分组码的水下感应耦合传输系统及方法，属于水下感应耦合传输系统。
技术介绍
1、近年来，海洋在政治、经济、军事等方面的战略地位逐渐上升，世界各国在深海领域的竞争越发激烈，想要充分开发与利用海洋这个巨大的宝库，首先就要了解海洋，了解海洋离不开海洋观测技术的发展和应用，目前广泛使用的是利用航船、水上监测平台和深海自主航行器等设备对各种海洋中的水文要素进行观测。其中，观测到的数据需要通过水下数据传输系统及时地传递到水面平台以方便后续深入地研究与分析。无论是哪种观测系统中，都需要有可靠的通信系统将采集到的水文数据传递至水面平台。
2、目前，水面与水下之间的通信方式一般采用有线通信、水声通信和感应耦合通信。直接采用有线电缆进行传输时，对电缆的水密性、多节点通信的可靠性等问题有较高要求，同时，一旦系统设计成型，将无法轻易对传感器的位置和数量进行改动，若系统中一个传感器或者电路损坏，整个系统将无法使用；在水下无线通信方式下，最常用的是水声通信，虽然克服了有线传输的电缆笨重和成本高等问题，但是海底环境复杂，干扰因素众多，同时声波传输存在着可靠性低、同步性差和传输距离受限等问题。
3、由于水下数据采集部分长时间工作在水下，简单、有效且可靠的数据传输方式则至关重要，海水环境在信息传递的过程中会对电磁信号产生吸收和干扰等作用，原始的二进制数字基带信号无法在水下直接传输，为了保证数据传输的可靠性，就需要对数字基带信号进行频带的搬移，通过载波进行传输，因此亟需一种可以解决上述技术问题的传输系统和方法。>
技术实现思路
1、技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于线性分组码的水下感应耦合传输系统及方法。
2、一种基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，包括信号发送系统、感应耦合信道、信号接收系统、电源模块，
3、所述信号发送系统包括水下数据采集装置、前向纠错编码模块、信号调制模块和第一信号处理模块；
4、所述感应耦合信道包括海水、传输钢缆、水下信号耦合磁环和水上信号耦合磁环；
5、所述信号接收系统包括第二信号处理模块、信号解调模块、前向纠错译码模块和水上数据接收端；
6、所述信号发送系统通过水上信号耦合磁环与传输钢缆连接，所述信号接收系统通过水下信号耦合磁环与传输钢缆连接。
7、优选地，所述电源模块用于整个电路的供电。
8、优选地，所述水下数据采集装置，用于通过温盐深传感器对水下数据进行采集并处理；
9、前向纠错编码模块，用于提高通信系统的可靠性和抗干扰能力，通过对上述数据进行编码，使其在传输过程中对噪声和干扰具有更好的容忍性，从而提高数据传输的成功率；
10、信号调制模块，用于对编码后的数据进行cpfsk调制，包括：
11、(1)载波输入，通过振荡电路产生两个不同频率的信号作为载波；
12、(2)开关电路，通过键控法采用受基带信号控制的开关电路去选择两个独立频率的载波产生连续的2fsk信号；
13、第一信号处理模块，用于对调制出的2fsk信号进行放大滤波等处理，包括：
14、(1)第一功率放大电路，用于对信号进行功率放大来减少磁环衰减的影响；
15、(2)第一低通滤波电路，用于滤除信号中的杂波；
16、(3)第一运算放大电路，用于对信号进行放大处理；
17、优选地，所述第二信号处理模块，用于对调制出的2fsk信号进行放大滤波等处理，包括：
18、(1)第二功率放大电路，用于对信号进行功率放大来减少磁环衰减的影响；
19、(2)第二运算放大电路，用于对信号进行放大处理；
20、信号解调模块，用于对接收到的信号进行解调处理，包括：
21、(1)整形电路，包括限幅、微分、整流和脉冲展宽电路，首先对输入的2fsk信号经限幅放大后成为矩形脉冲波，将输入信号的幅度限制在一定范围内,消除噪声和干扰；再经过微分电路得到双向尖脉冲并整流得到单向尖脉冲，每个尖脉冲表示一个过零点，尖脉冲的重复频率就是信号频率的两倍；最后将尖脉冲去触发单稳态电路，将会产生一定宽度的矩形脉冲序列，扩大脉冲宽度,以便后续电路的判决和解调,提高解调的稳定性和准确性，该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比，即与输入信号成正比；
22、(2)低通滤波电路，用于获得良好的幅频特性并滤除干扰信号；
23、(3)电压比较电路，用于将低通滤波器输出的数字基带信号进行零电平判决与实现波形的变换，使之成为规则的矩形波；
24、(4)抽样判决电路，用于对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，来恢复基带信号；
25、前向纠错译码模块，用于在接收到编码块后，通过校验矩阵对插入的校验位进行汉明重量的计算，判断是否出现误码，并查询错误图样对错误位置进行定位随后进行纠正，最后恢复原始数据；
26、水上数据接收端：用于将经过纠错的数据传入水上数据接收端进行后续处理。
27、一种基于线性分组码的水下感应耦合传输系统的传输方法，其特征在于：包括如下步骤：
28、步骤一：首先进行系统初始化，水下数据采集装置采集通过温盐深传感器获得的数据；
29、步骤二：前向纠错编码模块对步骤一中获取的数据计算需要校验位个数，计算生成矩阵g和校验矩阵h，再通过c＝mg进行汉明码编码，具体过程为信道编码模块先采用线性分组码的方式将采集的数据插入校验码，将原始信息流按长度k分组，每组中含有n个信息码元，即为(n，k)分组码，编码即为k个信息码的线性组合，分组码c见公式(1)所示：
30、
31、其中，g是生成矩阵，由k个线性无关的行向量组成，见公式(2)所示，
32、g＝[p,ik]#(2)
33、p是k×(n-k)矩阵，是k×k的单位矩阵。通过分组码实现将k维空间的信息码元映射到n维空间的编码过程，多出来的n-k维元素将用于在接收端进行纠错。对任何一个"("n，k")"分组码，存在一个对偶空间d，与码空间c相似，对偶空间d也有自己的生成矩阵，即为校验矩阵h。校验矩阵见公式(3)所示：
34、h＝[in-k，pt]#(3)
35、其中，in-k是(n-k)×(n-k)的单位矩阵，pt是p的转置矩阵；
36、步骤三：信号调制模块将步骤二中的汉明码编码插入数据中进行2fsk调制，
37、信号调制电路通过键控法来产生2fsk信号，输入的基带信号由四双向模拟开关分成两路，一路控制频率为f1的载波，另一路经六路反相器倒相去控制频率为f2的载波。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，输出f1载波；当基带信号为“0”时，模拟开关2开通，此时输出f2载波。
38、步骤四：步骤三调制产生的2fsk信号依次进入第一信号处理模块中的运算放大电路和滤波电路，实现对信号的放大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，包括信号发送系统、感应耦合信道、信号接收系统、电源模块，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，其特征在于：所述电源模块用于整个电路的供电。
3.根据权利要求1所述的基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，其特征在于：所述水下数据采集装置，用于通过温盐深传感器对水下数据进行采集并处理；
4.根据权利要求1所述的基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，其特征在于：
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的基于线性分组码的水下感应耦合传输系统的传输方法，其特征在于：包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，包括信号发送系统、感应耦合信道、信号接收系统、电源模块，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于线性分组码的水下感应耦合传输系统，其特征在于：所述电源模块用于整个电路的供电。
3.根据权利要求1所述的基于线性分组码的水下感应耦合传...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晟，张萍萍，吕义凡，徐雪雪，王雯佳，赵鹏，刘洋，王国梁，王德建，杜启硕，刘新，王彦辉，冷月，
申请(专利权)人：烟台哈尔滨工程大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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