CN101047409A

CN101047409A - 一种海上远距离信号传输装置

Info

Publication number: CN101047409A
Application number: CN 200610155886
Authority: CN
Inventors: 马臣; 王敏; 朴范律; 王宝才; 肖贤; 魏奇; 任虹; 芦宪祥; 李长春; 彭东
Original assignee: LIANBO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd HULUDAO CITY
Current assignee: LIANBO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd HULUDAO CITY
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2007-10-03

Abstract

本发明提出的是通讯领域的一种海上远距离信号传输装置。同、异步信号接入同步/异步网关，语音接入语音网关，图像接入图像网关，网关将音频、视频及数据信号通过IP网传输到交换机内，交换机通过数据线依次与IP保密机、路由器、无线网桥和A功率放大器及B功率放大器并与A天线与B天线分别相连接。同步/异步网关由异步数据接口、同步数据接口、A接口，B接口、中心处理器、晶振器通过电路连接构成。本发明装置结构简单，保密性强，配套性好，并利用现有的IP网络，实现海上－海上－陆地之间的数据、语音及图像信号同步与异步传输。

Description

一种海上远距离信号传输装置

技术领域

本发明提出的是通讯领域的信号传输设备，具体地说是一种海上远距离信号传输装置。

背景技术

在本发明提出以前，在一定区域海上油气田作业的船只、运输船队通常采用无线或卫星通讯方式进行语音或其它业务传输，通信带宽、业务类型、业务量受限或资源昂贵而无法长期占用信道进行大容量业务传输，因此海上用户迫切希望出现一种新型的通讯手段，以满足日益增加的信息交互要求。

目前市场上只能提供异步数据接口产品，难以实现同步/异步数据转换，因此不能够适应海上测控同、异步信号传输的应用。

发明内容

为了实现同时能够传输数据、音频及视频信号，并实现信号的同、异步转换，本发明提出一种海上远距离信号传输装置。该装置通过IP网络与传输设备的组合连接，实现海上用户数据、音频及视频同步与异步传输的需要。

本发明解决其技术问题所采取的方案是：同步数据信号和异步数据信号接入同步/异步网关，电话的语音信号接入语音网关，图像信号接入图像网关，网关将音频、视频及数据信号通过IP网传输到交换机内，交换机通过数据线依次与IP保密机、路由器、无线网桥和A功率放大器及B功率放大器并与A天线与B天线分别相连接。从交换机上获得的数据信号通过保密机和路由器到达无线网桥，无线网桥将信号转换成为无线信号源，在分别通过A功率放大器和B功率放大器进行功率放大处理，形成无线信号并通过A天线和B天线发射到环境空间内。

在同步/异步网关内设有同步/异步转换接口，由异步数据接口、同步数据接口、A接口，B接口、中心处理器、晶振器通过电路连接构成。

本发明装置的有益效果是：结构简单，保密性强，配套性好，并利用现有的IP网络，实现海上-海上-陆地之间的数据、语音及图像信号同步与异步传输。

附图说明

图1为本发明传输装置结构部件构成图

图2为本发明传输装置同步/异步网关部件构成及线路连接图

图3为本发明传输装置同步数据转异步数据运行方框图

图4为本发明传输装置异步数据转同步数据运行方框图

图中，1.同步/异步网关，1.1.异步数据输入/输出接口，1.2.A接口，1.3.中心处理器，1.4.B接口，1.5.同步数据输入/输出接口，1.6.电源线，1.7.地线，1.8.晶振器，1.9.指示灯电阻，1.10.指示灯，2.语音网关，3.图像网关，4.交换机，5.IP保密机，6.路由器，7.无线网桥，8.A功率放大器，9.B功率放大器，10.A天线，11.B天线。

具体实施方式

如图1所示，同步数据信号和异步数据信号接入同步/异步网关1，电话的语音信号接入语音网关2，图像信号接入图像网关3，网关将音频、视频及数据信号通过IP网传输到交换机4内，交换机通过数据线依次与IP保密机、路由器、无线网桥和A功率放大器及B功率放大器相连接，A天线与B天线分别与A功率放大器与B功率放大器相连接。从交换机上获得的数据信号通过保密机5和路由器6到达无线网桥7，无线网桥将信号转换成为无线信号源，在分别通过A功率放大器和B功率放大器进行功率放大处理，形成无线信号并通过A天线和B天线发射到环境空间内。

对方可以以无线信号的方式接收信号，并还原成为音频、视频及数据信号，通过相应的读出装置进行读出。

图2所表示的是同步/异步数据转换电路的部件构成与连接线路图。利用晶振器与数据输入、输出接口及运行芯片的数据处理，实现同步数据传输和异步数据转换与传输。

同步/异步数据传输与转换由异步数据接口、同步数据接口、A接口、B接口、中心处理器及晶振器、指示灯通过电路连接构成。

同步/异步数据转换与传输电路连接说明：

+5V电源线分别通过电容C9和C10与地线相连接，地线与异步数据输入/输出接口1.1的7脚相连接；

+5V电源线又与电容C3相连接并接入到A接口1.2上，与16脚相接通；

+5V电源线接入到晶振器的8脚上，并通过5脚与中心处理器1.3的83脚相连通，同时+5V电源线与中心处理器的3脚相连接；

+5V电源线通过电阻R1和指示灯1.10的异步数据指示灯与中心处理器1.3的32脚相连接，并通过电阻R2与指示灯1.10的同步数据指示灯与中心处理器1.3的49脚相连通，同时通过电阻R3与指示灯1.10的电源指示灯相连通，并接地。

+5V电源线通过电容C7与B接口1.4的2脚相连接，并直接与B接口的16脚相连接；

+5V电源线还与同步数据输入/输出接口1.5的4脚相连接；

A接口1.2的构成：在A接口上分别接入电容C1和C2，C1的两脚分别与A接口的1、3脚相连接，C2两脚分别与A接口的4、5脚相连接，在A接口的6脚上连接电容4并与地线相连通，在A接口内安装有4块芯片。其中芯片a的14脚与异步数据输入/输出接口1.1的4脚相连接，构成满输出(full)，11脚与中心处理器1.3的11脚相连接；芯片b的7脚与异步数据输入/输出接口1.1的2脚相连接构成数据输出(TD)，10脚与中心处理器1.3的12脚相连接；芯片c的13脚与异步数据输入/输出接口1.1的3脚相连接，构成数据输RD，12脚与中心处理器1.3的23脚相连接；芯片d的8、9脚与A接口1.2内相连接；A接口的15脚接地。

中心处理器1.3的构成：在中心处理器上设有83、11、12、23、3、13、32、38、43、47、66、78、1、2、19、44、59、72、82、84脚，其上安装有可编程逻辑芯片；

B接口1.4的构成：在B接口上分别通过1、3脚接有电容C5，通过4、5脚接有C6，通过6脚接有C8并与同步数据输入/输出接口1.5的7脚及地线相连接。在B接口内安装有4块芯片。芯片e的11脚与中心处理器1.3的30脚相连接，14脚与同步数据输入/输出接口1.5的2脚相连接，构成数据输出(TD)；芯片f的10脚与中心处理器的70脚相连接，7脚与同步数据输入/输出接口1.5的4脚相连接，构成时钟输出(CIK-OUT)；芯片g的12、13脚与其内相连接；芯片h的9脚与中心处理器的77脚相连接，8脚与同步数据输入/输出接口1.5的3脚相连接，构成数据输入(RD)。

异步数据接口1.1接于2、3、4、7脚，同步数据接口1.5接于2、3、4、7、24脚。

在中心处理器与电源线之间连接有晶振器，用于整数分频。

在A接口与异步数据接口1.1之间构成缓冲区满(FULL)、数据输出(TD)和数据输入(RD)。在B接口与同步数据接口之间构成时钟输出(CIK-OUT)、数据输出(TD)和数据输入(RD)。

同步/异步数据转换运行：

据图3所示，通过晶振器所获得的时间数据输入到时钟分频及控制系统，同时同步数据输入到串并转换电路中，形成数据码进行数据锁存，通过时钟分频控制的输出使能使数据码进行串行输出，形成异步数据输出源。

同步/异步数据输出运行：

据图4所示，从异步输入数据中提取同步数据进行时钟分频与控制过程使所输入的异步数据实现串并转换，通过锁存使能进行输入数据的锁存，通过读入使能和读出使能将输入的数据进入到先进先出寄存器中，当数据满时运行满输出，寄存数据通过输出使能形成同步数据输出。

中心处理器上所安装的可编程序控制器输入同步数据、异步数据输入、输出及转换和设备运行程序。

实施例

同步数据采用4800bit/s，异步数据采用9600bit/s，异步数据输入/输出接口1.1和同步数据输入/输出接口1.5采用DB25接口，A接口1.2和B接口1.4上的芯片采用RS232的MAX232，中心处理器1.3采用EPM7128大规模可编程逻辑芯片，晶振器频率采用1.8432MHz，经过分频获得4800赫兹和9600赫兹时钟数据。

同步数据信号和异步数据信号接入同步/异步网关1，电话的语音信号接入语音网关2，图像信号接入图像网关3，网关将音频、视频及数据信号通过IP网传输到交换机4内，交换机通过数据线依次与IP保密机、路由器、无线网桥、和A功率放大器及B功率放大器相连接，A天线与B天线分别与A功率放大器与B功率放大器相连接。从交换机上获得的数据信号通过保密机5和路由器6到达无线网桥7，无线网桥将信号转换成为无线信号源，在分别通过A功率放大器和B功率放大器进行功率放大处理，形成无线信号并通过A天线和B天线发射到环境空间内。

同步/异步数据传输与转换由异步数据接口、同步数据接口、A接口、B接口、中心处理器及晶振器通过电路连接构成。

同步/异步数据传输与转换电路连接说明：

+5V电源线分别通过电容C9和C10与地线相连接，地线与9600bit/s异步数据输入/输出接口1.1的7脚相连接；

+5V电源线通过电阻R1和指示灯1.10的9600bit/s异步数据指示灯与中心处理器1.3的32脚相连接，并通过电阻R2与指示灯1.10的4800bit/s同步数据指示灯与中心处理器1.3的49脚相连通，同时通过电阻R3与指示灯1.10的电源指示灯相连通，并接地。

+5V电源线还与4800bit/s同步数据输入/输出接口1.5的4脚相连接；

A接口1.2的构成：在A接口上分别接入电容C1和C2，C1的两脚分别与A接口的1、3脚相连接，C2两脚分别与A接口的4、5脚相连接，在A接口的6脚上连接电容4并与地线相连通，在A接口内安装有4块芯片。其中芯片a的14脚与9600bit/s异步数据输入/输出接口1.1的4脚相连接，构成满输出(full)，11脚与中心处理器1.3的11脚相连接；芯片b的7脚与9600bit/s异步数据输入/输出接口的2脚相连接构成TD，10脚与1.3的12脚相连接；芯片c的13脚与9600bit/s异步数据输入/输出接口的3脚相连接，构成RD，12脚与中心处理器的23脚相连接；芯片d的8、9脚与A接口1.2内相连接；A接口的15脚接地。

中心处理器1.3的构成：在中心处理器上设有83、11、12、23、3、13、32、38、43、47、66、78、1、2、19、44、59、72、82、84脚，并安装有数据处理芯片，采用：EPM7128大规模可编程逻辑芯片；

B接口1.4的构成：在B接口上分别通过1、3脚接有电容C5，通过4、5脚接有C6，通过6脚接有C8并与4800bit/s同步数据输入/输出接口1.5的7脚及地线相连接。在B接口内安装有4块芯片。芯片e的11脚与中心处理器1.3的30脚相连接，14脚与4800bit/s同步数据输入/输出接口的2脚相连接，构成输出数据(TD)；芯片f的10脚与中心处理器的70脚相连接，7脚与4800bit/s同步数据输入/输出接口的4脚相连接，构成时钟输出(CIK-OUT)；芯片g的12、13脚与其内相连接；芯片h的9脚与中心处理器的77脚相连接，8脚与4800bit/s同步数据输入/输出接口的3脚相连接，构成输入数据(RD)。

9600bit/s异步数据接口接于2、3、4、7脚，4800bit/s同步数据接口接于2、3、4、7、24脚。

1.8432MHz频率晶振用于整数分频获得4800赫兹和9600赫兹时钟。

在A接口与异步数据接口之间构成缓冲区满(FULL)、数据输出(TD)和数据输入(RD)。在B接口与同步数据接口之间构成时钟输出(CIK-OUT)、数据输出(TD)和数据输入(RD)。

同步/异步数据转换运行：

通过晶振器所获得的时间数据输入到时钟分频及控制系统，同时4800bit/s数据输入到串并转换电路中，形成数据码进行数据锁存，通过时钟分频控制的输出使能使数据码进行串行输出，形成9600bit/s数据输出源。

同步/异步数据输出运行：

从9600bit/s输入数据中提取同步数据进行时钟分频与控制过程使所输入的9600bit/s数据实现串并转换，通过锁存使能进行输入数据的锁存，通过读入使能和读出使能将输入的数据进入到先进先出寄存器中，当数据满时运行满输出，寄存数据通过输出使能形成4800bit/s数据输出。

该单元使用DB25接口，采用典型的RS232接口芯片MAX232，该芯片使用单一+5V电源，利用芯片内部电源泵和外部电容(均为1uf)，可得到±10V的电源电压，对外输出±10V电平，即“1”码时为-10V，“0”码时为+10V，对内输出TTL电平，实现RS232电平和TTL电平之间的互换。

MAX232芯片为16DIP分装，其中：10、11脚为RS232电平输入，对应7、14脚为TTL电平输出：8、13、脚为TTL电平输出，对应9、12脚为RS232电平输出。

4800bit/s同步/9600bit/s异步数据转换控制：4800bit/s同步数据转换为9600bit/s异步数据。

根据RS232同步数据传输规范，使用DB25针接口时，2脚为发送数据，3脚为接收数据，7脚为公共地，17脚为接收数据同步时钟，24脚为发送数据同步时钟，4脚为请求发送等。由于同步4800bit/s数据较9600bit/s异步数据速率较慢，因此转换电路较为简单，本电路采用内分频时钟工作，

1.8432MHz经分频得到4800KHz和9600KHz时钟，4800bit/s数据在4800KHz时钟作用下，经串并转换得到8位并行数据，然后由锁存器将数据锁存，在输出使能信号控制下，将接收锁存的数据并行置入串行输出单元，然后在9600KHz时钟作用下，按9600bit/s速率输出数据，实现4800bit/s到9600bit/s数据的转换。

将4800bit/s同步数据接口DB25-4脚接电源电压，使4800bit/s同步数据始终处于数据接收状态。

9600bit/s异步数据转换为4800bit/s同步数据

根据RS232异步数据传输规范，使用DB25接口时，2脚为发送数据，3脚为接收数据，7脚为公共地，4脚为请求发送。因输入速率大于输出速率，所以该电路较为复杂。

由于9600bit/s异步数据帧格式一般为1位起始位，8位数据位和1位停止位，因此在数据到来时首先要从数据中提取帧同步头，由同步头开始进行数据的串并转换和同步分频，使9600KHz时钟同步于数据，否则将出现误码，经同步串并转换后由数据锁存器锁存，然后送到FIFO(先进先出)寄存器，再由4800KHz时钟进行并串转换输出4800bit/s同步数据，同时输出4800Hz时钟。FIFO(先进先出)寄存器按9600÷10＝960Hz的速率写入，按4800÷8＝600Hz的速率读出，当FIFO(先进先出)寄存器写满时，FULL输出数据满信号，通知对方(DCE)停止发送数据，当FIFO先进先出寄存器读出为空时，FIFO恢复常态，通知对方(DCE)可继续发送数据。

4800bit/s/9600bit/s同步/异步接口互换的适应范围

本设备适应于输出为同步串行数据的数据终端设备(DTE)之间通过数据中接设备(DCE)提供的异步通道进行的数据通信。

该单元使用EPM7128大规模可编程逻辑芯片，在MAX+PLUS环境下，利用VHDL硬件描述语音，实现4800bit/s同步数据和9600bit/s异步数据转换。

数据处理进程：依次进行同步提取进程、串并转换进程、并串转换进程、寄存器进程、时终分频进程、控制进程。

利用本发明的装置进行海上船只与船只之间信号传输，同步数据与异步数据信号输入到微机内，并通过输出线接入同步/异步网关上，电话线接入到语音网关上，视频头接入到图像网关上，或者将数据线、电话线及摄像头线同时输入到微机内，在微机的输出端口分别接入到同步/异步网关、语音网关及图像网关上，通过网关的信号源接入到交换机上，再通过IP保密机及路由器到达无线网桥上，经过无线网桥的数据处理形成无线信号数据源，然后通过A功率放大器和B功率放大器对无线信号进行功率放大，并分别接入到A天线和B天线上发射到空中。另一只船只通过天线接收到信号后，通过微机或电视机和电话机便可以将对方所输出的信号转变成为现实数据、语音及图像，供参考使用。另一船只也可通过本发明的装置进行信号的发射。

经过本发明装置可以实现数据信号、语音信号及图像信号的无线传输，并且能够进行同步数据与异步数据转换，实现海上远距离信号无线传输。

本发明的装置可以用于海上-海上，海上-陆地及陆地-陆地之间的信号搜索与传输，用于现场调度、现场指挥，现场监控的军事及民用的联络及信号传送与接收。

Claims

1、一种海上远距离信号传输装置，其特征是：同步数据信号和异步数据信号接入同步/异步网关(1)，电话的语音信号接入语音网关(2)，图像信号接入图像网关(3)，网关将音频、视频及数据信号通过IP网传输到交换机(4)内，交换机通过数据线依次与IP保密机、路由器、无线网桥和A功率放大器及B功率放大器与A天线和B天线相连接。

2、根据权利要求1所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：同步/异步网关由异步数据接口(1.1)、同步数据接口(1.5)、A接口(1.2)、B接口(1.4)、中心处理器(1.3)及晶振器(1.8)、指示灯(1.10)通过电路连接构成。

3、根据权利要求2所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：+5V电源线分别通过电容C9和C10与地线相连接，地线与异步数据输入/输出接口(1.1)的(7)脚相连接；

+5V电源线又与电容C3相连接并接入到A接口(1.2)上，与(16)脚相接通；

+5V电源线接入到晶振器的(8)脚上，并通过(5)脚与中心处理器(1.3)的(83)脚相连通，同时+5V电源线与中心处理器的(3)脚相连接；

+5V电源线通过电阻R1和指示灯(1.10)的异步数据指示灯与中心处理器(1.3)的(32)脚相连接，并通过电阻R2与指示灯(1.10)的同步数据指示灯与中心处理器(1.3)的(49)脚相连通，同时通过电阻R3与指示灯(1.10)的电源指示灯相连通并接地；

+5V电源线通过电容C7与B接口(1.4)的(2)脚相连接，并直接与B接口的(16)脚相连接；+5V电源线还与同步数据输入/输出接口(1.5)的(4)脚相连接。

4、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：A接口(1.2)的构成：在A接口上分别接入电容C1和C2，C1的两脚分别与A接口的(1)、(3)脚相连接，C2两脚分别与A接口的(4)、(5)脚相连接，在A接口的(6)脚上连接电容(4)并与地线相连通，在A接口内安装有4块芯片，其中芯片a的(14)脚与异步数据输入/输出接口(1.1)的(4)脚相连接，构成满输出(full)，(11)脚与中心处理器(1.3)的(11)脚相连接；芯片b的(7)脚与异步数据输入/输出接口(1.1)的(2)脚相连接构成数据输出(TD)，(10)脚与中心处理器(1.3)的(12)脚相连接；芯片c的(13)脚与异步数据输入/输出接口(1.1)的(3)脚相连接，构成数据输入RD，(12)脚与中心处理器(1.3)的(23)脚相连接；芯片d的(8)、(9)脚与A接口(1.2)内相连接，A接口的(15)脚接地。

5、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：中心处理器(1.3)的构成：在中心处理器上设有(83)、(11)、(12)、(23)、(3)、(13)、(32)、(38)、(43)、(47)、(66)、(78)、(1)、(2)、(19)、(44)、(59)、(72)、(82)、(84)脚，其上安装有可编程逻辑芯片。

6、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：B接口(1.4)的构成：在B接口上分别通过(1)、(3)脚接有电容C5，通过(4)、(5)脚接有C6，通过(6)脚接有C8并与同步数据输入/输出接口(1.5)的(7)脚及地线相连接。在B接口内安装有(4)块芯片，芯片e的(11)脚与中心处理器(1.3)的(30)脚相连接，(14)脚与同步数据输入/输出接口(1.5)的(2)脚相连接，构成数据输出(TD)；芯片f的(10)脚与中心处理器的(70)脚相连接，(7)脚与同步数据输入/输出接口(1.5)的(4)脚相连接，构成时钟输出(CIK-OUT)；芯片g的(12)、(13)脚与其内相连接；芯片h的(9)脚与中心处理器的(77)脚相连接，(8)脚与同步数据输入/输出接口(1.5)的(3)脚相连接，构成数据输入(RD)。

7、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：异步数据接口(1.1)接于(2)、(3)、(4)、(7)脚，同步数据接口(1.5)接于(2)、(3)、(4)、(7)、(24)脚。

8、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：在中心处理器与电源线之间连接有晶振器，用于整数分频。

9、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：在A接口与异步数据接口(1.1)之间构成缓冲区满(FULL)、数据输出(TD)和数据输入(RD)，在B接口与同步数据接口之间构成时钟输出(CIK-OUT)、数据输出(TD)和数据输入(RD)。

10、根据权利要求3所述的海上远距离信号传输装置，其特征是：同步数据采用4800bit/s，异步数据采用9600bit/s，同步数据与异步数据转换通过晶振器分频进行。