CN107437961A - 一种静磁通信系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种静磁通信系统，包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括第一微处理器、线圈及驱动电路，所述微控制器与驱动电路连接，控制驱动电路；所述驱动电路与线圈连接，驱动线圈产生静态磁场；所述驱动线圈设于屏蔽筒中；所述接收装置包括磁感应装置和第二微处理器，所述磁感应装置与第二微处理器连接；所述磁感应装置为地磁传感器或磁敏芯片。本发明所要解决的技术问题是提供一种静磁通信系统及其方法，能够快速、方便、安全的进行无线通信。

Description

一种静磁通信系统及其方法
技术领域
本发明涉及磁通信技术领域，尤其是一种静磁通信系统及其方法。
背景技术
智能手机、可穿戴设备日渐普遍，常规数据交互手段已取得较先进的发展，如WIFI、蓝牙、二维码、NFC等。但是在某些应用场合需要近距离通信方式，如近场支付、近距离刷卡、近距离信息传输等的应用场景均需要近距离通信。现有近场通信方式有NFC、扫描二维码等方式，均存在一定问题。NFC支付设施改造成本高，兼容性较差；扫描二维码需要打开手机摄像头，对准二维码进行扫描，速度较慢。因此，在有些场景应用中均比较烦琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静磁通信系统及其方法，能够快速、方便、安全的进行无线通信。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种静磁通信系统，包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括第一微处理器、线圈及驱动电路，所述微控制器与驱动电路连接，控制驱动电路；所述驱动电路与线圈连接，驱动线圈产生静态磁场；所述驱动线圈设于屏蔽筒中；
所述接收装置包括磁感应装置和第二微处理器，所述磁感应装置与第二微处理器连接；所述磁感应装置为地磁传感器或磁敏芯片。
一种静磁通信系统的通信方法，包括以下步骤：
步骤一，发射装置将待发送数据编码形成曼彻斯特数据链；
步骤二，发射装置将曼彻斯特数据链载波于磁场信号中，并对外发射磁场；
步骤三，磁场数据链以磁场为载体在空气中传播后，接收装置中的磁感应装置接收磁场，连续接收形成曼彻斯特磁通信数据链；
步骤四，接收装置按照解码协议，对磁通信数据链解码，获取数据。
优选的，所述曼彻斯特磁通信数据链采用串行通信的形式，所述曼彻斯特磁通信数据链采用30KHz固定频率、普通幅值调制或空间矢量场调制的磁场信号。
优选的，所述普通幅值调制采用磁场幅值调制，包括调解磁场某一个方向的磁场大小或调解磁场总的磁场大小；所述空间矢量场调制包含磁场分量、平面场矢量方向、空间场矢量方向以及由平面矢量、空间矢量所推导出的平面旋转角、空间旋转角的信息数据进行调制，具体为调解空间磁场某一个方向的磁场大小、以相同的比率调解平面磁场的大小、以相同的比率调解空间磁场的大小、以不同的比率调解平面磁场的大小和以不同的比率调解空间磁场的大小。
优选的，所述曼彻斯特磁通信数据链具有起始标志、命令符、数据位、校验和结束标志。
本发明提供一种静磁通信系统及其方法，具有以下有益效果：
1）、安全性好，由于磁场具有衰减特性，通信时的距离为0-30cm，这就保证了设备只有在规定的范围内才会与主机进行通信。
2）、通信采用固定频率，以曼彻斯特编解码进行数据传输，使数据能很好的同步，大大的减少误码，提高通信的可靠性。
3）、通过多种调制方式，提高了信息传输的准确性。
4）、操作方便，使用时无需连线，只需靠近主机就可以完成通信。
5）、成本低，本通信只需要一个线圈发送磁场和一个磁敏芯片接受磁场。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明屏蔽筒的结构示意图；
图3为本发明的方法流程图；
图中：发射装置1，线圈2，屏蔽筒3，接收装置4。
具体实施方式
如图1、2中，一种静磁通信系统，包括发射装置1和接收装置4，所述发射装置包括第一微处理器、线圈2及驱动电路，所述微控制器与驱动电路连接，控制驱动电路；所述驱动电路与线圈2连接，驱动线圈2产生静态磁场；所述驱动线圈2设于屏蔽筒3中；
所述接收装置4包括磁感应装置和第二微处理器，所述磁感应装置与第二微处理器连接；所述磁感应装置为地磁传感器或磁敏芯片，如霍尔元件、AMR三轴磁传感器QMC6983和QMC7983等。磁场具有衰减特性，距离发射装置30cm以外的空间磁场信号变弱以至于难以检测该信号。
如图3所示，一种静磁通信系统的通信方法，包括以下步骤：
步骤一，发射装置1将待发送数据编码形成曼彻斯特数据链；即将起始标志位、命令位、校验和、停止位按照曼彻斯特规则进行编码，数据0编码成一个由0到1的电平跳变，数据1编码成一个由1到0的电平跳变，数据发送的频率为30KHz，数据跳变在T/2周期时进行跳变，在0T周期时准备。
步骤二，发射装置1将曼彻斯特数据链载波于磁场信号中，并对外发射磁场；即数据为0时磁场由弱变强，数据为1时磁场由强变弱，即编码好的曼彻斯特数据链作用于磁场发射模块，将电信号转化成时强时弱的磁场信号。
步骤三，磁场数据链以磁场为载体在空气中传播后，接收装置4中的磁感应装置接收磁场，连续接收形成曼彻斯特磁通信数据链；即接收到强磁场为1，接收到弱磁场为0，这样形成的一串数据链。
步骤四，接收装置4按照解码协议，对磁通信数据链解码，获取数据。即按照曼彻斯特解码规则，数据由0变为1时为数据0，数据由1变为0时为数据1，且接收的频率为30KHz。这样即完成了数据由主机到从机的通信。
优选的，所述曼彻斯特磁通信数据链采用串行通信的形式，所述曼彻斯特磁通信数据链采用30KHz固定频率、普通幅值调制或空间矢量场调制的磁场信号。
优选的，所述普通幅值调制采用磁场幅值调制，包括调解磁场某一个方向的磁场大小或调解磁场总的磁场大小；所述空间矢量场调制包含磁场分量、平面场矢量方向、空间场矢量方向以及由平面矢量、空间矢量所推导出的平面旋转角、空间旋转角的信息数据进行调制，具体为调解空间磁场某一个方向的磁场大小、以相同的比率调解平面磁场的大小、以相同的比率调解空间磁场的大小、以不同的比率调解平面磁场的大小和以不同的比率调解空间磁场的大小。
优选的，所述曼彻斯特磁通信数据链具有起始标志、命令符、数据位、校验和结束标志。起始标志为00H，命令控制信息的交互，数据完成信息的交互，校验为命令和数据的和，结束标志为FFH。
发射装置1对数据编码可采用硬件或软件的方式，接收设备4对曼彻斯特磁通信数据链3解码可采用软件或硬件的方式。编码采用软件方式时，利用定时器控制发送的频率为30KHz，数据为0时发送一个由低到高的电平，数据为1时发送一个由高到低的电平。通过电平的变化来控制线圈的电流，从而改变磁场的变化。采用硬件方式时，利用曼彻斯特编解码芯片进行编码。解调采用软件方式时，利用定时器控制接受的频率为30KHz，当磁敏芯片检测到磁场由弱变强即为数据0，检测到磁场由强变弱即为数据1。采用硬件方式时，利用曼彻斯特编解码芯片进行解码。本系统可用于手机、可穿戴设备或者磁芯片中，用于数据通信。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种静磁通信系统，其特征在于，包括发射装置（1）和接收装置（4），所述发射装置包括第一微处理器、线圈（2）及驱动电路，所述微控制器与驱动电路连接，控制驱动电路；所述驱动电路与线圈（2）连接，驱动线圈（2）产生静态磁场；所述驱动线圈（2）设于屏蔽筒（3）中；
所述接收装置（4）包括磁感应装置和第二微处理器，所述磁感应装置与第二微处理器连接；所述磁感应装置为地磁传感器或磁敏芯片。
2.根据权利要求1所述一种静磁通信系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，发射装置（1）将待发送数据编码形成曼彻斯特数据链；
步骤二，发射装置（1）将曼彻斯特数据链载波于磁场信号中，并对外发射磁场；
步骤三，磁场数据链以磁场为载体在空气中传播后，接收装置（4）中的磁感应装置接收磁场，连续接收形成曼彻斯特磁通信数据链；
步骤四，接收装置（4）按照解码协议，对磁通信数据链解码，获取数据。
3.根据权利要求2所述一种静磁通信系统的通信方法，其特征在于，所述曼彻斯特磁通信数据链采用串行通信的形式，所述曼彻斯特磁通信数据链采用30KHz固定频率、普通幅值调制或空间矢量场调制的磁场信号。
4.根据权利要求3所述一种静磁通信系统的通信方法，其特征在于，所述普通幅值调制采用磁场幅值调制，包括调解磁场某一个方向的磁场大小或调解磁场总的磁场大小；所述空间矢量场调制包含磁场分量、平面场矢量方向、空间场矢量方向以及由平面矢量、空间矢量所推导出的平面旋转角、空间旋转角的信息数据进行调制，具体为调解空间磁场某一个方向的磁场大小、以相同的比率调解平面磁场的大小、以相同的比率调解空间磁场的大小、以不同的比率调解平面磁场的大小和以不同的比率调解空间磁场的大小。
5.根据权利要求2所述一种静磁通信系统的通信方法，其特征在于，所述曼彻斯特磁通信数据链具有起始标志、命令符、数据位、校验和结束标志。
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