CN112259275B

CN112259275B - 一种电磁屏蔽环境下通信系统及通信方法

Info

Publication number: CN112259275B
Application number: CN202011119543.7A
Authority: CN
Inventors: 吕焕文; 魏述平; 余红星; 景福庭
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2040-10-19
Also published as: CN112259275A

Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽环境下通信系统及通信方法，包括位于屏蔽层的一侧的信号发生端和调节装置，位于屏蔽层的另一侧接收端探测器和解调单元；屏蔽层具有变化的屏蔽截面属性，与调节装置同侧有前置探测器，与接收端探测器同侧有前置射线源；穿过屏蔽体的射线包括用于探测屏蔽体的屏蔽强度的第一射线和加载有编码信息的第二射线，根据第一射线探测所得的屏蔽强度来调节第二射线的强度，使得加载有编码信息的第二射线穿过屏蔽体，并在屏蔽体的另一侧探测加载有编码信息的第二射线，同时将加载有编码信息的第二射线转化为信息信号。本发明可以限定放射线在复杂电磁屏蔽环境下进行通信时的辐照剂量，提高通信过程中的辐射安全性能及经济性。

Description

一种电磁屏蔽环境下通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种电磁屏蔽环境下通信系统及通信方法。

背景技术

以金属为主体材料形成的封闭腔体或空间对电磁场具有反射、吸收的作用，能够阻止电磁场的传播，从而形成电磁屏蔽环境。

在电磁屏蔽环境下，无线电波等传统的无线通信方法无法进行通信。

放射线是一种穿透力强、能量高的电磁波，可以作为承载信息的载体用于通信。传统的通信方式在受到屏蔽干扰时通信困难，而放射线可以在电磁屏蔽环境下通信。

某些复杂电磁屏蔽环境中，其屏蔽体的截面属性具有实时性，在一定情况下会发生改变(比如截面厚度的增加或减小)，从而影响放射线对其的穿透情况。这对放射线通信的通信质量和通信过程中的屏蔽防护措施都会产生一定的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是屏蔽体的截面属性发生实时改变时，屏蔽体内外通过放射线通信，影响放射线的穿透情况，从而影响通信的稳定性，目的在于提供一种电磁屏蔽环境下通信系统及通信方法，解决了截面属性发生实时改变的屏蔽体中，通过放射性进行屏蔽体内外通信时，如何保障通信质量及提高稳定性的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电磁屏蔽环境下通信系统，包括沿信号传输方向依次设置的信号发生端、调节装置、接收端探测器和解调单元；所述信号发生端和调节装置位于屏蔽层的一侧，所述接收端探测器和解调单元位于屏蔽层的另一侧，所述屏蔽层具有变化的屏蔽截面属性，与所述调节装置同侧的位置设置有前置探测器，与所述接收端探测器同侧的位置设置有前置射线源；所述前置探测器用于接收所述前置射线源放射的放射线，根据所述放射线的强度将所述放射线转换为第一数字电信号；所述信号发生端产生第一放射线信号；所述调节装置用于接收所述第一数字电信号，根据所述第一数字电信号改变所述第一放射线信号的强度，形成第二放射线信号；所述接收端探测器接收所述第二放射线信号，并将所述第二放射线信号转化为第二数字电信号；所述解调单元接收所述第二数字电信号，并将所述第二数字电信号解调后输出模拟信号。

本发明的前置射线源发出放射线，前置探测器接收到前置射线源发出的放射线并根据接收到的放射线强度信息控制调节装置进行控制第一放射线信号的强度变换，调节装置设置在第一放射线信号传输的路径上，对经过的第一放射线信号具有一定的强度调节作用。通过前置探测器与调节装置检测前置探测器发出的放射线信号强度情况，来判断此时屏蔽层改变情况和放射线对屏蔽层的穿透情况。

本发明通过放射线时间探测屏蔽体的屏蔽情况，再根据屏蔽情况来改变由信号发生端产生第一放射线信号的强度，使得所述第一放射线信号能顺利、稳定的穿过屏蔽体，达到屏蔽体内外高质量通信的目的。

进一步的，所述调节装置包括多个不同的屏蔽强度区域。调节装置上多个不同的屏蔽盘的区域对第一放射线信号的削弱作用不同，对屏蔽强度区域进行切换可以控制经过调节装置的第一放射线信号的强度。

进一步的，所述调节装置包括调制盘，所述调制盘为圆盘状，所述调制盘包括多个扇形区域，所述多个扇形区域与所述多个屏蔽强度区域一一对应。屏蔽盘由不同的区域组成，设置在第一射线信号传输的路线上，对经过的第一射线信号具有一定的削弱作用，屏蔽盘不同的区域对第一射线信号的削弱作用不同。对屏蔽盘进行区域切换可以控制经过屏蔽盘的第一射线信号的强度。

进一步的，所述多个扇形区域为等分的，且所述多个扇形区域等间距分布在所述调制盘上。

进一步的，所述调制盘绕所述调制盘的圆心竖直轴转动，所述多个扇形区域绕所述调制盘的圆心竖直轴均匀分布。

进一步的，所述多个屏蔽强度区域同轴转动，且所述多个屏蔽强度区域转动轴向上是平行的。

进一步的，所述信号发生端包括信息源和后置射线源，所述信息源将模拟信号转换为数字信号，所述后置射线源根据所述数字信号将所述后置射线源放射的放射线转换为第一放射线信号。

进一步的，所述前置射线源和所述后置射线源为γ射线源或X射线源，所述前置探测器和所述接收端探测器为γ射线探测器或X射线探测器。

本发明的另一种实现方式，一种电磁屏蔽环境下通信方法，所述电磁屏蔽环境的屏蔽体具有变化的屏蔽截面属性，穿过所述屏蔽体的射线包括第一射线和第二射线，所述第一射线用于探测所述屏蔽体的屏蔽强度，所述第二射线上加载有编码信息，根据所述第一射线探测所得的屏蔽强度来调节所述第二射线的强度，使得加载有编码信息的第二射线顺利穿过所述屏蔽体，并能在所述屏蔽体的另一侧探测所述加载有编码信息的第二射线，同时将所述加载有编码信息的第二射线转化为信息信号。

进一步的，所述第一射线和第二射线为强穿透射线，所述强穿透射线包括γ射线和X射线。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、可以限定γ射线或X射线在复杂电磁屏蔽环境下进行通信时的辐照剂量。

2、降低γ射线或X射线在复杂电磁屏蔽环境下进行通信时其屏蔽防护的难度，提高通信过程中的辐射安全性能及经济性。

3、针对变化的电磁屏蔽环境，可以选择不同强度的γ射线或X射线进行通信，提高通信的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为复杂电磁屏蔽通信示意图；

图2为强度调制通信示意图；

图3为屏蔽盘示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-前置γ源，2-前置探测器，3-接收端探测器，4-屏蔽盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种电磁屏蔽环境下通信系统，包括沿信号传输方向依次设置的信号发生端、调节装置、接收端探测器和解调单元；信号发生端和调节装置位于屏蔽层的一侧，接收端探测器和解调单元位于屏蔽层的另一侧，屏蔽层具有变化的屏蔽截面属性，与调节装置同侧的位置设置有前置探测器，与接收端探测器同侧的位置设置有前置射线源；前置探测器用于接收前置射线源放射的放射线，根据放射线的强度将放射线转换为第一数字电信号；信号发生端产生第一放射线信号；调节装置用于接收第一数字电信号，根据第一数字电信号改变第一放射线信号的强度，形成第二放射线信号；接收端探测器接收第二放射线信号，并将第二放射线信号转化为第二数字电信号；解调单元接收第二数字电信号，并将第二数字电信号解调后输出模拟信号。

本实施例1的前置射线源发出放射线，前置探测器接收到前置射线源发出的放射线并根据接收到的放射线强度信息控制调节装置进行控制第一放射线信号的强度变换，调节装置设置在第一放射线信号传输的路径上，对经过的第一放射线信号具有一定的强度调节作用。通过前置探测器与调节装置检测前置探测器发出的放射线信号强度情况，来判断此时屏蔽层改变情况和放射线对屏蔽层的穿透情况。

本实施例1通过放射线时间探测屏蔽体的屏蔽情况，再根据屏蔽情况来改变由信号发生端产生第一放射线信号的强度，使得第一放射线信号能顺利、稳定的穿过屏蔽体，达到屏蔽体内外高质量通信的目的。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上，调节装置包括多个不同的屏蔽强度区域。调节装置上多个不同的屏蔽盘的区域对第一放射线信号的削弱作用不同，对屏蔽强度区域进行切换可以控制经过调节装置的第一放射线信号的强度。调节装置包括调制盘，调制盘为圆盘状，调制盘包括多个扇形区域，多个扇形区域与多个屏蔽强度区域一一对应。屏蔽盘由不同的区域组成，设置在第一射线信号传输的路线上，对经过的第一射线信号具有一定的削弱作用，屏蔽盘不同的区域对第一射线信号的削弱作用不同。对屏蔽盘进行区域切换可以控制经过屏蔽盘的第一射线信号的强度。多个扇形区域为等分的，且多个扇形区域等间距分布在调制盘上。

实施例3

本实施例3是在实施例1的基础上，调节装置包括多个不同的屏蔽强度区域。调节装置上多个不同的屏蔽盘的区域对第一放射线信号的削弱作用不同，对屏蔽强度区域进行切换可以控制经过调节装置的第一放射线信号的强度。多个扇形区域为等分的，且多个扇形区域等间距分布在调制盘上。调制盘绕调制盘的圆心竖直轴转动，多个扇形区域绕调制盘的圆心竖直轴均匀分布。多个屏蔽强度区域同轴转动，且多个屏蔽强度区域转动轴向上是平行的。

实施例4

本实施例4是在实施例1的基础上，信号发生端包括信息源和后置射线源，信息源将模拟信号转换为数字信号，后置射线源根据数字信号将后置射线源放射的放射线转换为第一放射线信号。

实施例5

本实施例5提供了一种电磁屏蔽环境下的无线通信方法及系统，针对变化的电磁屏蔽截面，实时选用合适的γ射线强度值进行无线通信，提高通信可靠性同时降低通信过程中对屏蔽环节的技术难度，提高其经济性及安全性。本实施例5的系统包括：前置γ源、前置探测器、调节装置、信号发生端、接收端探测器、解调单元。

具体通信方法如下：

前置γ源发出γ射线，前置探测器接收到前置γ源发出的γ射线并将其转换为数字电信号后输入到调节装置，调节装置根据接收到的数字电信号改变信号发生端产生的γ射线信号强度，接收端探测器接收到信号发生端产生的γ射线信号并转化为数字电信号输入到解调单元，解调单元对接收到的数字电信号进行解调并输出模拟信号。

在利用屏蔽盘对γ射线信号进行调节时，其系统可做如下变换：前置γ源、前置探测器、屏蔽盘、信息源、调制模块、接收端探测器、解调单元。

具体通信过程如下：

前置γ源发出γ射线，前置探测器接收到前置γ源发出的γ射线并根据接收到的γ射线强度信息控制屏蔽盘进行强度区间变换。屏蔽盘由不同的区域组成，设置在γ射线传输的路线上，对经过的γ射线具有一定的削弱作用，屏蔽盘不同的区域对γ射线的削弱作用不同。

信息源将声音、图像等电信号输入至调制模块，调制模块完成γ射线的调制后发出γ射线信号；屏蔽盘在选定的强度调制区间内控制强度变换装置，使经过的γ射线强度限定在选定的强度区间内。

本实施例5可以限定γ射线在复杂电磁屏蔽环境下进行通信时的辐照剂量；降低γ射线在复杂电磁屏蔽环境下进行通信时其屏蔽防护的难度，提高通信过程中的辐射安全性能及经济性；针对变化的电磁屏蔽环境，可以选择不同强度的γ射线进行通信，提高通信的可靠性。

实施例6

本实施例6如图1所示，一种电磁屏蔽环境下的通信方法其系统，包括：前置γ源1、前置探测器2、调节装置、信号发生端、接收端探测器3、解调单元，具体通信过程如下：

步骤1，前置γ源1与前置探测器2布置在屏蔽层的两侧，前置γ源1发出γ射线信号，该γ射线信号穿过屏蔽层，由前置探测器2进行接收；

步骤2，前置探测器2接收到前置γ源1发出的γ射线信号，将其转换为屏蔽体厚度信号后输入至调节装置；

步骤3，调节装置根据接收到的信息源数字信号实现γ射线的调制，且将γ射线强度根据屏蔽体厚度信号进行γ源强适宜性调节；

γ射线与物质相互作用时，在穿过一定厚度的物质后其强度会发生改变。当γ射线的能量在30MeV以下时，γ射线通过物质时主要产生光电效应、康普顿效应和电子对效应，γ射线强度逐渐减弱，产生γ射线衰减现象。当γ射线的能量越高时，其穿透物质的能力越强，γ射线被物质吸收遵循负指数衰减定律：

I＝I₀e^-μρh

其中：I₀为起始γ射线强度，μ为衰减系数，ρ为物体密度，h为物体厚度，I为γ射线穿透物质后的强度。

当屏蔽体屏蔽层厚度发生改变时，对于初始强度为I₀的γ射线，其穿过密度为ρ的屏蔽层后的γ射线强度I会对应变化，通过检测其强度的变化情况可以准确的反应出其屏蔽层厚度的变化情况。调节装置通过接受到的反应γ射线强度参数的数字电信号，可以识别出此时屏蔽层的厚度情况，从而对应调节经过的γ射线信号强度。

需要说明的是γ射线信号由信号发生端产生，信号发生端与前置探测器2布置在屏蔽层的同一侧，对于不同的γ射线调制方法，其产生γ射线信号的方式不同，例如针对γ射线的“位置”、“强度”等调制方法。

步骤4，接收端探测器3接收到γ射线信号后，将其转化为数字电信号发送至解调单元。

步骤5，解调单元对接收到的数字电信号进行解调并输出该解调后的信号完成通信过程。

本实施例6同时提供了在利用屏蔽盘4对γ射线信号进行调节时，该方法的一种系统组成及通信过程：

如图2所示，其系统包括：前置γ源1、前置探测器2、屏蔽盘4、信息源、调制模块、接收端探测器3、解调单元。

具体通信过程如下：

前置γ源1发出γ射线，前置探测器2接收到前置γ源1发出的γ射线并根据接收到的γ射线强度信息控制屏蔽盘4进行强度区间变换。如图3所示，屏蔽盘4由不同的区域组成，设置在γ射线传输的路线上，对经过的γ射线具有一定的削弱作用，屏蔽盘4不同的区域对γ射线的削弱作用不同。对屏蔽盘4进行区域切换可以控制经过屏蔽盘4的γ射线信号的强度。

信息源将声音、图像等电信号输入至调制模块，调制模块完成γ射线的调制后发出γ射线信号；

屏蔽盘4在选定的强度调制区间内控制强度变换装置，使经过的γ射线强度限定在选定的强度区间内；

接收端探测器3接收到调制后的γ射线信号，并将其转换为数字电信号输入至解调单元，解调单元对接收到的数字电信号进行解调后输出，完成通信。

本实施例6公开了一种电磁屏蔽环境下的无线通信方法，针对屏蔽体的截面属性会发生改变的复杂电磁屏蔽环境，采用不同强度的γ射线信号进行通信。在保证通信有效性的同时控制γ射线在通信过程中的强度上限，提高通信过程中的辐射安全，降低屏蔽端技术难度。

实施例7

本实施例7是一种电磁屏蔽环境下通信方法，电磁屏蔽环境的屏蔽体具有变化的屏蔽截面属性，穿过屏蔽体的射线包括第一射线和第二射线，第一射线用于探测屏蔽体的屏蔽强度，第二射线上加载有编码信息，根据第一射线探测所得的屏蔽强度来调节第二射线的强度，使得加载有编码信息的第二射线顺利穿过屏蔽体，并能在屏蔽体的另一侧探测加载有编码信息的第二射线，同时将加载有编码信息的第二射线转化为信息信号。其中，第一射线和第二射线为强穿透射线，强穿透射线包括γ射线和X射线。

在本发明的实施例5和实施例6中，γ源可以替换为X射线发生源，γ射线探测器可以替换为X射线探测器，本发明的系统及方法同样适用于X射线通信。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，包括沿信号传输方向依次设置的信号发生端、调节装置、接收端探测器和解调单元；所述信号发生端和调节装置位于屏蔽层的一侧，所述接收端探测器和解调单元位于屏蔽层的另一侧，所述屏蔽层具有变化的屏蔽截面属性，与所述调节装置同侧的位置设置有前置探测器，与所述接收端探测器同侧的位置设置有前置射线源；

所述前置探测器用于接收所述前置射线源放射的放射线，根据所述放射线的强度将所述放射线转换为第一数字电信号；

所述信号发生端产生第一放射线信号；

所述调节装置用于接收所述第一数字电信号，根据所述第一数字电信号改变所述第一放射线信号的强度，形成第二放射线信号；

所述接收端探测器接收所述第二放射线信号，并将所述第二放射线信号转化为第二数字电信号；

所述解调单元接收所述第二数字电信号，并将所述第二数字电信号解调后输出模拟信号；

所述调节装置包括多个屏蔽强度区域。

2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，所述调节装置包括调制盘，所述调制盘为圆盘状，所述调制盘包括多个扇形区域，所述多个扇形区域与所述多个屏蔽强度区域一一对应。

3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，所述多个扇形区域为等分的，且所述多个扇形区域等间距分布在所述调制盘上。

4.根据权利要求2所述的电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，所述调制盘绕所述调制盘的圆心竖直轴转动，所述多个扇形区域绕所述调制盘的圆心竖直轴均匀分布。

5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，所述多个屏蔽强度区域同轴转动，且所述多个屏蔽强度区域转动轴向上是平行的。

6.根据权利要求1所述的电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，所述信号发生端包括信息源和后置射线源，所述信息源将模拟信号转换为数字信号，所述后置射线源根据所述数字信号将所述后置射线源放射的放射线转换为第一放射线信号。

7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽环境下通信系统，其特征在于，所述前置射线源和所述后置射线源为γ射线源或Χ射线源，所述前置探测器和所述接收端探测器为γ射线探测器或Χ射线探测器。

8.一种电磁屏蔽环境下通信方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的电磁屏蔽环境下通信系统，所述电磁屏蔽环境的屏蔽体具有变化的屏蔽截面属性，穿过所述屏蔽体的射线包括第一射线和第二射线，所述第一射线用于探测所述屏蔽体的屏蔽强度，所述第二射线上加载有编码信息，根据所述第一射线探测所得的屏蔽强度来调节所述第二射线的强度，使得加载有编码信息的第二射线顺利穿过所述屏蔽体，并能在所述屏蔽体的另一侧探测所述加载有编码信息的第二射线，同时将所述加载有编码信息的第二射线转化为信息信号。

9.根据权利要求8所述电磁屏蔽环境下通信方法，其特征在于，所述第一射线和第二射线为强穿透射线，所述强穿透射线包括γ射线和Χ射线。