CN113300784A - 一种用于透地通信的接收装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种用于透地通信的接收装置和方法。用于透地通信的接收装置包括：一对或多对埋地电极，被配置为至少一对埋地感应电极作为接收电极对，用于接收透地通信信号；一个机械控制模块，用于改变所述接收电极对的位置；一个接收信号处理模块，被配置为测量多个接收信号强度，所述多个接收信号强度分别对应所述接收电极所处的不同位置。
Description
技术领域
本申请涉及透地通信系统中的接收装置和方法。
背景技术
目前电极透地通信技术被应用于采矿、隧道救援等场合。电极透地通信技术采用甚低频或者低频频段，将电极插入土层之中，利用土层作为电介质，一端电极发送的信号会透过土层中在另一端电极上产生感应，从而传递信息。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
发明人通过研究发现，透地通信信号由于电场分布的特点，存在定向性的特征，可以根据信号强度对发送装置进行定向，从而确定发送装置所在方向，或调整接收方向以提高接收性能。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于透地通信的装置，包括一对或多对埋地电极，被配置为至少一对埋地感应电极作为接收电极对，用于接收透地通信信号；一个机械控制模块，用于改变所述接收电极对的位置；一个接收信号处理模块，被配置为测量多个接收信号强度，所述多个接收信号强度分别对应所述接收电极所处的不同位置。
根据本申请的一个方面，其中，所述机械控制模块在第一时间段内按照固定时间间隔自动改变所述接收电极对的位置。
根据本申请的一个方面，其中，所述接收信号处理模块被配置为将接收信号的平均信噪比作为接收信号强度。
根据本申请的一个方面，其中，所述接收信号处理模块被配置为基于接收到的已知信号进行信道测量得到所述多个接收信号强度。
根据本申请的一个方面，其中，所述接收信号处理模块被配置为比较所述多个接收信号强度并确定其中的最大接收信号强度，所述最大接收信号强度对应所述接收电极对所处的第一位置。
根据本申请的一个方面，其中，所述机械控制模块在所述接收信号处理模块确定所述最大接收信号强度后将所述接收电极对移动至所述第一位置进行后续透地通信。
根据本申请的一个方面，用于透地通信的装置包括定向模块，所述定向模块基于所述第一位置进行信号源的定向。
根据本申请的一个方面，其中，所述定向模块将处于所述第一位置的所述接收电极对作为两点进行连线并将与所述连线垂直的方向作为信号源所在的方向。
根据本申请的一个方面，其中，所述定向模块将信号源所在的方向输出显示。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于透地通信的方法，包括：至少一对埋地感应电极作为接收电极对，用于接收透地通信信号；改变所述接收电极对的位置；测量多个接收信号强度，所述多个接收信号强度分别对应所述接收电极所处的不同位置。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，在第一时间段内按照固定时间间隔自动改变所述接收电极对的位置。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，将接收信号的平均信噪比作为接收信号强度。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，基于接收到的已知信号进行信道测量得到所述多个接收信号强度。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，比较所述多个接收信号强度并确定其中的最大接收信号强度，所述最大接收信号强度对应所述接收电极对所处的第一位置。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，确定所述最大接收信号强度后将所述接收电极对移动至所述第一位置进行后续透地通信。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，基于所述第一位置进行信号源的定向。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，将处于所述第一位置的所述接收电极对作为两点进行连线并将与所述连线垂直的方向作为信号源所在的方向。
根据本申请的一个方面，上述方法的特征在于，将信号源所在的方向输出显示。
根据本申请的用于透地通信的装置和方法可以通过测量接收电极处于不同位置时不同的信号强度确定信号发送源的方向，并将接收电极对调整为最佳位置提高透地通信信号的接收性能。
通过以下结合附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的上述以及其他优点将更加明显。
附图说明：
为了进一步阐述本发明的以上和其他优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成说明书的一部分。具有相同的功能和结构的元件用相同的参标信号表示。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：
图1是示出了根据本申请的一个实施例的用于透地通信的装置的结构框图。
图2是示出了根据本申请的一个实施例的进行透地通信定向的示意图。
图3是示出了根据本申请的一个实施例的用于透地通信的装置在时间顺序上执行不同操作的示意图。
具体实施方式：
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明一点的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
<第一实施例>
图1是示出了根据本申请的一个实施例的的用于透地通信的装置100的结构框图。该装置100包括：埋地电极对101，被配置为接收电极对，用于接收透地通信信号；机械控制模块102，用于改变所述接收电极对的位置；接收信号处理模块103，被配置为测量多个接收信号强度，所述多个接收信号强度分别对应所述接收电极所处的不同位置。
在本实施例以及以下的实施例中，装置100可以实现为用于隧道救援通信的终端设备或基站设备。
在一个示例中，所述透地通信信号通过发射电极对之间的电压变化产生的感应电场传递。
在一个示例中，所述透地通信信号的载波频率在甚低频或低频频段。
在一个示例中，埋地电极对101的材质是金属的。
在一个示例中，埋地电极对101的材质是钢。
在一个示例中，机械控制模块102包括用于所述接收电极对埋土位置的齿轮。
在一个示例中，机械控制模块102包括用于改变所述接收电极对埋土位置的小型马达。
在一个示例中，机械控制模块102在改变所述接收电极对埋土位置时，采用如下步骤：第一步，将插入土中的所述接收电极对收回；第二步，移动所述接收电极对；第三步，将所述接收电极对插入土中。
在一个示例中，机械控制模块102由人工操作。
在一个示例中，机械控制模块102由电脑控制。
在一个示例中，机械控制模块102在一个时间段内按照固定时间间隔自动改变所述接收电极对的位置。
在一个示例中，接收信号处理模块103基于多次发送的已知信号在所述接收电极对位于不同位置时进行信道测量，得到相应的多个接收信号强度，将接收信号的平均信噪比作为接收信号强度。
在一个示例中，接收信号处理模块103假设发送信号的传播经过瑞利衰落信道，基于瑞利衰落信道的模型计算接收信号的平均信噪比。
在一个示例中，接收信号处理模块103被配置为比较所述多个接收信号强度并确定其中的最大接收信号强度，所述最大接收信号强度对应所述接收电极对所处的第一位置，机械控制模块102在所述接收信号处理模块确定所述最大接收信号强度后将所述接收电极对移动至所述第一位置进行后续透地通信。
在一个示例中，装置100包括定向模块103，定向模块103基于所述第一位置进行信号源的定向。
在一个示例中，定向模块103将处于所述第一位置的所述接收电极对作为两点进行连线并将与所述连线垂直的方向作为信号源所在的方向。
在一个示例中，装置100包括显示模块104，定向模块103将信号源所在的方向输出至显示模块104显示。
<第二实施例>
图2是示出了进行透地通信定向的示意图。图中包括了连接至透地信号发射机的一对透地信号发送电极对和连接至透地信号接收机的一对透地信号接收电极对，其中，透地信号接收电极对先后处于位置#1和位置#2。当透地信号接收电极对处于位置#1时，基于发送信号测得接收信噪比#1。当透地信号接收电极对处于位置#2时，基于发送信号测得接收信噪比#2。将接收信噪比#1与接收信噪比#2进行比较，得到接收信噪比#2大于接收信噪比#1，因此，透地信号接收机确定透地信号接收电极对处于位置#1时两电极之间连线的垂直方向为信号源方向。
<第三实施例>
图3是示出了用于透地通信的装置在时间顺序上执行不同操作的示意图。首先，接收电极对在一定时间段内分别在位置#1至#N这N个位置上接收透地通信信号；接着，对比位置#1至#N上对应的的N个接收信号强度，找出对应N个接收信号强度中最大接收信号强度的第一位置，根据接收电极对所处的第一位置对信号源进行定向；而后，将接收电极对调整至所述第一位置，接收透地通信信号并进行处理。
还需要指出的是，在本发明的装置、方法和系统中，各部件或个步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应该视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他辩题意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一些列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由词句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。
Claims (10)
1.一种用于透地通信的接收装置和方法，包括：
一对或多对埋地电极，被配置为
至少一对埋地感应电极作为接收电极对，用于接收透地通信信号；
一个机械控制模块，用于改变所述接收电极对的位置；
一个接收信号处理模块，被配置为
测量多个接收信号强度，所述多个接收信号强度分别对应所述接收电极所处的不同位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述机械控制模块在第一时间段内按照固定时间间隔自动改变所述接收电极对的位置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述接收信号处理模块被配置为将接收信号的平均信噪比作为接收信号强度。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的装置，其中，所述接收信号处理模块被配置为基于接收到的已知信号进行信道测量得到所述多个接收信号强度。
5.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的装置，其中，所述接收信号处理模块被配置为比较所述多个接收信号强度并确定其中的最大接收信号强度，所述最大接收信号强度对应所述接收电极对所处的第一位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述机械控制模块在所述接收信号处理模块确定所述最大接收信号强度后将所述接收电极对移动至所述第一位置进行后续透地通信。
7.根据权利要求5或6所述的装置，包括定向模块，所述定向模块基于所述第一位置进行信号源的定向。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述定向模块将处于所述第一位置的所述接收电极对作为两点进行连线并将与所述连线垂直的方向作为信号源所在的方向。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述定向模块将信号源所在的方向输出显示。
10.一种用于透地通信的接收方法，其特征在于，
至少一对埋地感应电极作为接收电极对，用于接收透地通信信号；
改变所述接收电极对的位置；
测量多个接收信号强度，所述多个接收信号强度分别对应所述接收电极所处的不同位置。
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