CN114944871A - 一种信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例是关于一种信号传输系统，包括：光端机，包括发射模块和接收模块，该光端机用于接收射频信号，并将接收的射频信号转化为电信号；第一单片机，与发射模块连接，用于读取发射模块的端口数据；第二单片机，与接收模块连接，用于读取接收模块的端口数据，且该第二单片机与第一单片机互联，以完成数据的校验与核对；上位机，分别与第一单片机和第二单片机连接，用于接收第一单片机和第二单片机读取的端口数据，并对该端口数据进行分析处理，并将分析处理后生成的控制指令对应发送至第一单片机和第二单片机。本实施例中将GPS等射频信号转换为光信号通过例如光纤进行传输，以解决在地下、隧道和地下车库等封闭环境中覆盖范围不到的问题。

Description

一种信号传输系统

技术领域

本公开实施例涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种信号传输系统。

背景技术

全球定位系统是以人造地球卫星为基础的无线电导航系统，该系统具有高精准的特点，但是GPS系统所受的干扰要素较多，例如气候、对流层、空气质量、电磁波等等因素，这些因素最后都会导致GPS测量出现误差。

GPS测量成果与常规测量成果之间，不同型号测量成果之间存在的差异比较大。而特别是在地下室、隧道与地下车库等封闭环境中，例如wifi、GPS、移动信号之类的射频信号不能完全覆盖，给用户使用终端设备造成不便，例如使用测绘装置在隧道中进行作业任务，此时射频信号由于山体等介质阻隔导致GPS信号无法完全覆盖，使得测绘作业无法继续进行。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种信号传输系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开实施例提供信号传输系统，包括：

光端机，包括发射模块和接收模块，该光端机用于接收射频信号，并将接收的所述射频信号转化为电信号；

第一单片机，与所述发射模块连接，用于读取所述发射模块的端口数据；

第二单片机，与所述接收模块连接，用于读取所述接收模块的端口数据，且该第二单片机与所述第一单片机互联，以完成数据的校验与核对；

上位机，分别与所述第一单片机和所述第二单片机连接，用于接收所述第一单片机和第二单片机读取的端口数据，并对该端口数据进行分析处理，并将分析处理后生成的控制指令对应发送至所述第一单片机和第二单片机。

本公开的一实施例中，该系统还包括交换机，设置于所述第一单片机、第二单片机与所述上位机之间。

本公开的一实施例中，所述第一单片机与所述交换机间通过第一RJ45接口连接，所述第二单片机与所述交换机间通过第二RJ45接口连接，所上位机与所述交换机间通过第三RJ45接口连接。

本公开的一实施例中，该系统还包括TCP/IP，设置于所述第一单片机、第二单片机与所述上位机之间，用于所述第一单片机和第二单片机与所述上位机间的信息传输。

本公开的一实施例中，该系统还包括串行通信模块，设置于所述光端机与所述第一单片机之间，及所述光端机与所述第二单片机之间，以将所述光端机的数据分别读取至所述第一单片机和所述第二单片机内。

本公开的一实施例中，所述光端机还包括控制模块，用于对所述光端机内电源状态进行监控，及对所述光端机内各个模块间信号传输状态进行监控及进行相应调整。

本公开的一实施例中，所述上位机包括监控管理服务器，该监控管理服务器用于向所述光端机发送所述控制指令，若所述光端机接收到的所述控制指令无误则停止下达指令，若所述光端机接收到的所述控制指令有误则在所述上位机的显示界面进行提示。

本公开的一实施例中，所述监控管理服务器还向所述光端机发送设备查询令，并接收所述光端机形成的设备响应信息。

本公开的一实施例中，所述控制指令包括监测所述光端机光功率状态信息和激光器温度状态信息。

本公开的一实施例中，所述光端机还包括光缆，用于连接所述发射模块和所述接收模块。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例中的信号传输系统，将GPS等射频信号转换为光信号通过例如光纤进行传输，以解决在地下、隧道和地下车库等封闭环境中覆盖范围不到的问题；另外，通过单片机、上位机与光端机的连接能够实现对光端机传输过程中信号的监测与管控，达到监测光端机中光功率、激光器温度等状态的任务要求，通过上位机方便实时在线检测光端机和通信链路的工作状况。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中信号传输系统结构示意图；

图2示出本公开示例性实施例中光端机结构示意图。

附图标记：

101、发射模块；102、接收模块；201、第一单片机；202、第二单片机；300、上位机。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本示例实施方式中提供一种信号传输系统，可以包括：光端机、第一单片机201、第二单片机202和上位机300。

光端机包括发射模块101和接收模块102，该光端机用于接收射频信号，并将接收的所述射频信号转化为电信号；第一单片机201与所述发射模块101连接，用于读取所述发射模块101的端口数据；第二单片机202与所述接收模块102连接，用于读取所述接收模块102的端口数据，且该第二单片机202与所述第一单片机201互联，以完成数据的校验与核对；上位机300分别与所述第一单片机201和所述第二单片机202连接，用于接收所述第一单片机201和第二单片机202读取的端口数据，并对该端口数据进行分析处理，并将分析处理后生成的控制指令对应发送至所述第一单片机201和第二单片机202。

具体的，光端机主要分为发射模块101和接收模块102，即光发射机和光接收机，其中光发射机将电信号转化为光信号。光接收机将光信号转化为电信号。发射机包含光源与调制器两大部分，激光器采用大功率可协调激光器，发射机中还包括激光驱动电路、自动增益控制电路(APC)、自动稳度控制电路(ATC)与工作状态指示电路，这些电路结构与选择的激光器能够保证发射器拥有稳定的功率与波长。需要说明的是，发射机可以选择工作波长为1550nm的DFB激光器，该激光器具有阈值低、量子效率高、相应频带宽等特点，激光器的光噪要高于40db，减少对系统的噪声影响，但不做具体限制。

在光电转化之前，必须对光信号功率进行均衡控制从而调整至探测器所能够接收的光功率范围，从而保证探测器以及后续电子电路的正常工作，光接收机主要包括光探测器、阻抗匹配、前置放大等部分，同时设置接收机工作状态指示以方便监控接收机的工作状态。

光探测器主要有APD雪崩光电二极管和PIN探测器两种。光探测器作用为将信号从光波中分离出来，即将光信号转化为电信号完成电转化为光即O/E变换，而光接收机的灵敏度主要由光探测器质量决定，而决定光纤通信距离的因素为LD半导体激光器的发光功率、接收机的灵敏度与光纤传输的损耗三部分组成。

GPS等射频信号首先进入光端机发射模块101部分，在发射模块101GPS信号被转化为光信号，光发射模块101首先将GPS射频信号进行前置放大，然后驱动激光器进行调制转化为相应的光信号，在一个示例中，所述光端机还包括光缆，用于连接所述发射模块101和所述接收模块102。具体的，光信号经过光隔离器处理后由光缆即光纤传输至光接收模块102，在光接收模块102中首先由光探测器将光信号转化为电信号，再由放大器进行放大处理，后续的衰减器作用主要是放大器增益较大，而相应的接收端输入信号功率并不恒定，加入衰减器能够实现控制输出信号的功率。

当系统中光发射模块101与光接收模块102构筑完善后，需要上位机300软件来监测控制整个光端机，主要利用第一单片机201即STM32单片机读取光发射端端口DB9接口数据，及第二单片机202STM32单片机读取光接收端端口DB9接口数据，再将读取到的数据利用网络协议传送至上位机300软件中显示及分析，同时连接发射模块101和接收模块102的第一单片机201和第二单片机202再进行远程互联来进一步验证数据传输的准确性。

本实施方式中，将GPS等射频信号转换为光信号通过例如光纤进行传输，以解决在地下、隧道和地下车库等封闭环境中覆盖范围不到的问题；另外，通过单片机、上位机300与光端机的连接能够实现对光端机传输过程中信号的监测与管控，达到监测光端机中光功率、激光器温度等状态的任务要求，通过上位机300方便实时在线检测光端机和通信链路的工作状况。

可选的，在一些实施例中，该系统还包括交换机，设置于所述第一单片机201、第二单片机202与所述上位机300之间。具体的，交换机是一种用于电(光)信号转发的网络设备，可以作为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。在一个示例中，该系统还包括TCP/IP，设置于所述第一单片机201、第二单片机202与所述上位机300之间，用于所述第一单片机201和第二单片机202与所述上位机300间的信息传输。

具体的，光端机要求在远程上位机300上能够通过网络发送控制指令对光端机进行监测与控制，如监测光功率、激光器温度等状态，并在上位机300软件中显示。因此首先要确认光端机与上位机300间的通信方式，确认之后按照协议来编写控制指令、查询指令等，上位机300中的监控管理服务器使用TCP/IP协议，通信方式采用主从应答，由监控管理服务器控制整个通信过程，向单片机发送通信数据帧，光端机接收命令后做出相应回答后将相应完成一次通信。

TCP属于传输层，是可靠的面向连接的传输协议。源端和目的端口的端口号是每个TCP段都包含拥有的，而TCP中的IP地址、客户端口号、服务器IP与服务器端口号能够确定每个TCP双向连接的对象。一个IP地址与一个端口号合称为一个插口，这个插口所包含的信息即为上面列举的这些信息。

上位机300与光端机网络协议部分则讨论tcp协议，配置ip地址，网络掩码，最终完成与上位机300之间的网络协议。在一个示例中，所述控制指令包括监测所述光端机光功率状态信息和激光器温度状态信息。通过发送控制指令对光端机进行监测与控制，达到监测光功率、激光器温度等状态等任务要求，并在上位机300软件中显示。即通过TCP/IP协议将单片机接收的数据传送至上位机300软件中进行分析与处理，上位机300在完成运行和处理后将控制指令传输给单片机进行调节与控制。

可选的，在一些实施例中，所述第一单片机201与所述交换机间通过第一RJ45接口连接，所述第二单片机202与所述交换机间通过第二RJ45接口连接，所上位机300与所述交换机间通过第三RJ45接口连接。具体的，第一单片机201、第二单片机202分别通过DB9接口通过串口通信方式检测传输信息，在单片机接收到信号后通过网络TCP/IP协议将数据传至上位机300软件进行分析。本实施例采用串口通信，具体为USART串口通信，即同步异步收发器，该USART双向通信均需要至少两个引脚：接收数据输入引脚RX和发送数据输出引脚TX，第一单片机201和第二单片机202之间采用USART串口通信。

可选的，在一些实施例中，该系统还包括串行通信模块，设置于所述光端机与所述第一单片机201之间，及所述光端机与所述第二单片机202之间，以将所述光端机的数据分别读取至所述第一单片机201和所述第二单片机202内。具体的，串行通信模块可以为同步异步收发器USART，USART能够灵活的与外部设备进行全双工数据交换，满足外部设备对工业标准NRZ异步串行数据格式的要求。USART通过小数波特率发生器提供了多种波特率。它支持同步单向通信和半双工单线通信；还支持LIN(局域互连网络)、智能卡协议与IrDA(红外线数据协会)SIR ENDEC规范，以及调制解调器操作(CTS/RTS)。而且，它还支持多处理器通信。通过配置多个缓冲区使用DMA可实现高速数据通信。

串口通信一般传输数据是以一帧一帧以帧格式传输，每一帧都具备有数据信息、起始信号、停止信息等，部分数据帧可能还包含有校验信息。USART能够满足NRZ异步串行数据格式的要求，在使用了小数波特率发生器情况下能提供多种波特率，这使得它的应变得更加广泛，从而让它达到了外部设备的对工业标准，这就为高速数据通信提供了实现基础。

可选的，在一些实施例中，所述光端机还包括控制模块，用于对所述光端机内电源状态进行监控，及对所述光端机内各个模块间信号传输状态进行监控及进行相应调整。具体的，控制模块主要完成对光端机内电源模块和各信号传输模块的状态进行监控，并对相应操作进行智能监控，包括各模块的供电控制、工作状态控制、异常状态保护以及各种指示灯的控制等。

可选的，在一些实施例中，所述上位机300包括监控管理服务器，该监控管理服务器用于向所述光端机发送所述控制指令，若所述光端机接收到的所述控制指令无误则停止下达指令，若所述光端机接收到的所述控制指令有误则在所述上位机300的显示界面进行提示。具体的，监控管理服务器发送指令给光端机后，光端机根据指令执行该命令，同时向监控管理服务器返回控制响应，在每次执行任务前，监控管理服务器都会自动向光端机下发设备控制令以及宏配置方式，如果光端机接收到的响应显示的参数无误则停止下达指令；如果相应表明有不合规范参数，监控管理服务器上位机300显示界面上则会出现提示。在一个示例中，所述监控管理服务器还向所述光端机发送设备查询令，并接收所述光端机形成的设备响应信息。

监控管理服务器向光端机传输设备查询令，光端机将当前设备状态按照网络协议形成设备响应信息发送给监控管理服务器。设备查询令可以通过手动下发或者通过自动巡检下发。

另外，光端机具有远控、本控两级监控方式。通常情况下设备默认以远控状态启动。本控方式下，光端机只执行本控远控切换命令，其余所有命令光端机将拒绝执行；远控方式下，除去本控远控切换命令，无法人为进行本地设备操作。无论是哪种操作方式，均收到监控主机的状态查询命令并将当前设备状态返回。

此外，上位机300监控与光端机之间为网络通信，一般情况下上位机300为客户端，光端机为服务器，上位机300在启动后主动开始连接设备，连接请求周期性发送，同时监控主机如果长时间不在线将采用保护程序来防止连接次数过多损害设备。网络通信中的IP地址、端口号、子网掩码可任意设置。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种信号传输系统，其特征在于，包括：

光端机，包括发射模块和接收模块，该光端机用于接收射频信号，并将接收的所述射频信号转化为电信号；

第一单片机，与所述发射模块连接，用于读取所述发射模块的端口数据；

第二单片机，与所述接收模块连接，用于读取所述接收模块的端口数据，且该第二单片机与所述第一单片机互联，以完成数据的校验与核对；

上位机，分别与所述第一单片机和所述第二单片机连接，用于接收所述第一单片机和第二单片机读取的端口数据，并对该端口数据进行分析处理，并将分析处理后生成的控制指令对应发送至所述第一单片机和第二单片机。

2.根据权利要求1所述信号传输系统，其特征在于，该系统还包括交换机，设置于所述第一单片机、第二单片机与所述上位机之间。

3.根据权利要求2所述信号传输系统，其特征在于，所述第一单片机与所述交换机间通过第一RJ45接口连接，所述第二单片机与所述交换机间通过第二RJ45接口连接，所上位机与所述交换机间通过第三RJ45接口连接。

4.根据权利要求1所述信号传输系统，其特征在于，该系统还包括TCP/IP，设置于所述第一单片机、第二单片机与所述上位机之间，用于所述第一单片机和第二单片机与所述上位机间的信息传输。

5.根据权利要求1所述信号传输系统，其特征在于，该系统还包括串行通信模块，设置于所述光端机与所述第一单片机之间，及所述光端机与所述第二单片机之间，以将所述光端机的数据分别读取至所述第一单片机和所述第二单片机内。

6.根据权利要求1所述信号传输系统，其特征在于，所述光端机还包括控制模块，用于对所述光端机内电源状态进行监控，及对所述光端机内各个模块间信号传输状态进行监控及进行相应调整。

7.根据权利要求1所述信号传输系统，其特征在于，所述上位机包括监控管理服务器，该监控管理服务器用于向所述光端机发送所述控制指令，若所述光端机接收到的所述控制指令无误则停止下达指令，若所述光端机接收到的所述控制指令有误则在所述上位机的显示界面进行提示。

8.根据权利要求7所述信号传输系统，其特征在于，所述监控管理服务器还向所述光端机发送设备查询令，并接收所述光端机形成的设备响应信息。

9.根据权利要求7所述信号传输系统，其特征在于，所述控制指令包括监测所述光端机光功率状态信息和激光器温度状态信息。

10.根据权利要求1所述信号传输系统，其特征在于，所述光端机还包括光缆，用于连接所述发射模块和所述接收模块。

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