CN116505975B - 数据传输方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据传输方法及电子设备，方法包括：对待发送数据进行编码得到对应的编码值，编码值包括多个编码；生成编码值对应的正弦波信号，编码由至少两个连续的正弦波表示数据1，由设定时长的不变电平表示数据0，正弦波具有预设的固定频率；将正弦波信号发送至电力线，通过电力线进行传输。该方法能够在面对电压线电压畸变等异常情况下，依旧实现待发送数据的正确传输，从而能够提高数据传输的准确性和抗干扰能力。

Description

数据传输方法及电子设备

技术领域

本发明涉及单芯线缆通信领域，尤其涉及一种数据传输方法及电子设备。

背景技术

在油田测井等作业中，由于需要测量多种数据以对油田进行监控，同时由于地下环境恶劣，无法铺设大量通信线缆，因此，目前相关技术中通常会以一根单芯总线同时支持地下仪器的供电和通信，这种方法能够有效降低仪器的供电和通信成本。

上述相关技术的弊端在于，在工作中，单芯总线会受到负载波动的影响，导致总线电压波动或产生干扰信号，影响单芯总线上的正常通信信号，从而使单芯总线上通信功能的准确性和抗干扰能力较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种数据传输方法，通过对待发送数据进行编码得到对应编码值，并基于编码值生成对应正弦波信号，再将正弦波信号通过电力线进行传输，从而实现了基于电力线的数据传输，同时，由于编码值中的数据1表示为至少两个正弦波构成，数据0表示为设定时长内不变的电平，两者的波形差别较大便于识别，因此在面对电压线电压畸变等异常情况时，依旧能够实现待发送数据的正确传输，从而提高了方法在数据传输方面的准确性和抗干扰能力。

本发明的第二个目的在于提出一种电子设备。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种数据传输方法，方法包括：对待发送数据进行编码得到对应的编码值；生成编码值对应的正弦波信号，其中，编码由至少两个连续的正弦波表示数据1，由设定时长的不变电平表示数据0，正弦波具有预设的固定频率；将正弦波信号发送至电力线，通过电力线进行传输。

根据本发明实施例的数据传输方法，通过对待发送数据进行编码得到对应编码值，并基于编码值生成对应正弦波信号，再将正弦波信号通过电力线进行传输，从而实现了基于电力线的数据传输，由于编码值中的数据1表示为至少两个正弦波构成，数据0表示为设定时长内不变的电平，两者的波形差别较大便于识别，因此在面对电压线电压畸变等异常情况时，依旧能够实现待发送数据的正确传输，从而提高了方法在数据传输方面的准确性和抗干扰能力。

根据本发明的一个实施例，编码值为至少一组，且每组编码值包括具有触发作用的同步编码，和位于同步编码之后且用于传输数据的数据编码，在数据编码中，N个连续的正弦波表示数据1，设定时长等于N个正弦波周期的不变电平表示数据0。

根据本发明的一个实施例，同步编码由M个连续的正弦波、以及紧随M个连续的正弦波之后的设定时长的不变电平构成，且M大于N，N为大于等于2的整数。

根据本发明的一个实施例，每组编码值还包括位于数据编码之后且用于校验数据正确性的校验编码。

根据本发明的一个实施例，方法还包括：接收电力线上的正弦波信号，对正弦波信号进行带通滤波处理；获取正弦波信号中的正弦波数量，并基于正弦波数量对正弦波信号进行识别得到对应的编码值；对编码值进行解码得到接收数据。

根据本发明的一个实施例，获取正弦波信号中的正弦波数量，并基于正弦波数量对正弦波信号进行识别得到对应的编码值，包括：获取第一预设时间窗口内正弦波信号的第一正弦波数量；在第一正弦波数量满足第一预设条件时，识别得到同步编码；在识别得到同步编码后的第二预设时间窗口内，获取正弦波信号的第二正弦波数量；在第二正弦波数量满足第二预设条件时，识别得到编码值中的数据编码。

根据本发明的一个实施例，第一预设时间窗口的时长等于同步编码的周期，第一预设条件为第一正弦波数量大于0.8M，且第一预设时间窗口的后半段中正弦波的数量小于等于第一正弦波数量减去M。

根据本发明的一个实施例，每组编码值中包括依次相连的X个数据编码、以及紧随X个数据编码之后且依次相连的Y个校验编码，校验编码的编码规则与数据编码相同；自识别得到同步编码时起，第二预设时间窗口每过T时间识别一次数据编码，T等于N个正弦波周期；完成X+Y次后等待获取下一个同步编码，相邻两组编码值之间具有发送间隙，发送间隙的时长大于M个正弦波周期。

根据本发明的一个实施例，第二正弦波数量大于等于0.8N则得到的数据编码为1，第二正弦波数量小于等于0.2N则得到的数据编码为0。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时，实现前述的数据传输方法。

根据本发明实施例的电子设备，通过前述的数据传输方法，使电子设备在面对电压线电压畸变等异常情况时，依旧能够实现待发送数据的正确传输，从而提高了电子设备在数据传输方面的准确性和抗干扰能力。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的数据传输方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的编码值的波形示意图；

图3为根据本发明一个实施例的编码值的格式示意图；

图4为根据本发明一个实施例的同步编码的波形示意图；

图5为根据本发明另一个实施例的数据传输方法的流程图；

图6为根据本发明一个实施例的获取正弦波信号中编码值方法的流程图；

图7为根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提出的数据传输方法和电子设备。

图1为根据本发明一个实施例的数据传输方法的流程图，参考图1所示，该方法包括：

S11，对待发送数据进行编码得到对应的编码值，编码值包括多个编码。

S12，生成编码值对应的正弦波信号，其中，编码由至少两个连续的正弦波表示数据1，由设定时长的不变电平表示数据0，正弦波具有预设的固定频率。

具体来说，可将待发送数据转换为二进制数的编码值，随后，通过将编码值转为正弦波信号，以便在电力线上进行传输；同时，为了便于区分编码值中的数据1和数据0，可通过不同波形来表示编码值中的数据1和数据0，例如，参考图2所示，数据1可采用至少两个连续正弦波表示，数据0可采用设定时长的不变电平表示，这样即使在传输中，正弦波信号产生了较大的畸变，在接收数据时也能够区分数据1和数据0，从而能够提高方法的准确率和抗干扰能力。

在一些实施例中，编码值为至少一组，且每组编码值包括具有触发作用的同步编码，和位于同步编码之后且用于传输数据的数据编码，在数据编码中，N个连续的正弦波表示数据1，设定时长等于N个正弦波周期的不变电平表示数据0。

进一步的，同步编码由M个连续的正弦波、以及紧随M个连续的正弦波之后的设定时长的不变电平构成，且M大于N，N为大于等于2的整数。

具体来说，编码值中的数据编码是基于待发送数据编码获得的，用于承载待发送数据，因此，可将数据编码中的数据1表示为N个连续正弦波，数据0标识为N个正弦波周期的不变电平，以实现将数据编码转换为正弦波信号的功能。

同时，同步编码主要用于标识编码值的，用于在接收正弦波信号时，确定编码值以及编码值内数据编码的起始位置等信息，因此，在基于编码值生成正弦波信号时，需要使同步编码对应的正弦波信号区别于数据编码，例如，使用M个连续正弦波、以及紧随M个连续正弦波之后的M个正弦波周期的不变电平构成，其中M大于N，例如，M可为N的1.5倍，使同步编码与数据编码具有明显区别，以便于区分同步编码和数据编码，从而能够降低正弦波信号中同步编码的识别难度，进而提高数据传输的准确率。

进一步的，每组编码值还包括位于数据编码之后且用于校验数据正确性的校验编码。

具体来说，校验编码主要用于校验数据编码的正确性，可采用多种校验方式来设置校验编码，例如，可采用奇偶检验码来作为校验编码，奇偶检验码的具体原理在此不作展开，通过在数据编码后设置校验编码，能够在数据传输后对数据进行校验，进而能够提高数据传输的准确率，降低误码率。

作为一个具体示例，本发明实施例方法的编码值格式可如图3所示，参考图3所示，该编码值包括1个同步编码SYNC,8个数据编码Bit0～Bit7，和1个奇偶校验码P，其中，参考图4所示，同步编码SYNC包括1.5个数据位的起始位1和1.5个数据位的起始位0构成，每个数据编码和奇偶校验码均占用1个数据位，假设传输速率为10Kb/s，则1个数据位占用时间为100us，假设正弦波频率为100KHZ，则每个数据位包含10个周期的正弦波，同步编码中的起始位1则包含15个周期的正弦波。

S13，将正弦波信号发送至电力线，通过电力线进行传输。

可选的，S13将正弦波信号发送至电力线可包括：对正弦波信号进行放大处理；通过变压器将放大处理后的正弦波信号耦合至电力线。

具体来说，当通过S11～S12将待发送数据转换为正弦波信号后，可通过电流放大器对正弦波信号进行放大处理，其中，放大处理主要用于降低正弦波信号受到噪声影响，提高数据传输的准确率；随后，通过变压器将正弦波信号耦合到电力线上，并通过电力线进行传输，此时，由于电力线需要同时为负载提供供电，因此负载波动会影响正弦波信号，导致正弦波信号内的畸变，然而，由于正弦波信号在生成时，同步编码的波形与数据编码的波形有明显的区别，因此，本发明实施例的正弦波信号传输后，更容易识别出同步编码和数据编码；同时，由于正弦波信号中对应数据1的波形为连续的正弦波，数据0的波形为保持不变的电平，区别极大，即使正弦波信号传输后存在一定畸变，如某个正弦波产生严重畸变，或者二进制数0产生某些畸变导致波形异常等情况，依旧不会影响对正弦波信号的识别和解码，从而使本发明实施例的方法在数据传输时具有了抗干扰能力强、信号易于识别且识别率高、信号传输准确率高的优点。

上述实施例中，通过对待发送数据进行编码得到对应编码值，并基于编码值生成对应正弦波信号，再将正弦波信号通过电力线进行传输，从而实现了基于电力线的数据传输，同时，由于编码值中的数据1表示为至少两个正弦波构成，数据0表示为设定时长内不变的电平，两者的波形差别较大便于识别，因此在面对电压线电压畸变等异常情况时，依旧能够实现待发送数据的正确传输，从而提高了方法在数据传输方面的准确性和抗干扰能力。

在一些实施例中，参考图5所示，方法还包括：

S21，接收电力线上的正弦波信号，对正弦波信号进行带通滤波处理。

具体来说，在接收电力线上的正弦波信号后，可先通过滤波器对获取的正弦波信号进行带通滤波，滤除正弦波信号中的噪声部分，从而提高后续解码的成功率和准确率。

需要说明的是，带通滤波的滤波范围可基于正弦波生成时的正弦波频率确定。

S22，获取正弦波信号中的正弦波数量，并基于正弦波数量对正弦波信号进行识别得到对应的编码值。

具体来说，由上述可知，获取的正弦波信号中可包括同步编码、数据编码，由于同步编码和数据编码内的正弦波数量不同，同时，数据编码内的数据1和数据0对应的正弦波数量也不同，因此，可根据正弦波数量确定正弦波信号中对应的编码值，实现正弦波信号到编码值的转换。

在一些实施例中，参考图6所示，S22获取正弦波信号中的正弦波数量，并基于正弦波数量对正弦波信号进行识别得到对应的编码值，包括：

S31，获取第一预设时间窗口内正弦波信号的第一正弦波数量。

S32，在第一正弦波数量满足第一预设条件时，识别得到编码值中的同步编码。

进一步的，第一预设时间窗口的时长等于同步编码的周期，第一预设条件为第一正弦波数量大于0.8M，且第一预设时间窗口的后半段中正弦波的数量小于等于第一正弦波数量减去M。

具体来说，第一正弦波为在生成同步编码对应正弦波信号时，同步编码对应的正弦波的波形，第一预设时间窗口即为M个正弦波周期；第一预设条件可基于同步编码中连续正弦波的数量M确定，例如，可将第一预设条件设为：在第一预设时间窗口内，当第一正弦波数量等于M时，可确定此时第一预设时间窗口内的正弦波对应同步编码，以实现对同步编码的识别。

另外，上述过程中，由于同步编码对应的正弦波在传播过程中容易产生畸变，因此，在设定第一预设条件时，可将第一预设条件略微放宽，例如，将第一预设条件设定为第一正弦波数量大于0.8M，且第一预设时间窗口的后半段中正弦波的数量小于等于第一正弦波数量减去M（第一预设时间窗口的后半段中正弦波的数量最小为零），这样，即使正弦波信号因电力线产生部分畸变，也可通过S31和S32顺利识别出正弦波信号中的同步编码，以便确定正弦波信号中的数据编码部分，从而能够提高同步编码识别的准确率和抗干扰能力。

S33，在识别得到同步编码后的第二预设时间窗口内，获取正弦波信号的第二正弦波数量。

在一些实施例中，每组编码值中包括依次相连的X个数据编码、以及紧随X个数据编码之后且依次相连的Y个校验编码，校验编码的编码规则与数据编码相同；自识别得到同步编码时起，第二预设时间窗口每过T时间识别一次数据编码，T等于N个正弦波周期；完成X+Y次后等待获取下一个同步编码，相邻两组编码值之间具有发送间隙，发送间隙的时长大于M个正弦波周期。

具体来说，第二正弦波指在将数据编码和校验编码转换为正弦波信号时，数据编码或校验编码对应的正弦波的波形，因此，当识别到同步编码后，可通过在第二预设时间窗口内，获取正弦波信号的第二正弦波数量，以此确定编码值中的数据编码，其中，第二预设时间窗口表示X个数据编码和Y个校验编码的总时长，具体方式为：从识别到同步编码时刻起，每过N个正弦波周期，识别一次数据编码，其中N个正弦波周期是指单个数据编码或校验编码的时长，当完成X+Y次后，即可确定获取当前编码值内的数据编码的步骤已经结束，随后，可通过S31和S32中的方式继续获取正弦波信号中的同步编码，以进行下一个周期内的第二正弦波数量的获得。

S34，在第二正弦波数量满足第二预设条件时，识别得到编码值中的数据编码。

进一步的，第二正弦波数量大于等于0.8N则得到的数据编码为1，第二正弦波数量小于等于0.2N则得到的数据编码为0。

具体来说，当确定了某组编码值内的数据编码+校验编码后，可基于每N个正弦波周期内第二正弦波的数量是否满足第二预设条件，以识别得到编码值中的数据编码。

其中，考虑到正弦波信号的畸变，可将第二预设条件适当放宽，例如，可将第二预设条件设置为：在N个正弦波周期内，第二正弦波数量大于等于0.8N，则可将该数据编码识别为数据1，在N个正弦波周期内，第二正弦波数量小于等于0.2N，则可将该数据编码识别为数据。由此即可完成对编码值中的数据编码的识别功能，同时，通过放宽第二预设条件，也可以提高编码识别的准确率和抗干扰能力。

S23，对编码值进行解码得到接收数据。

具体来说，当识别出编码值中的数据编码时，即可通过解码器对编码值进行解码，以获得接收数据，从而实现了待发送数据的发送、输送、接收的全过程。

由上述可知，本发明实施例的方法在数据接收时，仅需根据正弦波信号中的正弦波数量、波形，即可实现对同步编码以及后续数据编码的识别，过程简单且准确率较高，同时也具备较高的抗干扰能力，因此能够有效提高方法的准确性、抗干扰能力和便捷性。

综上所述，根据本发明实施例的数据传输方法，通过对待发送数据进行编码得到对应编码值，并基于编码值生成对应正弦波信号，再将正弦波信号通过电力线进行传输，从而实现了基于电力线的数据传输；同时，编码值中的数据1和数据0的波形区别较大，在接收时可基于正弦波的数量及构成识别对应编码值，而无需依赖电力线的电压电流数值和波形，该方法在面对电压线电压畸变等异常情况时，依旧能够实现待发送数据的正确传输；另外，通过将编码值中的同步编码对应的正弦波数量M设置为大于数据编码对应的正弦波数量N，使同步编码的识别更为简单，从而使本方法的数据解码更为容易，提高了方法在数据传输方面的准确性、抗干扰能力和便捷性。

对应上述实施例，本发明实施例还提供了电子设备，参考图7所示，该电子设备200包括：存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的程序，处理器220执行程序时，实现前述的数据传输方法。

根据本发明实施例的电子设备，通过前述的数据传输方法，使电子设备在面对电压线电压畸变等异常情况时，依旧能够实现待发送数据的正确传输，且数据解码更为容易，从而提高了电子设备在数据传输方面的准确性、抗干扰能力和便捷性。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

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发明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一定指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，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

对待发送数据进行编码得到对应的编码值；

生成所述编码值对应的正弦波信号，其中，所述编码值由至少两个连续的正弦波表示数据1，由设定时长的不变电平表示数据0，所述正弦波具有预设的固定频率；所述编码值为至少一组，且每组所述编码值包括具有触发作用的同步编码，和位于所述同步编码之后且用于传输数据的数据编码，在所述数据编码中，N个连续的所述正弦波表示数据1，设定时长等于N个所述正弦波周期的不变电平表示数据0；

将所述正弦波信号发送至电力线，通过所述电力线进行传输；

接收所述电力线上的正弦波信号，对所述正弦波信号进行带通滤波处理；

获取第一预设时间窗口内所述正弦波信号的第一正弦波数量；

在所述第一正弦波数量满足第一预设条件时，识别得到同步编码；

在识别得到所述同步编码后的第二预设时间窗口内，获取所述正弦波信号的第二正弦波数量；

在所述第二正弦波数量满足第二预设条件时，识别得到所述编码值中的数据编码；

对所述编码值进行解码得到接收数据；

其中，所述第一预设时间窗口的时长等于所述同步编码的周期，所述第一预设条件为所述第一正弦波数量大于0.8M，且所述第一预设时间窗口的后半段中所述正弦波的数量小于等于所述第一正弦波数量减去M；所述同步编码由M个连续的所述正弦波、以及紧随M个连续的所述正弦波之后的设定时长的不变电平构成，且M大于N，N为大于等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，每组所述编码值还包括位于所述数据编码之后且用于校验数据正确性的校验编码。

3.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，每组所述编码值中包括依次相连的X个所述数据编码、以及紧随X个所述数据编码之后且依次相连的Y个校验编码，所述校验编码的编码规则与所述数据编码相同；

自识别得到所述同步编码时起，所述第二预设时间窗口每过T时间识别一次所述数据编码，T等于N个所述正弦波周期；

完成X+Y次后等待获取下一个所述同步编码，相邻两组所述编码值之间具有发送间隙，所述发送间隙的时长大于M个所述正弦波周期。

4.根据权利要求1或3所述的数据传输方法，其特征在于，所述第二正弦波数量大于等于0.8N则得到的所述数据编码为1，所述第二正弦波数量小于等于0.2N则得到的所述数据编码为0。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现根据权利要求1-4任一项所述的数据传输方法。