[發(fā)明專利]一種用于水聲通信的兩級喚醒電路及其喚醒方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911405780.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN111190365B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許亮斌;金學(xué)義;劉書杰;盛磊祥;王冬石;羅幼安;宋林松;李朝瑋;殷志明;申曉紅;王海燕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司;中海油田服務(wù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

1.一種用于水聲通信的兩級喚醒電路，該兩級喚醒電路分別與接收節(jié)點(diǎn)和接收換能器相連，所述接收換能器通過發(fā)送換能器與發(fā)送節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其特征在于：所述兩級喚醒電路包括信號(hào)預(yù)處理模塊和單片機(jī)模塊；

所述信號(hào)預(yù)處理模塊與所述接收換能器相連，所述信號(hào)預(yù)處理模塊持續(xù)對通信信道進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)所述接收換能器將喚醒信號(hào)輸入至所述信號(hào)預(yù)處理模塊時(shí)，對接收到的喚醒信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的喚醒信號(hào)發(fā)送到所述單片機(jī)模塊；

所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括前置放大器模塊和帶通濾波器模塊，所述前置放大器模塊用于對所述接收換能器發(fā)送的喚醒信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大，并輸出到所述帶通濾波器模塊；所述帶通濾波器模塊用于對接收的放大信號(hào)進(jìn)行濾波，得到目標(biāo)帶寬的信號(hào)后，輸出到所述單片機(jī)模塊；

所述單片機(jī)模塊根據(jù)預(yù)設(shè)電壓閾值對預(yù)處理后的喚醒信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)預(yù)處理后的喚醒信號(hào)超過預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，則對預(yù)處理后的喚醒信號(hào)進(jìn)行有效性判斷，并產(chǎn)生兩路信號(hào)，一路為用于喚醒所述接收節(jié)點(diǎn)的中斷信號(hào)，另一路為對預(yù)處理后的喚醒信號(hào)進(jìn)行識(shí)別處理后的輸出信號(hào)；

所述單片機(jī)模塊包括單片機(jī)喚醒電路和單片機(jī)；

所述單片機(jī)喚醒電路為看門狗定時(shí)器，所述看門狗定時(shí)器用于根據(jù)預(yù)設(shè)電壓閾值對所述帶通濾波器模塊輸出的預(yù)處理后的喚醒信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)預(yù)處理后的喚醒信號(hào)超過預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，輸出高電位信號(hào)將所述單片機(jī)喚醒；

所述單片機(jī)內(nèi)設(shè)置有信號(hào)類型判別模塊和信號(hào)識(shí)別模塊，所述信號(hào)類型判別模塊用于對預(yù)處理后的喚醒信號(hào)類型進(jìn)行識(shí)別，并將喚醒信號(hào)的信號(hào)類型發(fā)送到所述信號(hào)識(shí)別模塊；所述信號(hào)識(shí)別模塊根據(jù)得到的信號(hào)類型采用相應(yīng)的識(shí)別算法對喚醒信號(hào)進(jìn)行信號(hào)類型正確性的判斷，當(dāng)判斷喚醒信號(hào)有效時(shí)，發(fā)送中斷信號(hào)到所述接收節(jié)點(diǎn)將其喚醒，同時(shí)輸出處理后的喚醒信號(hào)到所述接收節(jié)點(diǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于水聲通信的兩級喚醒電路，其特征在于：所述前置放大器模塊采用三極管放大電路，所述三極管放大電路中的三極管采用2SC2240NPN管。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用于水聲通信的兩級喚醒電路，其特征在于：所述帶通濾波器模塊采用多路負(fù)反饋有源二階帶通濾波器。

4.如權(quán)利要求3所述的一種用于水聲通信的兩級喚醒電路，其特征在于：所述多路負(fù)反饋有源二階帶通濾波器電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電容、第二電容、第三電容和運(yùn)算放大器；

所述第一電阻一端作為帶通濾波器模塊的輸入端與所述前置放大器模塊相連，另一端分別連接所述第一電容、第二電容和第二電阻；

所述第一電容另一側(cè)分別與所述運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端和第三電阻一端相連；

所述第二電容另一側(cè)分別與所述運(yùn)算放大器的輸出端和第三電阻另一端相連；

所述第二電阻另一端接地；

所述運(yùn)算放大器的正極輸入端與電源VCC相連，輸出端與所述第三電容的正極相連，所述第三電容的負(fù)極作為帶通濾波器模塊的輸出端與所述單片機(jī)模塊相連。

5.如權(quán)利要求4所述的一種用于水聲通信的兩級喚醒電路，其特征在于：所述運(yùn)算放大器采用型號(hào)為ADA4096-2ACPZ-R7。

6.如權(quán)利要求1所述的一種用于水聲通信的兩級喚醒電路，其特征在于：所述單片機(jī)采用MSP430單片機(jī)。

7.一種用于水聲通信的兩級喚醒電路的喚醒方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將兩級喚醒電路模塊設(shè)置在接收節(jié)點(diǎn)的外部設(shè)備中，兩級喚醒電路依次通過接收換能器、發(fā)送換能器與發(fā)射節(jié)點(diǎn)相連；所述兩級喚醒電路模塊包括信號(hào)預(yù)處理模塊和單片機(jī)模塊，所述單片機(jī)模塊包括單片機(jī)喚醒電路和單片機(jī)；所述單片機(jī)喚醒電路為看門狗定時(shí)器，所述看門狗定時(shí)器用于根據(jù)預(yù)設(shè)電壓閾值對帶通濾波器模塊輸出的預(yù)處理后的喚醒信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)預(yù)處理后的喚醒信號(hào)超過預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，輸出高電位信號(hào)將所述單片機(jī)喚醒；

所述單片機(jī)內(nèi)設(shè)置有信號(hào)類型判別模塊和信號(hào)識(shí)別模塊，所述信號(hào)類型判別模塊用于對預(yù)處理后的喚醒信號(hào)類型進(jìn)行識(shí)別，并將喚醒信號(hào)的信號(hào)類型發(fā)送到所述信號(hào)識(shí)別模塊；所述信號(hào)識(shí)別模塊根據(jù)得到的信號(hào)類型采用相應(yīng)的識(shí)別算法對喚醒信號(hào)進(jìn)行信號(hào)類型正確性的判斷，當(dāng)判斷喚醒信號(hào)有效時(shí)，發(fā)送中斷信號(hào)到所述接收節(jié)點(diǎn)將其喚醒，同時(shí)輸出處理后的喚醒信號(hào)到所述接收節(jié)點(diǎn)；

2)接收節(jié)點(diǎn)的兩級喚醒電路模塊持續(xù)對通信信道進(jìn)行監(jiān)測，接收節(jié)點(diǎn)的主體部分保持休眠狀態(tài)；

3)兩級喚醒電路模塊在監(jiān)測通信信道的過程中，如果沒有監(jiān)測到喚醒信號(hào)，則兩級喚醒電路模塊中的單片機(jī)模塊處于待機(jī)狀態(tài)，只有信號(hào)預(yù)處理模塊保持工作狀態(tài)；

4)當(dāng)發(fā)射節(jié)點(diǎn)需要向接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)送一個(gè)喚醒信號(hào)；

5)當(dāng)信號(hào)預(yù)處理模塊檢測到喚醒信號(hào)并輸出一個(gè)高電位模擬信號(hào)后，所述單片機(jī)喚醒檢測到所述高電位模擬信號(hào)并產(chǎn)生喚醒中斷將單片機(jī)喚醒，單片機(jī)對喚醒信號(hào)進(jìn)行有效性判斷，當(dāng)判斷喚醒信號(hào)有效時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)中斷信號(hào)將接收節(jié)點(diǎn)的主體部分喚醒；

6)接收節(jié)點(diǎn)的主體部分從休眠狀態(tài)中醒來，回復(fù)一個(gè)應(yīng)答包通知發(fā)射節(jié)點(diǎn)已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；

7)發(fā)射節(jié)點(diǎn)收到應(yīng)答包后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，接收節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，完成本次通信過程。