[發明專利]一種適用于感應耦合傳輸的通訊協議

在審

• 申請號: 202011037118.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112153063A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 姜飛;董劉同;童海明;宋有為;張建新
• 申請（專利權）人: 杭州淺海科技有限責任公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L1/00
• 代理公司: 浙江新篇律師事務所 33371
• 代理人: 龔玉平

本發明涉及通訊協議技術領域，尤其涉及一種適用于感應耦合傳輸的通訊協議。一種適用于感應耦合傳輸的通訊協議，其特征在于，包括以下步驟：1)設置協議內容；2)起始位之后和數據幀結束之前進行超時檢測；3)進行數據傳輸。本發明能夠有效濾除空閑狀態下的亂碼，保留正常數據，將顯著降低了感應耦合通信系統的丟幀率。

技術領域

本發明涉及通訊協議技術領域，尤其涉及一種適用于感應耦合傳輸的通訊協議。

背景技術

在海洋監測中，剖面觀測是獲取海洋觀測數據的重要手段。目前國際上進行剖面測量的方法是采用傳感器測量所需參數后把測量數據傳輸給存儲終端。數據傳輸的方式主要有聲通訊和感應耦合傳輸，其中感應耦合傳輸具有高可靠性應用最為廣泛。

感應耦合傳輸技術基于電磁感應原理，使包塑鋼纜的兩端裸露在海水中作為電極，巧妙的利用海水的導電特性，將包塑鋼纜和海水構成一個完成的閉合回路，水下傳感器和水面接收器之間的單匝耦合線圈，成為數據通信的信道。CTD、海流計等通過感應傳輸通信的儀器與傳輸數據的包塑鋼纜無直接連接，而是將包塑鋼纜放入對接的兩部分感應耦合磁環內，不需要破口進行電氣連接，拆裝方便，對鋼纜無任何損壞。在測量的剖面里可以任意增減傳感器，且安裝的位置可以隨意更換。水下傳感器磁環的初級繞組被載測量數據的載波信號Ei所激勵，則在鋼纜與海水串聯構成的單匝回路中感應出電流。該電流在水上終端磁環的次級繞組上感應出電動勢Eo，Eo送到水上終端進行解調，獲得水下儀器傳輸數據。在這種通訊原理中，由海水組成的僅為單回路，因此水下傳感器磁環的變壓器匝數比為NT1：1，而水上終端磁環的變壓器的匝數比為1：NT2，同時兩個變壓器的磁芯均為半環，在連接縫隙處會產生一定漏磁。即使在源端使用了功率放大器，Ei電動勢被放大到較高的數值，在傳感器端產生的感生電動勢Eo仍然比較微弱，同時，隨著包塑鋼纜長度的延長、海水等效電阻加大，另外在某些工程應用中，水下傳感器數量增多，都會進一步降低輸出端的感生電動勢Eo。

在通訊過程中，源端會周期性驅動電動勢Ei，形成一種連續且恒定的交變信號，即載波信號，再通過改變幅值、相位的方式，將被傳輸的數據耦合在載波中。接收端在接收到周期性載波的過程中，會不斷的檢測幅值相位的變化，進而將數據提取出來。由此完成由源端至接收端的數據通訊過程。

由于如上描述的種種原因，接收端輸出的感生電動勢Eo會被削減，或引入噪聲。因此這種水下專用的通訊方式具有比較低的信噪比，很容易受到外界的干擾，在通訊的過程中，出現許多混亂的信息。

由于感應傳輸的信號幅度受到各方面的影響，接收終端在檢測的時候無法采用絕對電平檢測，而應該采用相對電平檢測，這樣在信號幅度減小的時候，仍然能夠檢出信息。這樣就會出現一種現象：在信道空閑階段，由于沒有大幅度信號的存在，一些噪聲信號可能被錯誤的解析，從而形成亂碼。即在通訊空閑狀態，更有可能出現亂碼。

現有通用的通訊協議一般為Modbus或者命令行格式。

對于Modbus通訊協議來說，其使用時間超時作為數據幀的分割，認為一段連續的、不間斷的數據流，即為完整的數據幀，一幀數據的開始和結束必須存在一段較長時間的空閑時間。因此這種通訊方式必然要求信道非常潔凈，在沒有數據傳送的時候，不可以存在其他干擾數據。這樣在一幀數據的啟示階段和終止階段，才會形成較大的空閑時間間隔，從而被Modbus協議正確識別。如果信道中隨機出現混亂數據，當這些數據恰巧出現在被傳送數據幀的前后，且距離很近時，就會被Modbus誤識別為正確數據，填充在數據的前后，從而導致這一幀數據的失效(數據產生錯誤，或者校驗未通過被丟棄)。