[发明专利]一种适用于感应耦合传输的通讯协议

说明书

本发明涉及通讯协议技术领域，尤其涉及一种适用于感应耦合传输的通讯协议。一种适用于感应耦合传输的通讯协议，其特征在于，包括以下步骤：1)设置协议内容；2)起始位之后和数据帧结束之前进行超时检测；3)进行数据传输。本发明能够有效滤除空闲状态下的乱码，保留正常数据，将显著降低了感应耦合通信系统的丢帧率。

技术领域

本发明涉及通讯协议技术领域，尤其涉及一种适用于感应耦合传输的通讯协议。

背景技术

在海洋监测中，剖面观测是获取海洋观测数据的重要手段。目前国际上进行剖面测量的方法是采用传感器测量所需参数后把测量数据传输给存储终端。数据传输的方式主要有声通讯和感应耦合传输，其中感应耦合传输具有高可靠性应用最为广泛。

感应耦合传输技术基于电磁感应原理，使包塑钢缆的两端裸露在海水中作为电极，巧妙的利用海水的导电特性，将包塑钢缆和海水构成一个完成的闭合回路，水下传感器和水面接收器之间的单匝耦合线圈，成为数据通信的信道。CTD、海流计等通过感应传输通信的仪器与传输数据的包塑钢缆无直接连接，而是将包塑钢缆放入对接的两部分感应耦合磁环内，不需要破口进行电气连接，拆装方便，对钢缆无任何损坏。在测量的剖面里可以任意增减传感器，且安装的位置可以随意更换。水下传感器磁环的初级绕组被载测量数据的载波信号Ei所激励，则在钢缆与海水串联构成的单匝回路中感应出电流。该电流在水上终端磁环的次级绕组上感应出电动势Eo，Eo送到水上终端进行解调，获得水下仪器传输数据。在这种通讯原理中，由海水组成的仅为单回路，因此水下传感器磁环的变压器匝数比为NT1：1，而水上终端磁环的变压器的匝数比为1：NT2，同时两个变压器的磁芯均为半环，在连接缝隙处会产生一定漏磁。即使在源端使用了功率放大器，Ei电动势被放大到较高的数值，在传感器端产生的感生电动势Eo仍然比较微弱，同时，随着包塑钢缆长度的延长、海水等效电阻加大，另外在某些工程应用中，水下传感器数量增多，都会进一步降低输出端的感生电动势Eo。

在通讯过程中，源端会周期性驱动电动势Ei，形成一种连续且恒定的交变信号，即载波信号，再通过改变幅值、相位的方式，将被传输的数据耦合在载波中。接收端在接收到周期性载波的过程中，会不断的检测幅值相位的变化，进而将数据提取出来。由此完成由源端至接收端的数据通讯过程。

由于如上描述的种种原因，接收端输出的感生电动势Eo会被削减，或引入噪声。因此这种水下专用的通讯方式具有比较低的信噪比，很容易受到外界的干扰，在通讯的过程中，出现许多混乱的信息。

由于感应传输的信号幅度受到各方面的影响，接收终端在检测的时候无法采用绝对电平检测，而应该采用相对电平检测，这样在信号幅度减小的时候，仍然能够检出信息。这样就会出现一种现象：在信道空闲阶段，由于没有大幅度信号的存在，一些噪声信号可能被错误的解析，从而形成乱码。即在通讯空闲状态，更有可能出现乱码。

现有通用的通讯协议一般为Modbus或者命令行格式。

对于Modbus通讯协议来说，其使用时间超时作为数据帧的分割，认为一段连续的、不间断的数据流，即为完整的数据帧，一帧数据的开始和结束必须存在一段较长时间的空闲时间。因此这种通讯方式必然要求信道非常洁净，在没有数据传送的时候，不可以存在其他干扰数据。这样在一帧数据的启示阶段和终止阶段，才会形成较大的空闲时间间隔，从而被Modbus协议正确识别。如果信道中随机出现混乱数据，当这些数据恰巧出现在被传送数据帧的前后，且距离很近时，就会被Modbus误识别为正确数据，填充在数据的前后，从而导致这一帧数据的失效(数据产生错误，或者校验未通过被丢弃)。