申请/专利权人：吉林大学

申请日：2021-01-04

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN112838913B

主分类号：H04L1/24

分类号：H04L1/24;H04L1/00;H04B15/00;G08B21/10;G01V1/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2021.06.11#实质审查的生效;2021.05.25#公开

摘要：本发明涉及一种矿用电磁式可控震源低频抗干扰地震波通讯方法，利用低频地震波作为载波传输信息。首先设计求救和救援信息码表，将要传输的信息映射成二进制数据，然后进行纠错编码，接着设计两种码元信号分别表示码元“0”和“1”，对编码后的二进制数据进行调制，将调制后的信号作为电磁式可控震源的控制信号控制震源产生对应的地震波，地震波由地震检波器接收，用其中一种码元信号与接收地震波形进行互相关，对互相关结果进行阈值检测得到接收二进制数据，再进行纠错解码得到接收信息。经验证，该方法能够作为地下矿井应急通讯手段，解决了矿井救援地下远距离通讯的难题，实现了远距离通讯，具有可靠性高，成本低等优势。

主权项：1.一种矿用电磁式可控震源低频抗干扰地震波通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在地下矿井设立若干应急求救点，一般选择在巷道中结构相对坚固的区域，同时在地表设立指挥中心，在求救点和指挥中心分别安放电磁式可控震源和地震波检波器，震源基板与大地刚性耦合，检波器按照地震勘探方法布置成接收阵列；b、设计求救和救援信息码表，根据地下矿井灾难救助要求确定传输的信息数目，记为k，将这k个信息一一映射成k个等长的n位二进制数据S1，S2，…，Sk，记信息码表S＝[S1，S2，…，Sk]，从中任取一个信息Sj，j＝1，2，…，k；c、对Sj进行卷积码编码，得编码后二进制数据Bj，设Bj的位数为l，记Bj从左数第x位二进制数为bjx，其中x为位数编号，x＝1，2，…，l；d、进行该区域二进制码元信号设计实验，两种码元信号M0t和M1t分别对应二进制数中的“0”和“1”，M0t和M1t的时间长度相同为T，频带范围相同为F＝[F1，F2]，F1，F2为码元信号的最低和最高频率，T的初始值为60，F初始范围为5～12Hz，用Mzt表示M0t和M1t，其中z为下标，z∈{0，1}，t为时间，0≤t≤T，分别令z＝0和1，两次执行步骤e；e、将Mzt随机分成m段，m选取为10～15之间的随机整数值，每段的时间长度为ti，其中i为分段编号，i＝1，2，...，m，ti在满足条件下随机取值，定义Mzt的子信号集Vz＝{vz，1t，vz，2t，...，vz，mt}，从左数第i个子信号为： 其中fi-1，fi为vz，it的起始频率和终止频率，vz，it是扫描时间为ti，频率从fi-1到fi线性变化的扫频信号，这里第一段扫频信号的起始频率f0＝5Hz，第i段扫频信号的终止频率fi在频带范围F中随机取整数值，最后将Vz中的m段子信号首尾相连合并成Mzt；f、判定M0t和M1t之间的独立性，计算M0t和M1t的互相关系数记为： 式中τ为延时，若R01τ＜0.2，则定义M0t和M1t极弱相关，执行步骤g，若R01τ≥0.2则说明M0t和M1t具有一定相关性，令z＝0和1，重复两次执行步骤e，直至R01τ＜0.2；g、对Bj进行调制，得到震源控制信号Pjt，定义Pjt的子信号集Pj＝{pj，1t，pj，2t，...，pj，lt}，其中从左数第x个子信号为： 然后将Pj中的l段子信号首尾相连合并成Pjt，Pjt的时间长度为T′＝l×T，其中“×”表示乘法运算；h、将Pjt输入给电磁式可控震源产生对应的地震波，地震波经地下信道传输再由地震检波器接收，对地震波接收信号进行简单叠加处理压制随机噪声，即震源在同一点多次激发，检波器在同一排列上多次接收，对得到的地震波信号进行叠加得到地震波接收信号Yjt；i、记M1t与Yjt的互相关系数为对R1τ进行阈值检测，记R1τ的最大值为MAX，取阈值A＝0.8×MAX，当x-1.5T≤τ＜x-0.5T时，记此区间内R1τ的最大值为maxx，记接收地震波编码数据为Uj，不妨设Uj的从左数第x位二进制数： j、对Uj进行对应的纠错解码得到解码后二进制数据，再通过查询求救和救援信息码表获得对应的信息；k、评价通讯效果，如果传输100次信息准确接收次数不低于98，则证明码元设计合理，满足该区域矿内应急地下通讯要求，此时M0t和M1t作为有效的二进制码元信号，否则修改二进制码元时间长度T和频带范围F，令T＝T+10，F＝[F1-1，F2+1]，重复步骤d～j，直到得到满足地下通讯要求的码元信号，当发生矿难事故后按照步骤h～j进行地下通讯。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 吉林大学 一种矿用电磁式可控震源低频抗干扰地震波通讯方法

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