一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，由电缆、总线控制装置和终端通信装置组成，总线控制装置包括第一发送单元、第一接收单元、第一信号调制单元、第一信号解调单元、第一扩频单元、第一解扩单元，第一加密单元、第一解密单元、反馈检错单元、第一控制单元和电源；终端通信装置包括第二发送单元、第二接收单元、第二信号调制单元、第二信号解调单元、第二扩频单元、第二解扩单元，第二加密单元、第二解密单元、第二控制单元、阻抗匹配单元、反馈单元和能量接收单元；解决了火工品大规模组网的可靠性、通信速率和信息传输的安全性。适合在数字电子雷管领域中深孔爆破的大规模组网通信和需要高速响应的电火工品网络通信。

【技术实现步骤摘要】
一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统
本专利技术涉及火工品及使用火工品的安全保护
，如数字电子雷管、安全气囊和飞行器姿轨控制系统，具体涉及一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统。
技术介绍
火工品是各种火炸药系统的激励源，它的控制直接决定系统的性能及成败，电子化、网络化的火工品其性能和安全性均发生质的飞跃，是新型火工品的主流。目前，电联接的可编程的数字电子雷管，具有本质安全、方便网络检测和现场编辑爆破参数的优势，能够实现精准爆破。然而，现有的网络系统，采用单端信号通信，信号畸变严重，容易受到干扰，不适应大规模组网或高速传递数据，具体表现在以下方面：1、一些研究在电子雷管上也采用了差分接收和电流环发送，但差分接收线路复杂，简单电流环在网络中信号一致性差等问题，还需进一步改进。2、数字电子雷管的组网需要比较高的效率，网络的阻抗匹配希望能自适应解决。3、数字电子雷管的许多信息在传递中无法重复发送，比如，起爆信息因为有同步要求，其信息是广播形式，对应的节点数量庞大，数百个甚至上万个，不允许出现一个接收错误，单一的循环码差错控制机制无法满足要求。4、数字电子雷管要求用户在使用时必须要具有使用的合法性，非法使用不允许起爆，单一的密码机制在传输中有安全漏洞。5、使用火工品的各种安全气囊可以有效吸收碰撞部位撞击能量，随着保护要求提高，需要采用多个气囊构成的气囊阵列，实现全方位防护。但是，每个安全气囊均需要一对控制线，当需要数十个气囊模块时，众多的控制线会给系统控制带来问题。因此，这类系统需要采用总线方式联接，以方便布线。同时，需要高速的双向信息传输，以满足实时响应的需要。类似的问题也出现在其它需要控制的火工品阵列装置上，如飞行器的姿轨控制系统、各种阵列保护气囊等。6、这类系统还需要高速可靠的下行指令传输，尤其需要终端对接收的信息在受到干扰时有自修复能力。7、在许多需要本质安全防爆的场合，许多终端的空间受限的场合，许多不便使用电池供电的场合，需要高效的能量传递和信息传递复用。8、特别的，在许多场合终端的输入不允许有极性要求，比如数字电子雷管和一些使用环境有本质安全要求，需要远程外挂的设备。因此，研究一种简单可靠无极性能量信息复用的全双工通信系统，显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，该系统只用两根连接线将各个终端无极性联接，构成网络通信系统，既可以实现高可靠的全双工通信及能量传输。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，其特征在于，由电缆、总线控制装置和终端通信装置组成，其中：所述总线控制装置，包括有第一发送单元、第一接收单元、第一信号调制单元、第一信号解调单元、第一扩频单元、第一解扩单元，第一加密单元、第一解密单元、反馈检错单元、第一控制单元和电源；其中：第一控制单元连接有电源，第一控制单元通过第一加密单元依次连接第一扩频单元、第一信号调制单元、第一发送单元，并通过第一发送单元与电缆相连接；第一发送单元还通过第一接收单元依次连接第一信号解调单元、第一解扩单元和第一解密单元，并通过第一解密单元与第一控制单元相连接；第一信号调制单元连接反馈检错单元，第一信号解调单元也与反馈检错单元相连，反馈检错单元与第一控制单元相连接，第一控制单元还与第一信号调制单元相连接；所述终端通信装置，包括有第二发送单元、第二接收单元、第二信号调制单元、第二信号解调单元、第二扩频单元、第二解扩单元，第二加密单元、第二解密单元、第二控制单元、阻抗匹配单元、反馈单元和能量接收单元，其中：电缆与第二接收单元相连接，第二接收单元依次连接第二信号解调单元、第二解扩单元、第二解密单元，并通过第二解密单元与第二控制单元相连接；第二控制单元还通过第二加密单元依次连接第二扩频单元、第二信号调制单元、第二发送单元和能量接收单元，并通过能量接收单元与电缆相连接；第二控制单元还通过匹配单元与能量接收单元相连接；所述第二信号解调单元还通过反馈单元与第二发送单元相连接，反馈单元还与第二控制单元相连接。根据本专利技术，所述电缆是两根并行的任意一种导线。进一步地，在总线控制装置中，所述的第一发送单元是一个H桥或差分驱动器，所述的第一接收单元是任一种电流传感电路。优选的，在终端通信装置中，所述的第二发送单元是一个恒流脉冲发生器，所述的第二接收单元可以是极性识别电路、差分电路等平衡接收电路。优选的，在终端通信装置中所述的阻抗匹配单元，能够根据网络规模自适应调整。优选的，在终端通信装置中，所述的能量接收单元是一个桥式开关电路，能量传递通过极性不断变化的信号能够在能量接收单元中变换成直流电源。优选的，所述第一扩频单元和第二扩频单元均采用前向纠错码方式或信息冗余方式扩频，所述第一解扩单元和第二解扩单元均采用译码或表决方式恢复信息。优选的，所述第一加密单元和第二加密单元采用任何一种密钥对信息加密；所述第一解密单元和第二解密单元采用任何一种密钥对信息解密。优选的，所述第一信号调制单元采用脉宽调制方式以发送“0”和“1”的代码，第二信号解调单元通过对脉宽的识别解调出“0”和“1”的代码；所述第二信号调制单元采用电流环方式发送“0”和“1”的代码，所述第一信号解调单元通过对电流信号识别解调出“0”和“1”的代码。所述第一发送单元发送信息的过程中，第二发送单元同时发送回传信号，每个周期内不同的电流环脉宽表示“0”和“1”的代码。本专利技术的无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，带来的技术创新在于：(1)通过终端通信装置的极性识别电路或差分电路等平衡接收电路和总线控制装置的H桥驱动电路或差分驱动器，实现全平衡方式传输下行信号，通过恒电流脉冲方式传输上行信号，电路结构比一般全平衡方式简单，比一般电流环具有更好的传输特性。(2)网络规模、通信距离、传输速率和信号抗干扰能力，比单端信号方式提高1到2个数量级。(3)上下行信号同时传输机制，使系统全双工通信速率提高近1倍。(4)传输差错复合控制机制，提高了信号传输的信噪比和数据链路的鲁棒性，比单纯一种循环码检错机制通信差错控制能力提高数十倍。(5)通过自适应网络阻抗匹配，提高了网络EMI电磁兼容能力。(6)数据加密机制，保证了网络传输的信息安全性。(7)全周期的能量传输机制，改善了对终端的供电能力。(8)简化的OSI参考模型构建信息架构兼容性好。本专利技术的无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，提高了电火工品网络的网络规模、通信速率、通信可靠性和信息传输的安全性。适合数字雷管领域中深孔大规模爆破网络通信和高速火工品阵列控制。附图说明图1为本专利技术的无极性能量与信息传递复用的网络通信系统的原理结构框图；图2为本专利技术的无极性能量与信息传递复用的网络通信系统的信号图；图3为本专利技术中的信息结构示意图；图4为本专利技术的应用实例框图；图5为本专利技术的总线控制装置程序流程图；图6为本专利技术的终端通信装置程序流程图。其中的标记分别表示：0、总线控制装置，1、电缆，2、终端通信装置；01、第一发送单元，02、第一接收单元，03、第一信号调制单元，04、第一信号解调单元，05、第一扩频单元，06、第一解扩单元，07、第一加密单元，08、第一解密单元，09、反馈检错单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，其特征在于，由电缆(1)、总线控制装置(0)和终端通信装置(2)组成，其中：所述总线控制装置(0)，包括有第一发送单元(01)、第一接收单元(02)、第一信号调制单元(03)、第一信号解调单元(04)、第一扩频单元(05)、第一解扩单元(06)，第一加密单元(07)、第一解密单元(08)、反馈检错单元(09)、第一控制单元(010)和电源(011)；其中：第一控制单元(010)连接有电源(011)，第一控制单元(010)通过第一加密单元(07)依次连接第一扩频单元(05)、第一信号调制单元(03)、第一发送单元(01)，并通过第一发送单元(01)与电缆(1)相连接；第一发送单元(01)还通过第一接收单元(02)依次连接第一信号解调单元(04)、第一解扩单元(06)和第一解密单元(08)，并通过第一解密单元(08)与第一控制单元(010)相连接；第一信号调制单元(03)连接反馈检错单元(09)，第一信号解调单元(04)也与反馈检错单元(09)相连，反馈检错单元(09)与第一控制单元(010)相连接，第一控制单元(010)还与第一信号调制单元(03)相连接；所述终端通信装置(2)，包括有第二发送单元(21)、第二接收单元(22)、第二信号调制单元(23)、第二信号解调单元(24)、第二扩频单元(25)、第二解扩单元(26)，第二加密单元(27)、第二解密单元(28)、第二控制单元(29)、阻抗匹配单元(210)、反馈单元(211)和能量接收单元(212)，其中：电缆(1)与第二接收单元(22)相连接，第二接收单元(22)依次连接第二信号解调单元(24)、第二解扩单元(26)、第二解密单元(28)，并通过第二解密单元(28)与第二控制单元(29)相连接；第二控制单元(29)还通过第二加密单元(27)依次连接第二扩频单元(25)、第二信号调制单元(23)、第二发送单元(21)和能量接收单元(212)，并通过能量接收单元(212)与电缆(1)相连接；第二控制单元(29)还通过匹配单元(210)与能量接收单元(212)相连接；所述第二信号解调单元(24)还通过反馈单元(211)与第二发送单元(21)相连接，反馈单元(211)还与第二控制单元(29)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种无极性能量与信息传递复用的网络通信系统，其特征在于，由电缆(1)、总线控制装置(0)和终端通信装置(2)组成，其中：所述总线控制装置(0)，包括有第一发送单元(01)、第一接收单元(02)、第一信号调制单元(03)、第一信号解调单元(04)、第一扩频单元(05)、第一解扩单元(06)，第一加密单元(07)、第一解密单元(08)、反馈检错单元(09)、第一控制单元(010)和电源(011)；其中：第一控制单元(010)连接有电源(011)，第一控制单元(010)通过第一加密单元(07)依次连接第一扩频单元(05)、第一信号调制单元(03)、第一发送单元(01)，并通过第一发送单元(01)与电缆(1)相连接；第一发送单元(01)还通过第一接收单元(02)依次连接第一信号解调单元(04)、第一解扩单元(06)和第一解密单元(08)，并通过第一解密单元(08)与第一控制单元(010)相连接；第一信号调制单元(03)连接反馈检错单元(09)，第一信号解调单元(04)也与反馈检错单元(09)相连，反馈检错单元(09)与第一控制单元(010)相连接，第一控制单元(010)还与第一信号调制单元(03)相连接；所述终端通信装置(2)，包括有第二发送单元(21)、第二接收单元(22)、第二信号调制单元(23)、第二信号解调单元(24)、第二扩频单元(25)、第二解扩单元(26)，第二加密单元(27)、第二解密单元(28)、第二控制单元(29)、阻抗匹配单元(210)、反馈单元(211)和能量接收单元(212)，其中：电缆(1)与第二接收单元(22)相连接，第二接收单元(22)依次连接第二信号解调单元(24)、第二解扩单元(26)、第二解密单元(28)，并通过第二解密单元(28)与第二控制单元(29)相连接；第二控制单元(29)还通过第二加密单元(27)依次连接第二扩频单元(25)、第二信号调制单元(23)、第二发送单元(21)和能量接收单元(212)，并通过能量接收单元(212)与电缆(1)相连接；第二控制单元(29)还通过匹配单元(210)与能量接收单元(212)相连接；所述第二信号解调单元(24)还通过反馈单元(211)与第二发送单元(21)相连接，反馈单元(211)还与第二控制单元(29)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金生，吴勇，杨阳，
申请(专利权)人：西安朗山电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61