矿井无线透地通信中语音信号压缩的研究

针对矿井无线传输信道信号传输损耗大、传输距离短、传输信道窄、噪声干扰大、传输能力有限、语音信号信噪比低的特点,通过对井下透地传输中语音信号和噪声的分析,基于语音压缩技术提出了一种用于矿井无线透地通信中语音信号压缩的模型。并采用实时通信系统的动态仿真软件Systemview对压缩方案模型进行仿真,验证了压缩方案的可行性。测试结果表明:当语音信号频率在800~3000Hz范围内,抽样频率是4~6倍的最大频率语音信号时,压缩方案基本可以满足设计要求。     

矿井低频无线语音通信方案的设计与实现

分析了矿井电磁波传输特性及矿井电磁波传输媒质特性,提出了矿井低频无线语音通信频率选择方案,分析计算出矿井透地通信最佳通信频率;提出了高压缩率语音处理方案,并对方案进行了硬件设计与实现。实验表明:该设计能较好地实现矿井深度400 m及以上的深井语音通信,基本满足矿井上下无线语音通信要求。     

矿井无线透地通信中语音压缩技术探讨

针对矿井透地无线通信中语音传输存在的噪声干扰大、传输信道窄、实际传输距离有限等特点,通过比较现阶段的语音压缩技术,提出增量调制(delta modulation,DM)及其改进方案自适应增量调制(adaptive delta modulation,ADM)不适宜作为透地无线通信语音压缩的压缩编码方案;语音压缩感知(Compressed Sensing)作为一种新近提出的压缩编码方案,能够以远低于奈奎斯特采样速率采样压缩信号,虽然语音重建质量有限,编码复杂,技术难度高,目前不适宜作为透地无线通信语音压缩编码的方案,但是可能成为未来无线通信压缩技术;码激励线性预测CELP(Code Excited Linear Prediction coding)比较适合作为透地无线通信语音压缩编码方案。     

基于超导量子干涉仪的便携式透地通信系统研究

矿井透地通信被认为是矿井灾害时最可靠、最灵活的通信手段,而SQUID在实现矿井透地通信方面具有优越性。根据SQUID的应用特点,研究和设计了基于SQUID的便携式透地语音通信系统;分析了低频信号矿井环境下的透地传播理论,建立了系统磁通密度和信号幅度与渗透深度间的关系,最后进行了仿真实验,仿真表明系统选用4 kHz中心频率调制的正弦波、用QAM16作为编码协议、以2000 bit/s的速率传送,在65 m深处得到的磁场功率谱散布不大,证明了系统的可行性。     

矿井透地信息通信系统调制技术

随着通信技术的发展,矿井透地无线数字通信技术得到迅速发展。透地通信技术在抢险救灾等应急通信中十分有效,但是由于地质条件复杂有时语音通信会受到限制,实践证明短信通信会获得更远的传输距离,传递更准确的信息。采用软件无线电的设计思想,使用直接序列扩频、BPSK调制解调、分组码编码等技术,通过DSP编程来设计并实现了信令和短信息通信。     

基于扩频技术的矿井透地通信系统研究

在用信息论的基本原理对透地通信进行分析的基础上,提出采用扩频技术是解决透地通信接收信号微弱问题的有效方法,并设计了透地扩频通信的技术方案,最后通过仿真证明了方案的可靠性。     

矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输

相比于地面无线信道,矿井巷道无线信道多径衰落更加严重,严重影响了煤矿井下无线通信系统的性能。高效综合地利用煤矿井下通信系统的空间、时间和频率等各种资源,可以使煤矿井下无线通信系统的无线覆盖性能、容量和速率等得到显著地提高。在煤矿井下无线传输信道与带状受限空间结构的条件下,提出了在上行链路中采用协作分集的多载波码分多址(MC-CDMA)无线传输方案。设计了方案的时频编码协作协议,推导了方案的信道容量公式,并对误比特率进行了蒙特卡洛仿真。理论分析和仿真结果表明,采用所提出的矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输方案和时频编码协作协议,通过信道状况较好与较差用户间的协作,显著提高了系统中信道状况较差用户的信道容量和误码率性能,从而增强了井下无线通信系统信道容量的鲁棒性和通信的可靠性,使井下无线通信系统的性能得到显著改善。     

射频无线识别技术在矿山生产调度和安全管理中的应用

由于矿山井下环境的特殊性和复杂性，矿山企业的生产及安全管理较其他行业相比具有一定的难度。由于历史原因，目前矿井生产中使用的各种监测、监控与通信系统各自为政，造成通信线路重复投资与建设，系统维护量大，整体可靠性差，维修困难；此外，信息不能综合利用，难以从系统工程的整体角度对矿山生产进行统一的自动化调度管理。因此根据矿山井下生产和安全实际情况，需要一一种集井下无线语音通信、视频通信、人员及设备定位、环境监测、设备控制和生产管理等功能于一体的生产和安全管理系统。目前，国外矿井使用较多的是透地通信、泄漏通信和感应通信等系统，相比较而言采用射频无线识别技术来实现语音通讯功能、数据传输功能、人机定位功能以及视频传输功能的泄露通信系统以其投资少、功能强、集成度高、故障率低、维护方便等特点体现出其较为优越的实用性。     

无线透地通信协同式磁性天线模型的研究

针对矿井下单个磁性天线在无线透地通信系统中传输效率低、信号强度弱的不足,基于FEKO建立了甚低频透地通信协同式天线分布模型。从磁场分布和分析结果来看,协同式天线模型相比较单一天线模型产生了较大的磁场强度,改变2个天线之间的间距以及天线摆放角度对磁场强度也有着重要影响。此模型可有效提高信号传输强度与效率,满足透地通信对于信号传输的要求。     

一种新型井下LED矿工灯无线对讲系统发射端设计

针对矿井下噪声带来的语音交流困扰和各种设备的电磁干扰,设计出一种基于标准1W LED矿工灯的无线对讲系统。由于系统要兼具照明和通信,在发射端设计了具有切换功能的照明调制驱动电路。通过对系统照明和通信性能的仿真分析,在满足标准照度和保证通信误码率10-6条件下,可实现井下照明和通信双重功能。