本发明涉及通信领域，特别是涉及一种石油管道内机器人的通讯方法及系统。
背景技术：
机器人在石油管道内的运动的位置确定，需要在管道上面控制操作机器人，在管道在未挖开情况下，地面人员通过通讯装置和机器人无线通讯，以便操作控制机器人，完成检测和操作处理任务，以实现管道内机器人和地面通讯装置相互通信。目前传统石油、天然气管道采用铁材料，管道壁厚一般在10mm-20mm左右，管道直径一般在325mm-1219mm埋深在2米左右，由于铁材料管道和土壤对高频通讯信号有屏蔽作用，是不能通过使用传统的通讯方法进行通讯，因此，利用机器人完成石油管道检测和操作处理任务，必须建立管道内机器人和地面通讯装置相互通信。
目前现有技术在建立石油管道内外通讯，并不能建立数据通讯，只能定位使用，传统通讯方式是采用一种具有固定频率的发射机和接收机，配套使用，具体是将发射机放在管道内，接收机在管道外，接收一个固定频率信号。发射固定频率信号的发射机采用了一种发射电磁信号，这个电磁信号发射方法不同于传统无线理论方法，采用了发射一个超低频率的电磁信号，电磁信号在周围生产磁场，可以穿透石油管道，在管道外的接收机就可以收到这个电磁信号。来确定管道内仪器位置。但是，这种方法不能传输具体数据，只能判断有没有信号，比如你可以听见一个人在喊叫，但是你不知道他在喊叫什么，这个定位接收机也是一样，不能具体确定发射信号的是什么数据，且由于电磁发射信号穿过管道后衰减太大，接收机只能收到极微小信号，不得不采用放大器将这个极微小信号放大到可以识别程度，但是放大到一定程度的同时就会引起干扰，这个干扰会影响信号接收成误判，所以需要利用滤波器将外面的干扰信号去掉，比如说50hz的工频信号以及人体的信号等。即：接收到发射信号后也不能确定是数据“1”，还是数据“0”。
随着科技的发展，一般会采用数字滤波器，(采用模拟滤波器效果差)，数字滤波器接收一个固定频率时，如果想完成清除干扰，就必须采用带通方式，接收一个和发射频率匹配的极窄的频率信号；当采用数字带通滤波器时，就会生产放大器信号的滞后现象，滞后现象就会将接收到的一个正弦波信号，变成多个正弦波信号，所以如果利用一个单片机分析时，不能分清除哪一个是原来信号，只能判断是否有无信号。
其次，如果射发机发射一个固定的频率，发射信号为高电平“1”，不发射信号为低电平“0”，接收机在接收高电平后，再接收低电平时，会出现出现阻尼现象，而阻尼现象会影响一个低电平起始的判断；接收机接收低电平后再接收高电平会发生干扰现象。如果采用摩尔斯码方式发射是可以接收到信号数据的。但是数据的波特率太慢了，不能满足一个传感器采集到的数据传输需要。目前这种方法只能简单操作使用和作为管道监控通过点使用。接收机电路的频率响应速度是达不到的要求，因此，接收机电路是很难判断发射信号电平的高低，发射信号接收精度低。
最后，机器人在移动过程中连续发射信号与外界进行通讯时，由于发射信号时，接收信号和发射信号电路相邻，这样就会出现放大器饱和现象，而放大器在饱和状态是不能接收信号的，机器人在移动时或者发射信号是不能接收数据信号的；若机器人在移动过程中采用间隔发射方式发射信号，由于机器人在管道里移动时，干扰非常大，可以有各种振动频率发生，接收数据困难，因此，机器人在移动过程中采用间隔发射方式发射信号，也只能可以接收一个通过信号标志，但是不能分辨出具体数据；如果采用同时发射两种频率的通讯方式，就需要制作两组线圈和两套发射接收电路，由于在管道内部空间比较小，制作有困难。但这种方法在管道内外接放大器接收信号足够大时，会出现互为饱和现象，显然也不是可行的方法。
综上，现有技术中石油管道内的机器人与外界的通讯方法，只能够通过接收发射信号对管内机器人进行定位，而无法精确确定机器人所发射信号的电平。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种石油管道内机器人的通讯方法及系统，已解决现有技术中无法精确确定机器人所发射信号的电平的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种石油管道内机器人的通讯方法，包括：
获取石油管道内机器人的当前状态；所述当前状态包括停止状态以及移动状态；
当所述当前状态为停止状态时，确定以间隔发射信号方式向外界发射间隔固定信号；
根据所述间隔固定信号确定所述机器人的当前位置；
根据所述当前位置确定接收线圈位置；
当所述间隔发射信号方式不发射所述间隔固定信号时，在所述接收线圈位置处接收外界连续数据信号具有的不同频率信号；且发射所述间隔固定信号后延时打开接收线圈，接收所述连续数据信号时关闭发射供电电源；
将所述连续数据信号转换成不同幅度信号的频率信号；
根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平；所述电平包括高幅度电平和低幅度电平；所述高幅度电平为第一正弦波，由数据“1”表示，每3个第一正弦波代表数据“1”的一个比特位；所述低幅度电平为第二正弦波，由数据“0”表示，每2个第二正弦波代表数据“0”的一个比特位；
当所述当前状态为移动状态时，确定以连续发射信号方式向外界发射连续固定信号。
可选的，所述根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平，具体包括：
获取所述频率信号的正弦波信号；
根据所述正弦波信号确定所述连续数据信号的电平。
可选的，所述根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平，具体包括：
获取第一正弦波信号幅度以及第二正弦波信号幅度；所述连续数据信号包括第一正弦波信号以及第二正弦波信号，第一正弦波信号幅度为第一正弦波信号的幅度，第二正弦波信号幅度为第二正弦波信号的幅度；
判断所述第一正弦波信号幅度是否大于所述第二正弦波信号幅度，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述第一正弦波信号幅度大于所述第二正弦波信号幅度，确定第一正弦波信号为高幅度电平，所述第二正弦波信号为低幅度电平。
可选的，所述根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平，具体包括：
将所述正弦波信号转换为方波信号；
获取所述方波信号的方波宽度；
判断所述方波宽度是否大于方波宽度阈值，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示为所述方波宽度大于所述方波宽度阈值，确定所述连续数据信号的电平为低幅度电平；
若所述第二判断结果表示为所述方波宽度不大于所述方波宽度阈值，确定所述所述连续数据信号的电平为高幅度电平。
可选的，所述根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平，具体包括：
获取所述高幅度电平的频率、幅度以及个数；
获取所述低幅度电平的频率、幅度以及个数；
根据所述所述高幅度电平的频率、幅度、个数以及获取所述低幅度电平的频率、幅度、个数确定确定所述连续数据信号的电平。
一种石油管道内机器人的通讯系统，包括：
当前状态获取模块，用于获取石油管道内机器人的当前状态；所述当前状态包括停止状态以及移动状态；
间隔固定信号发射模块，用于当所述当前状态为停止状态时，确定以间隔发射信号方式向外界发射间隔固定信号；
当前位置确定模块，用于根据所述间隔固定信号确定所述机器人的当前位置；
接收线圈位置确定模块，用于根据所述当前位置确定接收线圈位置；
连续数据信号接收模块，用于当所述间隔发射信号方式不发射所述间隔固定信号时，在所述接收线圈位置处接收外界连续数据信号具有的不同频率信号；且发射所述间隔固定信号后延时打开接收线圈，接收所述连续数据信号时关闭发射供电电源；
接收频率信号转换模块，用于将所述连续数据信号转换成不同幅度信号的频率信号；
电平确定模块，用于根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平；所述电平包括高幅度电平和低幅度电平；所述高幅度电平为第一正弦波，由数据“1”表示，每3个第一正弦波代表数据“1”的一个比特位；所述低幅度电平为第二正弦波，由数据“0”表示，每2个第二正弦波代表数据“0”的一个比特位；
连续固定信号发射模块，用于当所述当前状态为移动状态时，确定以连续发射信号方式向外界发射连续固定信号。
可选的，所述电平确定模块具体包括：
正弦波信号获取单元，用于获取所述频率信号的正弦波信号；
电平第一确定单元，用于根据所述正弦波信号确定所述连续数据信号的电平。
可选的，所述电平确定模块具体包括：
幅度获取单元，用于获取第一正弦波信号幅度以及第二正弦波信号幅度；所述连续数据信号包括第一正弦波信号以及第二正弦波信号，第一正弦波信号幅度为第一正弦波信号的幅度，第二正弦波信号幅度为第二正弦波信号的幅度；
第一判断单元，用于判断所述第一正弦波信号幅度是否大于所述第二正弦波信号幅度，得到第一判断结果；
电平第二确定单元，用于若所述第一判断结果表示为所述第一正弦波信号幅度大于所述第二正弦波信号幅度，确定第一正弦波信号为高幅度电平，所述第二正弦波信号为低幅度电平。
可选的，所述电平确定模块具体包括：
转换单元，用于将所述正弦波信号转换为方波信号；
方波宽度获取单元，用于获取所述方波信号的方波宽度；
第二判断单元，用于判断所述方波宽度是否大于方波宽度阈值，得到第二判断结果；
低幅度电平确定单元，用于若所述第二判断结果表示为所述方波宽度大于所述方波宽度阈值，确定所述连续数据信号的电平为低幅度电平；
高幅度电平确定单元，用于若所述第二判断结果表示为所述方波宽度不大于所述方波宽度阈值，确定所述所述连续数据信号的电平为高幅度电平。
可选的，所述电平确定模块具体包括：
高幅度电平参数获取单元，用于获取所述高幅度电平的频率、幅度以及个数；
低幅度电平参数获取单元，用于获取所述低幅度电平的频率、幅度以及个数；
电平第三确定单元，用于根据所述所述高幅度电平的频率、幅度、个数以及获取所述低幅度电平的频率、幅度、个数确定确定所述连续数据信号的电平。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种石油管道内机器人的通讯方法及系统，通过根据石油管道内机器人的当前状态，确定机器人发射信号的发射方式，通过不同的发射方式对所述机器人进行定位并将连续数据信号转换成不同的频率信号，根据频率信号以确定发射信号的电平，避免发生阻尼现象或干扰现象，从而精确确定机器人所发射信号的电平为数据“1”或数据“0”；且本发明通过控制接收线圈的开始时间，降低了信号干扰问题，提高了信号接收的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的石油管道内机器人的通讯方法流程图；
图2为本发明所提供的石油管道内机器人发射信号及接收信号的整体电路图；
图3为本发明所提供的石油管道内机器人的通讯系统结构图；
图4为本发明所提供的管内机器人接收到正弦波波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种石油管道内机器人的通讯方法及系统，能够准确识别出发射传输数据信号为数据“1”或数据“0”。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的石油管道内机器人的通讯方法流程图，如图1所示，一种石油管道内机器人的通讯方法，包括：
步骤101：获取石油管道内机器人的当前状态；所述当前状态包括停止状态以及移动状态。
步骤102：当所述当前状态为停止状态时，确定以间隔发射信号方式向外界发射间隔固定信号。
步骤103：根据所述间隔固定信号确定所述机器人的当前位置。
步骤104：根据所述当前位置确定接收线圈位置。
步骤105：当所述间隔发射信号方式不发射间隔固定信号时，在所述接收线圈位置处接收外界连续数据信号具有的不同频率信号；且发射间隔固定信号后延时打开接收线圈，接收连续数据信号时关闭发射供电电源。
在实际应用中，设置一个抗干扰电路，利用振动传感器进行测量，当机器人移动时发射一个固定频率，当机器人停止时发射间隔信号，并且在发射信号提前将接收线圈短路，在发射结束后延时打开接收线圈，防止接收线圈内部没有原来的发射信号，由于若存在原来的残存信号，就无法接收信号，且残存信号在相对长的时间内都不会消除，因此必须采用当有发射信号时就不接收信号；且在接收信号时关断发射供电电源，避免发射供电电源电路和接收信号电路相邻会对接收信号有干扰。
“当所述间隔发射信号方式不发射间隔固定信号时”为当前间隔发射方式在所正常工作状态的不发射信号间隔期间；即：在间隔发射方式时，有时有信号，有时无信号，就在这个无信号时建立通信联系。这时管道外发射的是发射给管道内机器人的是通过方波转换的2种频率信号。管道内收到这个一组连续数据信号后，向管道外操作系统发射同样一组连续数据信号。由此建立通信联系。在所述接收线圈位置处接收外界连续数据信号具有的不同频率信号。
步骤106：将所述连续数据信号转换成不同幅度的频率信号。
管道内外的接收信号部分，将收到的不同频率信号，转换成不同幅度信号，将所述连续数据信号转换成不同幅度信号的频率信号。
步骤107：根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平；所述电平包括高幅度电平和低幅度电平。
所述步骤107具体包括：获取所述频率信号的正弦波信号个数；判断所述正弦波信号个数是等于3，若是，确定所述连续数据信号的电平为数据“1”；若否，确定所述连续数据信号的电平为数据“0。
步骤108：当所述当前状态为移动状态时，确定以连续发射信号方式向外界发射连续固定信号。
在实际应用中，如图2所示，其中，虚线框内的电路为机器人用于发射信号的发射电路，剩余实线框内的电路为机器人用于接收信号的接收电路，将所述连续数据信号转换成不同频率信号的频率信号的工作方式为：
中央处理器(centralprocessingunit，cpu)4脚p1.0输出连接发射机控制电路中12f508脚7输入端，发射机cpu4脚p0.1输出连接发射机控制电路中12f508脚6输入端。其中，电路中cpu的型号为80c51f410。
当12f508脚7为高电平、6脚为低电平时，12f508脚2连续发射一个固定频率23hz信号。当12f508脚7低电平时、6脚高电平时，12f508脚2输出间隔发射23hz信号，当12f508脚7、6脚输入信号低电平时，就停止发射信号为接收数据状态，当12f508脚7、6脚输入信号高电平时，就发射数据信号，发射的数据信号由cpu4脚p1.2输出，发射输出的数据信号为7.66波特率，连接12f508脚5输入端，12f508将这个7.66波特率的数据传输信号，通过软件转变成两不通频率后，由12f508脚2输出连接max9768的输入端，max9768通过连接发射线圈的输入端，将信号发射出去。
获取所述正弦波高、低幅度电平的个数以及所述电平幅度和的电平宽度；利用上面的3个参数综合判断如下
判断所述高幅度电平的个数是否等于3，确定数据是“1”还是“0”。
若为所述正弦波高幅度电平的个数等于3，同时判断当前信号宽度，和上一个组正弦波的次数、幅度、宽度，确定所述连续数据信号的是数据“1”。
若所述正弦波高幅度电平的个数不等于3，判断所述正弦波低幅度电平的个数是否等于2，同时判断当前信号宽度，和上一个组正弦波的次数、幅度、宽度(周期)。综合判断得到，可以完成纠正前面误码。
若所述正弦波低幅度电平的个数等于2，时间宽度大于高幅度电平幅度宽度，正弦波幅度小于高幅度电平幅度，确定所述当前连续数据信号的数据是“0”，前面连续数据信号是数据如果满足这个条件就是“0”不满足这个条件就是“1”。上面条件如果两个以上条件就可以判断是数据“1”“0”。因此可以完成纠错误码处理，每一个传输信号数据“1”都是由3个正弦波高幅度电平组成。并通过发射电路发射出去。在接收端如果接收的信号不是3个高幅度正弦波。接收高幅度电平应该等于3。当接收正弦波高幅度电平的个数不等于3时。就需要作纠错误处理。如果两个以上条件就可以判断是数据“1”或数据“0”。
对一个连续的同步数据帧的信号传输解码过程，是通过分析正弦波次数，幅度和频率。在3个要素来确定的。是单片机连续分析过程。每个帧一共有8个比特位，可以全部为数据“1”或者全部为数据“0”。
如图2所示，cpu8将采集的传感器数据由pu8脚p1.0输出端连接cpu4脚p0.0输入端，传输采集信号，cpu4通过软件将传输的采集数据变成为波特率7.66hz信号，发送给单片机，然后通过单片机12f508在将这个信号变成发“1”是23hz为3震荡周期，发“0”是15.33hz.为2个震荡周期。
在实际应用中，本发明利用了当机器人在管道内移动时发射一个连续固定频率信号，利用原来的定位接收机在管道外跟踪监控，当这个管道内机器人移动停止时，就开始发射间隔信号，然后通过定位接收机完成定位。
管道内部机器人具有发射信号功能和发射数据功能，具有一个能够接收数据的接收器，这个接收器能够将接收管道外部数据信号，通过软件解码方式，将这个数据信号，转变成具体数据。执行对机器人的操作和采集数据等。
管道外是机器人的操作控制系统，这个操作控制系统，是在利用原来的定位接收机完成机器人定位以后，调整管道外的通讯控制设备到距离管道内机器人为最近位置，完成建立数据通讯模式。这个管道外部机器人控制系统，除了有一个计算机控制系统外，同时具备和管道内部机器人相同的收发功能。
机器人发射机数据的信号时，是发射一个7.66波特率的数据传输信号，在将这个数据信号转变成2个频率信号，在发数据“1”时发射3个正弦波信号，这个正弦波的频率是23hz，在发数据“0”时发2个正弦波信号，这个正弦波的频率是15.33hz，这样发射的目的是为了在接收这个数据信号时能够区分出来数据的幅度和频率；其中，数据“1”为高幅度电平，数据“2”为低幅度电平。
所述步骤106具体包括：获取所述正弦波信号的正弦波信号幅度；判断所述正弦波信号幅度是否大于正弦波信号幅度阈值，若是，确定所述连续数据信号的电平为高幅度电平；若否，确定所述连续数据信号的电平为数据“0”。
如图2所示，谐振电容11连接接收线圈两端，连接模拟开关输出端的13和14，连接放大器12的输入端3脚。这个谐振电容电容的调整，在23hz左右线圈q值，要高于在15.33hz左右的线圈q值，这个两信号的比例的调整是能够分辩幅度一定大小。
在实际应用中，在机器人接收电路中，采用了一个接收线圈谐振电容，谐振电容的选择在接收23hz正弦波信号时，谐振电容耦合出的信号幅度要高于15.33hz正弦波信号的幅度，这样就可以通过单片机软件分析出发射数据，判断哪个是“1或“0”，完成发射信号的幅度分离操作。
所述步骤106具体包括：将所述正弦波信号转换为方波信号；获取所述方波信号的方波宽度；判断所述方波宽度是否大于方波宽度阈值，若是，确定所述连续数据信号的数据为“0”；若否，确定所述所述连续数据信号为“1”。
如图2所示，滤波器15a脚8输出连接比较器脚2输入端，比较器脚8输出端连接单片机的脚p1.7输入端，将两个正弦波变成方波。
滤波器15a脚8输出连接cpu8脚p1.1输入，作用是通过软件分析幅度大小，确定数据高低幅度电平，比较器16输出连接cpu8脚p1.7输入脚通过软件分析将采集数据频率，确定数据高低幅度电平，将两个参数综合分析，确定数据高低幅度电平。
cpu8脚p1.7输入端连接振动传感器输出端(同时也是接收线圈的输出端)，当传感器有无振动信号时，由cpu4向单片机发控制命令，转变发射方式，cpu4脚p0.7输出端连接电源2596脚5输入端。当间隔发射时将控制电源关闭，发射机cpu4脚p0.2输出端连接模拟开关的11、10、9、脚输入端。模拟开关13、14输出端连接(开关组10，)是接收机线圈输入两端，模拟开关15、1输出端脚连接(开关组14)是放大器13输出和地。
在实际应用中，利用单片机软件分析出发射数据的频率，这个正弦波频率信号通过一个比较器，将正弦波转变成一个方波；单片机通过软件可以分析出这个方波的宽度，由此判断哪个是“1”或“0”，完成信号的频率分离操作。
同时通过单片机分析每个“1和“0”的次数，这样通过单片机通过对上面3个方面的综合分析，通过软件滤波方法，判断出一个同步的发射数据信号，相当于一个数据解码器。本发明将调频、调幅及发射次数3种方法同时分析应用，能够更精确的确定发射信号的电平为数据“1”或数据“0”。
如图2所示，本发明通过单片机发射频率为7.66hz的发射信号，在通过单片机转变成发射两种频率时低为15.33hz，发送高幅度电平时23hz间，这个2组信号通过接收线圈后，在通过连接到放大器，连接低通滤波器，连接到比较器，通过比较器输出一个方波，该方波所连接的单片机具体接收方法为在解码时，是采用设置单片机信号上沿为触发方式，判断发生上升沿事件后，打开定时器开始采样，判断电平是否为高幅度电平，若是，高电寄存器加一次，若否，返回。延时时，判断是否为高幅度电平，若是高电寄存器再加一次，若否，返回，连续3次判断后，均判断为高幅度电平不是低幅度电平，设置单片机信号下降沿为触发方式。判断是否是低幅度电平连续3次判断后，均判断为低幅度电平不是为高幅度电平，然后和同一时间采集的正弦波幅度比较这个正弦波幅度高的对应高幅度电平，正弦波幅度低的对应低幅度电平，由于单片机采集比较处理数据时间很快。这个2个频率的方波很宽。周期相对很长。单片机响应时间完全能够满足数据处理的需要。可以同时处理分析采集幅度比较分析和频率比较分析，确定数据是“1”还是“0”。
本发明管道内机器人采用3种发射信号方式，第1种连续发射方式：当管道内机器人在管道内移动时，利用判断传感器采集到的信号自动开始连续发射信号，然后通过定位接收机在管道外跟踪，一般采取在管道上方设置监控点的方法。这个接收机已经是我公司成熟产品；第2种间隔发射方式：当管道内机器人在管道内停止时，传感器无信号，开始发射间隔信号，当有间隔发射方式发射信号时，利用定位接收机完成对机器人的精确定位；第3种数据发射方式：当间隔发射方式不发射信号时，可以接收管道外机器人发射信号，管道内外建立通信数据半双工联系，同时关闭间隔发射方式，在完成对机器人的数据操作后恢复间隔发射方式和连续发射方式。
采用连续发射信号方式的原因为：1)定位接收机电路滤波器更容易接受到一个连续的放大信号，2)在管道上方的监控点没有漏收信号现象，(如果采用间隔发射有可能漏收信号)。
采用间隔发射信号方式是在机器人停止移动时开始，是因为连续发射时，管道内机器人的接收机电路不能收到外面信号，这个接收机线圈和发射机线圈绕在同一个合金管，当发射信号时如果同时接收信号，这个接收机的放大器就在饱和状态，根本无法接收信号，进一步说，即使是2套电路，两个收发电路是要达到相当一定距离才能保证放大器不饱和，还必须是不同频率才能收到；因此，采用了间隔发射信号方式，机器人在管道内移动时振动非常大，利用一种压力薄膜振动传感器，该传感器对于振动信号有高的灵敏度和很好的机械强度。当机器人移动时就发连续信号，当停止就发间隔信号，这样就在间隔发射信号时可以定位机器人具体位置，间隔不发射信号时建立发射数据通信联系；接收机在发射管道数据时是不能完成定位的，这个接收数据接收信号效果，只能在比较近的距离通信数据。因为使用接收机数字带通滤波器有滞后现象，使用模拟电路滤波器效果不理想，都不能作为数据通信使用，所以采用了通过间隔发射信号，先利用定位接收机机器人准确位置，然后将管道外机器人发送接收线圈尽量靠近管道内机器人通信。
上述简单说明管道内机器人工作的过程是：在管道内移动时振动传感器有信号输出，这时发射机发射连续的23hz，目的是通过管道外定位接收机跟踪机器人，在机器人停止移动后，开始发间接23hz信号，这个间隔信号的目的就是为了能够在管道外定位机器人位置，又能够接收管道外面数据功能信号信号，在这个间隔周期内不发射信号时，才可以接收信号，数据收发状态时，只能收发控制采集数据，一般不能作为完成定位使用，数据信号接收效果要远小于连续发射信号和间隔发射信号。在完成机器人的定位后才可以在管道外选择距离最近距离和管道内机器人建立通信联系，因此，本发明建立3种发射方式能够满足产品在实际当中应用。
本发明硬件发射信号电路设计，采用一个单片机80c51f410发射端连发7.66波特率的方波数据传输信号，然后将这个连续方波信号转变需要的2种不同频率，这个同步通信信号的数据“0”频率是15.33hz，这个同步通信信号的数据“1”频率是23hz，虽然高低幅度电平数据频率不同，但是高低数据每一位的宽度相同，组成一个具有特别编码的同步通讯帧信号，然后在将这个同步通讯帧信号变成一个正弦的功率信号发射出来。本发明硬件发射数据信号就输出不同频率一个相同宽度比特信号。这个信号特点是它的低幅度电平是15.33hz，高幅度电平是23hz，在发射7.66hz波特率数据传输信号时，每比特一共发射2个周期，在发射7.66hz波特率数据传输信号时每比特发射3个周期。和普通同步通讯帧信号方式不同。
由于机器人在管道内发射电路线圈和接收线圈电路共同使用一个合金管，并且发射方式和接收方式的变换，会增加信号干扰，如何消除干扰是能够建立通信的保证。
本发明机器人有收发两种电路设计，通信方式只能是半双工方式。在发射信号时，发射机和接收机采用同一个合金管，在合金管上饶制的发射线圈，这个线圈阻值一般在20欧姆左右，在合金管上饶制的接收线圈线圈阻值一般在1.5k欧姆左右，发射信号时必须关闭接收天线信号，通过控制模拟开关接收天线信号两端短路，经过延时后然后打开发射机供电电源；发射停止要先关断电源，延时后才能打开接收天线信号两端短路点，原因是管道内发射机发射信号时这个管道内接收天线同时收到信号，当停止信号发射后，这个接收天线线圈相当于一个电感，还有残留信号，不能马上接收信号，所以在发射前必须将接收天线信号两端短路，发射信号结束后还要延时打开，才能没有干扰信号进入接收线圈。如果发射时接收天线没有短路就相当于收到一个很大的信号，接收天线相当于一个电感，这个电感中的信号会在很长的时间内不能泄放掉，在间隔发射时不发射信号期间时线圈内部的仍然有残留信号。会严重影响接收信号。所以必须在发射信号前将接收线圈两端短路，并且在发射结束后延时打开天线短路，延时打开天线线圈的原因是线圈内有残留信号，关闭后还有微小信号，需要延时才能消除。
要将放大器信号输出对地短路，原因是当接收线圈短路后，发射线圈发射时接收线圈尽管在短路状态，并不能完全消除发射机所发射的信号，还有微小信号，这个微小信号，会影响接收机电路对接收信号的判断，有可能造成混淆，因此，需要延时以后再打开；上面操作可以利用模拟开关实现。
此外，发射信号时需要关断电源，这样才能清除干扰信号，利用模拟开关不能解决，采用电源2596在发射信号时打开，接收信号时关断电源，电源控制信号和模拟开关信号由一个单片机控制。解决了干扰地面的通讯装置，采用了大功率发射机和长型高灵敏度接收天线，使得管道机器人更容易接受到发射信号。地面通讯装置通过这个长型高灵敏度接收天线，信号接收效果大大提高。
单片机12f508在收到另一个单片机80c51f410的发送的数据和控制命令后，一共有4种发射数据方式，分别是连续、间隔、数据、停止、12f508输出连接max9768的控制信号输入端。max9768的信号输出端连接合金管线圈及电容发射出来。
硬件信号接收部分端采用硬件电路配合和单片机接收方式，利用软件对信号分析。采用一种通讯解码方式。这个特别同步通讯帧信号是通过软件编程选择一个不同于普通同步通讯帧解码方式，这个编码基本设计思想是将数据高低幅度电平从两个方面分离，第一从信号幅度分离，信号幅度分离采用了谐振电容，线圈谐振电容的调整值在23hz时接近最大q值，在15.33hz是合适q值。这样就将幅度分离开。23hz接收幅度高于15.33hz接收幅度，然后通过单片机分析比较这个信号是高幅度电平数据还是低幅度电平数据。
接收信号时，合金管上绕制线圈生产出的接收信号，通过放大电路、滤波电路等、到单片机，单片机通过分析采集信号确定信号是高幅度电平、低幅度电平，是判断在单位时间内通过的高、低幅度电平次数，来确定是否是高电低平位。这里最重要是在硬件上的幅度分离和频率分离，发射上是通过一个特别的通讯发射方式，以排除通讯中的干扰数据误码，实现建立管道机器人和地面装置通讯方式。
图3为本发明所提供的石油管道内机器人和管道外的机器人操作的通讯系统结构图，管道电路内外的原理基本相同。如图3所示，一种石油管道内机器人的通讯系统，包括：
当前状态获取模块301，用于获取石油管道内机器人的当前状态；所述当前状态包括停止状态以及移动状态。
间隔固定信号发射模块302，用于当所述当前状态为停止状态时，确定以间隔发射信号方式向外界发射间隔固定信号。
当前位置确定模块303，用于根据所述间隔固定信号确定所述机器人的当前位置；
接收线圈位置确定模块304，用于根据所述当前位置确定接收线圈位置；
连续数据信号接收模块305，用于当所述间隔发射信号方式不发射间隔固定信号时，在所述接收线圈位置处接收外界连续数据信号具有的不同频率信号；且发射间隔固定信号后延时打开接收线圈，接收连续数据信号时关闭发射供电电源；
频率信号转换模块306，用于将所述连续数据信号转换成不同幅度的频率信号；
电平确定模块307，用于根据所述频率信号确定所述连续数据信号的电平；所述电平包括高幅度电平和低幅度电平；所述高幅度电平为第一正弦波，由数据“1”表示，每3个第一正弦波代表数据“1”的一个比特位；所述低幅度电平为第二正弦波，由数据“0”表示，每2个第二正弦波代表数据“0”的一个比特位；
在实际应用中，所述电平确定模块307具体包括：正弦波信号个数获取单元，用于获取所述频率信号的正弦波信号个数；第一判断单元，用于判断所述正弦波信号个数是否等于3，得到第一判断结果；高幅度电平第一确定单元，用于若所述第一判断结果表示为所述正弦波信号个数等于3，确定所述连续数据信号的电平为数据“1”；低幅度电平第一确定单元，用于若所述第一判断结果表示为所述正弦波信号个数2，确定所述连续数据信号的为数据“0”。
在实际应用中，所述电平确定模块307具体包括：正弦波幅度获取单元，用于获取所述正弦波信号的正弦波信号幅度；用于确定次数，即是有多少个这样幅度的正弦波，每3个同样幅度正弦波是一个比特位，这个比特位就是数据位“1”，每2个同样幅度的正弦波是一个比特位，这个比特位就是数据位“0”，第二判断单元，用于判断所述正弦波信号幅度是否大于正弦波信号幅度阈值，得到第二判断结果；低幅度电平第二确定单元，用于当所述第二判断结果表示为所述正弦波信号幅度大于正弦波信号幅度阈值，确定所述连续数据信号的电平为数据“0”。高幅度电平第二确定单元，用于当所述第二判断结果表示为所述正弦波信号幅度不大于正弦波信号幅度阈值，确定所述连续数据信号的电平为数据“1”。
在实际应用中，所述电平确定模块307具体包括：转换单元，用于将所述正弦波信号转换为方波信号；方波宽度获取单元，用于获取所述方波信号的方波宽度；第三判断单元，用于判断所述方波宽度是否大于方波宽度阈值，得到第二判断结果；高幅度电平第三确定单元，用于若所述第二判断结果表示为所述方波宽度大于方波宽度阈值，确定所述连续数据信号的电平为数据“0”；低幅度电平第三确定单元，用于若所述第二判断结果表示为所述方波宽度不大于方波宽度阈值，确定所述所述连续数据信号的电平为数据“1”。
在实际应用中，所述电平确定模块307具体包括：正弦波个数获取单元，用于根据所述第一判断结果、所述第二判断结果以及所述第二判断结果，获取所述高幅度正弦波的个数以及所述低幅度正弦波的个数；第四判断单元，用于判断所述高幅度电平的个数是否等于3，得到第四判断结果；高幅度电平第四确定单元，用于若所述第四判断结果表示为所述高幅度电平的个数等于3，确定所述连续数据信号的电平为数据“1”；第五判断单元，用于若所述第四断结果表示为所述高幅度电平的个数不等于3，判断所述低幅度电平的个数是否等于2，用于纠正错误幅度电平，得到第五判断结果；低幅度电平第四确定单元，用于若所述第五判断结果表示为所述低幅度电平的个数等于2，确定所述连续数据信号的为数据“0”。。
对一个连续的同步数据帧的信号传输解码过程，是通过分析正弦波次数，幅度和频率。在3个要素来确定的。是单片机连续分析过程。每个帧一共有8个比特位，可以全部为数据“1”或者全部为数据“0”这个解码过程就不间断对每一位正弦波分析，如果其中每连续3个高幅度正弦波，同时满足2个条件，等一条件是，这个3个正弦波幅度要于大于另外前面或者后面一个2个正弦波幅度，第二个条件是这个正弦波的频率，也就是转变成方波的宽度测量。这个宽度如果满足15.33hz.这3个正弦波就是数据“1”.如果3个都不满足条件就是数据“0”。如果满足两个条件，需要通过分析判断前后条件合综合3个条件来确定，发射的每一位数据传输信号的数据“1”和“0”，这两个状态它们的幅度、频率。和次数是不同的。在相同时间内，在接收端接收的信号如果不是3个高幅度正弦波。或者不是两个低幅度电平正弦波，就需要作纠错误处理。如果两个以上条件就可以判断是数据“1”“0”。
连续固定信号发射模块308，用于当所述当前状态为移动状态时，确定以连续发射信号方式向外界发射连续固定信号。
图4为本发明所提供的管内机器人接收到正弦波波形图。这个一组数据二进制码的10101010。
下面是解码后变成方波，数据16进制码55；二进制码的01010101。
每3高幅度个正弦波，就代表一个数据“1”每个正弦波都有高和低的状态；容易和数据的高电平和低电平混淆，所以就将这个正弦波分别叫做正弦波高幅度电平，和正弦波低幅度电平。这个是指没有解码前的状态，在解码后就将方波的高电平叫做数据“1”。方波的低电平叫做数据“0”。
其实在通信传输中高电平本身就代表数据“1”的意思；低电平本身代表数据“0”。
本发明主要对在解码前的正弦波状态，作为数据处理分析的条件，在没有转换成方波之前，每个正弦波的转换，都是相对比较而言的，同时也是满足所有条件的。应有四句说明：低幅度正弦波的高电平并不代表数据的高电平。高幅度正弦波的低电平并不代表数据的低电平，低幅度正弦波的一个低电平也不代表就是数据的低电平。一个高幅度正弦波的高电平也不代表就是数据的高电平。
通过电容和电感的调整后分离出幅度高低的电平。一共有3种基本判断方法。
第一种方法
幅度比较高正弦波的定义为数据“1”；幅度比较低正弦波的定义为数据“0”。
第二种方法
频率比较高正弦波的定义为数据“1”；频率比较低正弦波的定义为数据“0”。
第三种方法
每接收到3个比较高的电平，定义为收到数据一个“1”；每接收到2个比较低的电平，定义为收到数据一个“0”。
通过3种基本判断方法，又生产出2种判断方法。
本发明的主要特征就是通过发射信号变换转换，完成对机器人在管道内的精确定位后，然后通过抗干扰电路设计建立机器人在不同状态下管道内外数据通信，建立数据通信主要方法是，发射电路部分采用了不同频率在相同时间发射一个同步帧数据，接收电路部分和这个发射数据特点相配合设计，采用了对信号幅度分离，和频率分离的电路及次数计算方法。
本发明的建立通信联系，需要先发同步码，利用这个同步码，接收机可以调整好接收到这个同步信号的起始位，这个同步码是eb90.具体方法不在本发明保护之内，不在赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。