透地通信技术领域研究现状及专利分析
煤矿井下透地通信的现状和应用研究
煤矿井下透地通信的现状和应用研究【摘要】鉴于国内矿场生产的现状，由于受到各种条件的限制，井上对井下的监控还是很不完善，在紧急时刻不能对井下的情况进行及时反映，在危急时刻不能开展高效的营救工作。
因此，对于井下无线通信系统的研究和开发具有很重要的社会经济意义。
【关键词】煤矿；井下透地通信；现状；应用一、前言我国是世界上最大的煤矿生产国，年产量达12亿吨，占世界煤炭总产量的27%，同时我国也是煤炭消耗大国，煤炭工业在我国经济建设中占有十分重要的地位。
然而近年来国内持续不断的矿难发生，给国家和人民带来沉重的灾难。
此时矿场通信在任何时候任何地点都能进行可靠运行的重要性就凸显出来，但由于煤矿井生产具有生产工序复杂，作业地点分散，人员流动性大，工作环境恶劣，事故隐患大等特点，所以要求煤矿井通信必须保证在事故发生时准确、及时、高效地进行通信联络，以便于井下紧急报警、人员撤离、搜寻救护目标等。
由于煤矿井的地层主要是由沉积岩构成的多层状结构组成，各层分别属于不同的层系，通常每一层系都有若干的矿物层和围岩。
所以，在发射天线的电磁场所覆盖的通信区域内，可能会包含一些属于不同地质年代的岩层。
此外，地质构造运动的时有发生，各岩层的埋藏角差别很大，岩层的形状有缓倾斜和急倾斜，其埋藏角不是一成不变的。
同一岩层，在某些区域可能是缓倾斜，而在另一些区域可能是倾斜或急倾斜。
最常见的是缓倾斜岩层和倾斜岩层。
同时，各矿物层的层间距也有很大的差别，由相隔岩层的厚度决定，在各自的伸展方向上有可能加厚或变薄，甚至出现尖灭，分叉和断层。
总之，无线电信号在煤矿井岩层中的传输条件极其复杂，这也是穿透岩层无线通信问题难以解决的种种问题之一。
二、我国煤矿井下透地通信的现状对于地下无线通信的研究，早在上个世纪三十年代就已经开始了，当时国外某些国家出于军事目的希望采用地下无线通信的方式来解决地下核试验场到控制所之间的数据传输、地下指挥所到地下发射井之间的通信联络，但其发展相当缓慢。
矿井透地扩频通信系统的应用研究f
Low-frequency Trough-the-Earth communication for mine is seen as the most secure way of production and emergency communication because of its channel character not affected by emergency. However, the research and development of it is not yet satisfied due to several technical puzzles. In this case, the aim of this paper is to establish a communication system for coal mine. The characteristics of mine through-the-earth communication channel are analyzed and summed up, together with its simulation model in System View is set up; based on which a project using spread-spectrum technology of mine through-the-earth communication system is proposed firstly, then the principle and performance of this system project are analyzed by use of theory analysis and simulation, the results demonstrated that the system scheme is practicable and effective, which is fundamental to the chip design. Lastly, a novel method of chip design is explained, and its main modules are designed and simulated on the platform Max+Plus II., the principle graph is given as well. Based on the analysis of characteristics of mine through-the-earth communication channel, a simulation model in System View is set up, and aiming at difficulties of mine communication, a project of mine through-the-earth communication system using spreadspectrum technology is proposed for the first time, which is realizable digitally. Theoretical analysis and whole simulation of it are carried out, and the results demonstrate that the scheme is practicable and effective, which is fundamental to chip design. Then a special chip for mine through-the-earth communication is designed using the method of hierarchy design, whose main modules are designed and simulated on the platform of Max+Plus II., and finally the top principle figure is given as well. The most outstanding characteristic of the proposed scheme is its full digitalization. It can accomplish several functions such as data encoding, spread spectrum modulation,
基于扩频技术的矿井透地通信系统研究
－
匝堇 二 咽
图 ２ Ｄ Ｓ 系统接收模型 ＳＳ
２８ ・
维普资讯
２ｏ 年 ８ ０８ 月
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ４ ５ 期
Ｄ Ｓ 在发送端采用高码率 的扩频码序列 Ｐ ＳＳ Ｎ码 （ 随机码 ）与编码 数 据信 号 进行 模 ２加 ， 生一 扩 伪 ， 产
（ １ ）
（） ２
（） ３
则有 日 ｓ ｓ＝ Ｖ 曰 Ｔ ｓ
２ 透地扩频通信设计方案
采用 直接序 列 扩 频 技 术 （ ＳＳ ， 发 射 和 接 收 Ｄ Ｓ ）其
模 型如 图 １ ２ 示 。 — 所
式 中 ： 为信 号 的动态 范 围 ； ｓ Ｈ。 Ｖ 为信 号体积 ； Ｎ为信
维普资讯
２０ 年 ８ ０８ 月
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ４ ５ 期
基 于扩 频技 术 的矿 井透 地通 信 系统研 究
张庆 辉 ， 尹 辉
（ 南工业 大学 信 息学院 ， 河 河南 郑 州 ４ ００ ） ５０ １
摘
靠性。
要： 在用 信 息论 的基本 原理 对透 地通 信进 行分 析 的基础 上 ， 出采 用扩 频技 术 是 解决透 地 通 信 提
频序 列 ， 序 列 由于 码 元 很 窄 ， 该 占用 了很 宽 的频 带 ， 达 到扩频 的 目的 ， 然后 用 扩频 序 列 去 调 制 载 波 并 予
强 ， 且输 入 阻抗 的 电抗 分布 为小 感 抗 ， 易和 发送 而 容
装置匹配 。此外 ， 采用终端短路的单极天线 ， 只要终
Ｎ＞１ 以致无 法通 信 ， 因此 解决 的方 法 是 ： 一方 面 选
七二二所自主研制矿井透地通信系统达国内领先水平
七二二所自主研制矿井透地通信系统达国内领先水平
作者：安志鸿
来源：《中国军转民》 2015年第6期
七二二所自主研制的矿井透地通信系统顺利取得设备防爆证，并在近日组织进行的煤矿实地无线透地通信试验中，实现了地面和井下400 米双向无线透地通信，设备稳定、效果良好。
该试验通信深度为国内自主开发的同类全本安型透地通信系统之最，标志着该矿井透地通信系统达国内领先水平。
我国是世界上最大的煤炭生产国，随着矿井开采深度的不断加深，突发矿难时有发生。
出现重大人员伤亡的原因之一是事故发生时，矿井现有的有线和高频无线通信网络无法有效解决井上和井下通信问题，贻误了抢险时机。
研发矿井大深度透地通信系统己成为煤矿安全生产和抢险救灾的迫切需要。
七二二所坚持以市场为导向，发挥自主开发与集成创新的特色与优势，促进低频电磁通信军民融合，成功解决了矿井透地通信系统中低功率发射、地面井下收发天线设计等技术难题，实现电磁波在复杂地层结构稳定传播，确保了井下的开采工人与地面随时保持可靠及时通信。
该系统将在煤矿生产调度、安全管理、监控、抢险救灾中发挥重要作用，为我国煤炭安全生产和灾后救援提供重要的技术支撑和保障。
（安志鸿）。
穿透地层的矿井地下无线通信系统设计方案探析
卷 第 年 月
期
太
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工
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学
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文章编号： （
穿透地层的矿井地下无线通信系统设计方案探析
陶晋宜
（太原理工大学电气与动力工程学院） 摘 要： 针对穿透地层无线通信的特点， 采用终端短路单级天线及单边带调制和弱信号接收技
参
考
文
献
［ ］ 陶晋宜 穿透地层矿井无线通信的研究 ［ ］太原： 山西矿业学院， ［ ］ 陶晋宜 甚低频电磁波穿透地层矿井通信系统天线装置的研究 ［ ］太原理工大学学报， ［ ］（苏） 奥戈罗德涅丘克著 吴荣光， 虞梦先译 矿井低频无线通讯 ［ ］北京： 煤矿工业出版， ［ ］ 戴逸松 微弱信号检测方法及仪器 ［ ］北京： 国防工业出版社， ； ，（ ） ： ；
接收机的设计
接收天线采用和发射天线相同的电性天线。接 收机的原理如图所示。 当天线收到来自井下的信号后， 经高阻输入电
（ ） 的长 ，
路后， 加到预放大电路进行放大。该放大电路是由 结型场效应管组成的。结型场效应管有输入阻抗高 的特点， 只要有电压变化而基本上不必供给电流， 就 能很好地起到放大作用。输入端的输入阻抗很高， 可以保证接收天线收到的弱信号在功耗尽可能小的 情况下， 可靠放大。 经预放电路放大的信号，加到一个双路消噪电 路，这个信号送进上下两个通道上。进入上通道的 信号经过交流放大后，再经过一个中心频率为 输出一个载波加信号再加噪声 的滤波器， 的信号。这个信号通过正向检波积分器后， 输出一 个较大的负极性电压。它包括两部分： 一部分是正 弦的检波积分输出， 即 的信号。另一部分 是在频带中的噪声的检波输出。因为噪声是随机 的， 这一部分也是随机的。 进入下一通道的信号经过交流放大后， 再经过 一个中心频率为 的陷波滤波器。于 是载波信号被滤掉， 仅有噪声输出。经负向检波器 积分后， 输出一个上下起伏的电压。 上下两个通道的输出， 同时送给一个加法器， 在 这里正极性的噪声电平抵消了一部分噪声， 因而信 号的信噪比得到了提高。加法器之后增加了一个门 限电路， 这是考虑到随机噪声使加法器的输出电压 起伏不定， 有时会有高的噪声电压输出， 但只要不超
低频透地通信系统机理研究-硕士论文
成都理工大学硕士学位论文低频透地通信系统机理研究姓名：熊艳荣申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：王绪本;王世庆20070501第２章透地通信系统简介与透地信道特性分析从式（２－７）可以得出：在岩层中传递电磁波时，这种半导电媒质都要吸收电磁波的能量。
频率ｆ越高，或媒质的电导率仃越大，电磁波的振幅衰减越严重，穿透能力越弱，传播距离越短；电磁波的频率越低，媒质的电导率口越小，衰减速度越慢，越有利于信号的传送．矿井的地质条件不同，导致其电导率盯的不同，从而使得其穿透效果也不同。
因此，其工作频率必须降到音频（ｖＦ０．３ｋ－－３ｋ）或甚低频段（ⅥＪ约３ＫＨｚ一３０ＫＨｚ）才能有一定的穿透能力。
２．２．３透地通信系统频率的选取工作频率的选择既要适应各种不同应用需求，还需要考虑各国对无线电频段使用和发射功率的规定。
从１９４８年英国通信信号队对中低频机理试验以来，半个世纪以来各主要产煤国家开发各式各样的矿井无线通信设备，大量文献与产品所使用的频率约在ｏ．５～１．５Ｍｌ－ｌｚ，直到目前仍然有很多国家使用这一频段。
对于超低频频谱段的划分，各个国家各有其不同的划分方法。
美国是将３Ｈｚ～３０ｋＨｚ频段称为极低频；前苏联将其划分为三个频段【２２ｌ，３～３０Ｈｚ为极低频，３０～３００Ｈｚ为超低频，３００～３０００Ｈｚ为次低频。
由于超／极低频信号的大气衰减非常小，故可以传输很远的距离，而且，超／极低频信号对海水、岩石、土壤都有很强的穿透能力。
此外，由于超／极低频信号对不可靠的传播条件不敏感，传播稳定可靠，受电离层扰动干扰小。
这些优点决定了超／极低频可以应用于远距离、极端复杂环境中的通信，如深海通信、隧道坑道通信、矿井开采引爆等．此外，对地质勘探、地震预报等都有很大的应用潜力。
因此，对超，极低频收发机的研究具有一定的现实意义阎。
根据２．２．２节中对矿井信道衰减特性的分析以及美国国家煤炭局（ｕｓＢＭ）的研究报告显示：对于一个井深为３００ｍ以下的矿井，若其上覆盖层的平均电导率为０瑚１Ｓ／ｍ，最佳的频率范围是１ＫＨｚ～７ＫＨｚ。
一种用于甚低频透地通信的天线[发明专利]
![一种用于甚低频透地通信的天线[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f2803ff488eb172ded630b1c59eef8c75fbf958f.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810181544.0(22)申请日 2018.03.06(71)申请人 湖南正申科技有限公司地址 410217 湖南省长沙市岳麓区长沙高新开发区雷锋镇荷塘月色庄园山水英伦牛顿区第A16幢102号(72)发明人 周伟 王杜 王满中 (74)专利代理机构 北京栈桥知识产权代理事务所(普通合伙) 11670代理人 潘卫锋(51)Int.Cl.H01Q 23/00(2006.01)H01Q 1/36(2006.01)H01Q 1/08(2006.01)(54)发明名称一种用于甚低频透地通信的天线(57)摘要本发明公开了一种用于甚低频透地通信的天线，主要包括壳体、继电器、发射天线、滤波器、接收天线、控制模块和电源；所述发射天线活动连接在发射信号孔上，继电器与发射天线连接；所述滤波器设置在壳体内部，所述接收天线活动设置在壳体内部，接收天线可通过所述接收信号孔伸出，滤波器与接收天线连接，连接处设置有放大器；控制模块包括CPU、FPGA和路由器；所述电源为可移动电源，电源与继电器、滤波器、放大器连接；本发明实现了基于甚低频技术收发一体式全双工透地通信装备的通信天线，适用于各类煤矿、非煤矿山、隧道的日常通信、监控数据传输和灾难救援的透地通信装备。
权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 108493627 A 2018.09.04C N 108493627A1.一种用于甚低频透地通信的天线，其特征在于，主要包括壳体(1)、继电器(2)、发射天线(3)、滤波器(4)、接收天线(5)、控制模块(6)和电源(7)；所述壳体(1)上设置有发射信号孔(11)和接收信号孔(12)，所述发射信号孔(11)有两个；所述继电器(2)设置在壳体(1)内部，所述发射天线(3)活动连接在发射信号孔(11)上，继电器(2)与发射天线(3)连接；所述滤波器(4)设置在壳体(1)内部，所述接收天线(5)活动设置在壳体(1)内部，接收天线(5)可通过所述接收信号孔(12)伸出，滤波器(4)与接收天线(5)连接，连接处设置有放大器；所述控制模块(6)包括CPU、FPGA和路由器，所述CPU、FPGA和所述路由器连接，CPU、FPGA和继电器(2)、滤波器(4)连接；所述电源(7)为可移动电源，电源(7)与继电器(2)、滤波器(4)、放大器连接；所述发射天线(3)包括连接头(31)、紧固套(32)和柔性天线(33)，所述连接头(31)有两个，分别活动设置在所述柔性天线(33)的两端，所述紧固套(32)有两个，分别活动设置在连接头(31)与柔性天线(33)的连接处，柔性天线(33)通过连接头(31)与继电器(2)连接；所述柔性天线(33)包括内导层(331)、绝缘层(332)、保护套(333)、外导片(334)和抗压套(335)，所述保护套(333)均匀设置有若干槽孔(3330)，所述内导层(331)两端与连接头(31)连接，所述绝缘层(332)包裹在内导层(331)的外部，所述保护套(333)包裹在绝缘层(332)的外部，所述外导片(334)有若干，分别设置在槽孔(3330)内，外导片(334)与内导层(331)连接，所述抗压套(335)包裹在保护套(333)的外部；所述接收天线(5)包括低频铁氧体(51)、隔离管(52)和漆包线(53)，所述频铁氧体(51)与所述放大器连接，所述漆包线(53)包裹在频铁氧体(51)的外部，且中间用所述隔离管(52)隔开。
用于透地通信的装置和方法[发明专利]
![用于透地通信的装置和方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8a32f2ef763231126fdb11e1.png)
专利名称：用于透地通信的装置和方法专利类型：发明专利
发明人：陈晋辉,徐湛,职如昕,苏中
申请号：CN202011011886.1
申请日：20200922
公开号：CN112187374A
公开日：
20210105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开提供了一种用于透地通信的装置和方法。
用于透地通信的装置包括：多对埋地电极，被配置为至少一对正负埋地电极作为信号发送电极对，用于向透地信号接收装置发送透地通信信号；至少一对正负埋地电极作为屏蔽电极对，用于制造屏蔽电场。
申请人：北京信息科技大学
地址：100192 北京市海淀区清河小营东路12号
国籍：CN
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KT362矿用无线透地通信系统技术研究报告
KT362矿用无线透地通信系统技术研究报告浩宇龙晟电子科技二〇一五年三月鉴定资料之二：技术研究报告目录第一章项目研究的必要性和重要性1.1项目实施的必要性和重要性1.2国外相关研究进展和取得的成果第二章技术方案和技术路线第三章所解决的关键技术和创新点第四章国外同类研究对比分析第五章推广价值与应用情况第六章社会、经济效益分析第七章存在的问题与下一步计划1.项目研究的必要性和重要性1.1 项目实施的必要性和重要性目前，国际市场上研发双向透地通信的企业屈指可数。
主要原因在于国际矿山安全市场对透地通信需求欠缺，只有一个例外，那就是中国。
国际矿山大国如澳大利亚、美国、智利、南非等都以预防为主，基本能通过先进的安全操作要求规程要求规管理，达到提前预防矿难发生。
而中国矿山面临的最大问题就是管理不健全，不完整，以产量为主要目的，从而导致很多可以避免的矿难还是造成了伤亡。
矿难发生之后，政府以与矿山却很愿意不计成本的开展救援工作，矿难发生之后，井下断电，导致人员定位和原有的有线通信系统丧失工作条件。
导致救援困难，无法与时施救。
随着安全意识的提高，中国于2008年底开始引入救生船概念（由中税牵头），用于提升井下安全环境。
但救生船只能解决逃生问题，还是无法解决逃生问题。
这就迫切需要一个能进行透地通信的设备，用于在矿难发生之后联络井下被困人员。
现今我国矿井灾变后的救援通信还停留在铺设有线通信线路，在可视围布置无线通信装置等阶段。
但实际救援时，现场恶劣情况和有限的救援“黄金72小时”使得上述两种方式不合时宜、徒劳无功。
而通过预先布置的地面和井下的透地通信系统，可在第一时间与被困人员取得联系，传递生命信号，打通生命通道。
1.2 国外相关研究进展和取得的成果当前煤矿井下通信系统主要由有线调度系统、无线通信系统（Wi-Fi、3G、4G等）、广播系统等组成，其中：无线通信系统、广播系统的基站之间均为有线通信，只是终端设备与基站为无线通信。
几种透地通信技术的分析与对比_郝建军
Analysis and comparison of several through － the － earth communication technologies for mining
HAO Jian － jun， SUN Xiao － chen
（ College of Electric ＆ Information Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590 ， China）
第 29 卷 第 1 期 2014 年 3 月
湖南科技大学学报（ 自然科学版） Journal of Hunan University of Science ＆ Technology（ Natural Science Edition）
Vol． 29 No． 1 Mar． 2014
doi： 10． 13582 / j． cnki． 1672 － 9102． 2014． 01． 012
∫
∞
0
I1 （ ax / s） x3 2 （ ax / 2 s） （ x + iσμωs2 ）
2 2 1 /2
1 /2
+x
× （ 2）
exp［－ （ x + is ）
］ I0 （ 0 ） dx．
种用于透地通信的铁氧体磁发射天线
［17 ］
， 这些磁
σ 为岩层介电常数， μ 为介质磁导率， ω 为电磁波 I0 （ x） 和 I1 （ x） 分别为零阶和 1 阶贝塞尔 角频率， 函数． 当大地为完全绝缘介质时， β = 1， 此时接收 Hz 天线上的垂直磁场强度最高， 岩层电导率越大， H z 越小． 越小， ω 越大， John Durkin 等根据算式 （ 1 ） 和大地介质实测 ［8 － 9 ］ ， 得到信号在 630 Hz 时的衰减约 0． 1 数据模型 dB / m， 3 030 Hz 时大约 0． 13 dB / m， 说明在超低频 3］ 频段的衰减远低于文献［ 的中频段的衰减． 20 世纪 90 年代澳大利亚镁思锑技术公司开 发的 PED（ Personal Emergency Device —个人急救设 备） 应急指挥寻呼系统， 单向透地距离可达800 m， 正常通信速率 0． 5 byte / s， 加拿大 Vital Alert 公司 也推出了自己的 Canary 系列透地通信产品． 2005 年 Barkand 等在一个石灰岩矿和运行中的煤矿中 “Telemag ” 对 半双工透地通信原型系统进行了测试 研究， 该系统用 500 Hz 带宽实现了实时语音通信 10 － 11］ ． 此后 PED 和 Canary2 系统也宣布 文献［
基于专利分析的通信领域技术发展研究
基于专利分析的通信领域技术发展研究通信领域内的竞争就是知识产权的竞争，就是专利技术的竞争。
文章选择在中韩两国通信领域内最具影响力和代表性的四家企业作为研究对象，利用世界知识产权组织公布的专利数据，以专利地图研究方法进行通信产业发展分析，为中国通信企业制定核心技术战略提出研究方法和分析方法。
标签：通信技术；专利地图；专利战略1 引言作为现代化的高科技产业，技术是通信行业存在的根本，随着技术日新月异的发展，企业要想保持竞争优势，实现长远发展，必须不断创新，而当今快速的技术扩散又使得创新技术优势难以持久，因此，企业必须通过知识产权特别是专利对创新成果进行保护。
通信技术领域的专利能够及时反映出技术发展趋势和现实的需要，相关技术的探究对通信技术企业取得领先地位，占据竞争优势地位有着非常重要的意义。
面对激烈的市场竞争，如何提高竞争力，如何制定并实施专利战略是各国通信企业面临的巨大挑战和当务之急。
本研究选择在中国和韩国通信行业中相对市场占有率交高且对行业影响力较大的企业--中兴通讯、华为技术、LG集团和三星电子为研究对象。
整合相关权威机构发布的专利数据，以专利地图研究方法为依据，进行分析比较。
通过分析，找出在通讯领域中，技术发展趋势和技术需求趋势，以便于帮助国内对照自身总结出企业发展的不足，完善甚至重新拟定发展的技术方向，提高在行业内的企业竞争力，也保证了企业本身在行业内的生存。
2 样本的选择与数据来源专利合作条约（Patent Cooperation Treaty，简称PCT）是专利领域的一项国际合作条约，内容囊括了专利的申请、搜索和审阅相关技术信息的宣传的合作性和合理性的一个条约。
PCT是巴黎公约的补充，由世界知识产权组织管辖。
PCT 发布的国际申请与国际检索报告对于专利信息的研究有着非常大的意义。
本文将①具备一定技术知识，创新能力紧紧依仗着相关的专利；②在整个行业圈内有一定的号召性，具有一定的特点和标杆作用；③产品有同质性，有非常高和有力的竞争能力，作为评价条件，在中国和韩国各自选取了两国通信行业中的佼佼者，中兴通讯、华为技术，LG集团、三星集团，这几家竞争非常激烈作为比较的样本。
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透地通信技术领域研究现状及专利分析
作者：高胜凯黄玲
来源：《中国新通信》2014年第18期
【摘要】本文介绍了透地通信技术的研究现状，并从多个角度对该领域的专利申请状况进行了分析，以统计数据为基础，探讨各国尤其是我国在该领域的发展状况。
【关键词】透地通信甚低频弹性波磁通信矿井地下
一、透地通信技术概述
地下环境中，电磁干扰大，信道容量小，安装作业难度大。
因此提供一种透地深度大、抗干扰能力强、信道容量大、安装较容易的透地通信技术极具实用价值。
早期用于矿井环境的通信技术为有线电话，另一种技术名为“漏泄馈源”（leaky feeder），都需要通过贯穿矿井的有线电缆实现通信。
但有线方式存在电源和传输电缆极易被切断的危险，同时电缆必须经常随井下开采面的推进而移动或延伸，随着电缆长度的增加，每隔一段距离需要对信号进行中继放大，成本很高。
到二十世纪初，开始研究采用甚低频电磁波的无线电透地传输机制。
早期的无线电透地通信系统仅能实现单向语音通信，干扰噪声大，信道容量低，并且需要配置非常大的环形天线。
随着通信技术的迅速发展，透地通信技术在提高通信可靠性方面取得进步，实现了双向通信功能，装置的尺寸也进一步缩小，逐渐开发出成熟的产品。
其中以澳大利亚Mine Site Technologies公司的PED系统、美国Transtek公司的TeleMag系统、加拿大Vital Alert公司的Canary系统为代表。
基于弹性波和磁导的透地通信技术是近年来兴起的新技术。
基于弹性波的透地通信技术是新的透地通信技术。
相对于甚低频电磁波，弹性波在大地中的传输距离较远，不需要大尺寸天线。
弹性波在传输过程中由大地信道的特性决定的多径效应是影响透地通信系统性能的主要因素。
通信技术中的CDMA、OFDM、RAKE接收等技术可以很好地解决多径传输带来的问题，因此根据弹性波的特性选取适合甚低频弹性波调制的参数或信道编码方式，是这类透地通信技术的研究重点。
磁导透地通信技术以磁场为载体传输信号，通过产生交变磁场，经由铁芯之类的导磁介质将交变磁场传输至远端，实现信息的传递。
在挖掘隧道、井下作业等场景下，原本就建设有一些由导磁材料构成的构件，例如铁轨，深井钻探头等，利用这些构件，可以在不额外增加成本的条件下，增加通信链路。
这些构件的安装位置、人员接触条件等因素使得不适于利用这些构件来进行导电通信，而磁导通信却不受限于这些条件。
基于磁导的透地通信的主要问题在于导
磁介质在通信传输过程中引入的噪声和干扰较大，因此去噪和抑制干扰是这项技术的主要研究方向。
（图1）
从技术细节来看，各个方向各有特点。
增加穿透距离的研究起步相对较早，近年来呈逐渐下降态势，这是因为基于目前的传输介质和传输方式，穿透距离已达极限。
而另一较早开展研究的方向，即天线形状及小型化方面，一直保持着不低的申请量，这是因为大规模集成电路的集成化程度在不断提高，而且材料工艺也在不断改进，因此天线参数以及芯片尺寸仍有进一步改进的余地。
随着我国工业化水平的提高及对矿产资源需求的不断增大，近年来透地通信技术的工业应用呈热点态势，中国企业和研究院校对透地通信技术在相关行业的应用方面的研究加大了投入。
此外，在降噪、降低干扰、增加信道容量方面，申请量保持平稳，可以预见的是，伴随着通信技术的快速发展，这些方面仍有进一步改进的空间。
二、透地通信技术领域的专利申请分析
2.1透地通信技术领域专利申请量趋势分析
透地通信技术领域的专利申请量在1980年以前很少，此后持续增长，自2005年后，专利申请量快速增长，并维持在一个较高水平。
专利产出数量反映了一个国家拥有的原创专利数量，原创专利越多，说明该国在该技术领域的研发能力越强，技术越先进。
图2的统计分析结果显示，美国的申请量最大。
美国很早就开始透地通信技术领域的研究，技术实力强大，早期由军方部门推动研究，近年来美国的多家公司已研发出多型民用产品，我国也有引进。
冷战期间，俄罗斯（前苏联）为与美国对抗，在透地通信技术方面也开展了一些研究，但近期缺乏进展。
欧洲与日本的申请量比较平稳。
2.2 透地通信技术领域中国专利申请分析
中国自2006年后在该领域的专利申请量增长迅速，这与我国近年来对矿产资源的需求大幅度增加以及矿井事故多发有紧密联系。
对在华申请人进行统计分析，约47%的申请来自企业，约42%的申请来自科研院校，来自个人的申请占11%。
在华申请人没有代表性的申请人，仅山东科技大学、哈尔滨工程大学和普拉德研究及发展公司相对较多。
以上情况均可以印证，我国在透地通信技术领域的起步较晚，相关专利技术还处于科研阶段，但企业的研发热情很高，且随着我国的经济发展，今后对于矿产资源的需求会进一步增大，因此透地通信技术在我国有很大的市场应用前景，专利申请量必将持续快速增加。
参考文献
[1]霍振龙. 透地通信系统的现状和主流技术分析. 工况自动化. 2013，9
[2]郝建军，王凤瑛. 弹性波透地通信分层大地信道的多径特性. 煤炭学报. 2012，4
[3]张君. 超长波透地通信信道建模及弱信号检测算法研究. 哈尔滨工业大学硕士学位论文. 2012，6
[4]熊艳荣. 低频透地通信系统机理研究. 成都理工大学硕士学位论文. 2007，5
[5]WANG W X， YANG G X， WANG W J. A new communication system based on OFDM in coal mine underground [C]. Proceeding of Asia Pacific Microwave Conference. 2005
[6]Raab F H， Joughin I R. Signal processing for through-the-earth radio communication[J]. Communications， IEEE Transactions. 1995。