振幅调节机制设计：通过改变凸轮偏心距（0.5-2mm 可调）和敲击力度（弹簧压力调节），实现振幅 0.1-1mm 连续可调，不同振幅对应 “数据位”“校验位”，丰富编码维度。
信号持续性优化：设计 “间歇式敲击” 模式（敲击 0.5 秒、停顿 1 秒），避免持续震动导致介质共振干扰，同时降低设备功耗，单节 1 号电池可驱动发生器工作 4 小时以上。
小型化结构设计：将电机、凸轮、顶杆集成在 20cm×15 的金属外壳内，重量控制在 3.5kg，配备手提带，满足野外便携需求，通过跌落测试（模拟野外摔落）无损坏。
四、加密编码原理设计：波形特征的密码化转化
【历史影像：李工在黑板上绘制 “震动编码对照表”，横轴为频率（50-100Hz），纵轴为持续时间（0.5-2 秒），交叉点标注对应字符（如 “50Hz+0.5 秒 =‘0’”“60Hz+1 秒 =‘1’”）；团队成员围坐讨论，用红笔修改编码规则，避免 “易混淆波形”。】
编码方案选型：对比 “单参数编码”（仅用频率）、“双参数编码”（频率 + 振幅）、“三参数编码”（频率 + 振幅 + 持续时间）：单参数信息量少（仅种字符），三参数复杂度高（解码难度大），最终确定 “双参数编码”（频率 50-100Hz 分档，振幅 0.1-1mm 分 5 档），可生成种字符组合。
密钥机制嵌入：设计 “动态密钥表”—— 预设套编码对照表（密钥），使用前通过 “约定密钥编号” 切换，即使波形被截获，无密钥也无法破译；密钥表采用 “纸质密函” 形式，使用后立即销毁。
校验机制设计：每 3 个字符为 1 组指令，末尾增加 1 个 “校验字符”（由前 3 个字符的频率、振幅平均值计算得出），解码器通过校验字符判断指令是否传输正确，误码率从 5% 降至 0.8%。
抗混淆优化：筛选出 “易混淆波形”（如 50Hz 与 55Hz、0.3mm 与 0.4mm 振幅），调整编码间隔（频率间隔从 5Hz 增至 10Hz，振幅间隔从 0.1mm 增至 0.2mm），使解码识别率提升至 99.2%。
指令标准化编码：针对应急场景，将常用指令（如 “求救”“定位”“撤离”）预编码为固定字符组合，如 “50Hz+0.2mm+60Hz+0.4mm=‘求救’”，缩短指令传输时间（从秒 / 条缩短至秒 / 条）。
五、传输介质特性研究：铁轨传信的物理规律破解
【场景重现：室外测试场，1km 长的铁轨两端分别放置震动发生器和拾震器，王工在中间位置用铁锹敲击铁轨模拟干扰；李工观察示波器，记录 “干扰震动” 与 “信号震动” 的波形差异，标注 “干扰频率多在 20Hz 以下，可通过滤波去除”。】
介质选型对比：测试铁轨、钢管、混凝土墙体、土壤 4 种固体介质：铁轨传输距离最远（1km 衰减 20%）、信号最稳定；钢管传输距离次之（800m 衰减 30%）；混凝土和土壤衰减快（500m 衰减 50%），确定铁轨为优先传输介质。
衰减规律测试：在 100m、300m、500m、800m、1km 处设置测试点，测量不同频率震动的衰减幅度：低频（20-50Hz）衰减慢（1km 衰减 15%），高频（100-200Hz）衰减快（1km 衰减 30%），因此编码频率锁定在 50-100Hz 区间。
干扰特性分析：记录野外常见干扰（列车经过、风吹震动、人为敲击）的波形特征，发现干扰多为 “无规律低频震动”，与 “规律高频信号震动” 可通过频率差异区分，为抗干扰设计提供依据。
接头影响研究：测试铁轨接头处的信号传输情况，发现接头会导致信号衰减增加 5%-10%，提出 “接头处增加震动放大” 方案（在接头旁加装辅助敲击点），补偿信号损失。
环境影响验证：在雨天、高温（40c）、低温（-10c）环境下测试，发现温度、湿度对铁轨传信影响较小（信号衰减变化≤2%），证明该介质适配多数野外环境。
六、接收解码原理攻关：微弱信号的识别与还原
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【画面：实验室解码测试台，拾震器连接前置放大器、滤波器、比较器，最终接入示波器和字符显示器；李工输入 “50Hz+0.2mm” 震动信号，显示器上准确显示 “0”，团队成员鼓掌；旁边的《解码电路设计图》上，用红笔标注