[發明專利]一種基于視覺識別的無線通信裝置及方法

有效

• 申請號: 201811043078.6
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109190438B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 武星;樓佩煌;孫超;肖海寧;石陳陳;王龍軍;錢曉明;翟晶晶
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06K7/14
• 分類號: G06K7/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于視覺識別的無線通信設備，其特征在于，包括：運動設備(A1)、移動端通信裝置(S1)、靜止設備(A2)和固定端通信裝置(S2)；

其中，每一個移動端通信裝置(S1)與一個運動設備(A1)相連接，并固定安裝在運動設備(A1)上，以便于隨著運動設備(A1)移動；

一個靜止設備(A2)連接至少一個固定端通信裝置(S2)；

運動設備(A1)相對于靜止設備(A2)進行移動，當運動設備(A1)上的移動端通信裝置(S1)與靜止設備(A2)上的固定端通信裝置(S2)相互對準時，運動設備(A1)上的移動端通信裝置(S1)與靜止設備(A2)上的固定端通信裝置(S2)之間通過視覺識別進行數據通信；

在移動端通信裝置(S1)的外殼的外表面，安裝有第一顯示部件(1)和第二視覺識別部件(4)，且第一顯示部件(1)和第二視覺識別部件(4)都為水平安裝；

在移動端通信裝置(S1)的外殼內部，安裝第一通信處理器(2)；

在移動端通信裝置(S1)的外殼內部，垂直向下安裝第一視覺識別部件(3)；

第一視覺識別部件(3)、第二視覺識別部件(4)、第一顯示部件(1)與第一通信處理器(2)之間電連接，第一通信處理器(2)與運動設備(A1)的通信接口之間電連接；

在固定端通信裝置(S2)的外殼的外表面，安裝有第三視覺識別部件(7)和第二顯示部件(5)，且第三視覺識別部件(7)和第二顯示部件(5)都為水平安裝；

在固定端通信裝置(S2)的外殼內部，安裝第二通信處理器(6)；

所述第三視覺識別部件(7)和第二顯示部件(5)，與第二通信處理器(6)之間電連接，第二通信處理器(6)與靜止設備(A2)的通信接口之間電連接；

所述移動端通信裝置(S1)與固定端通信裝置(S2)之間進行視覺對準，包括：

步驟101、當移動端通信裝置(S1)趨近固定端通信裝置(S2)運動時，采用第一視覺識別部件(3)識別與固定端通信裝置(S2)相鄰的靜態標識碼(8)，并測量靜態標識碼(8)的位置姿態，且識別與靜態標識碼(8)相關聯的固定端通信裝置(S2)，之后測量移動端通信裝置(S1)相對于固定端通信裝置(S2)之間的位置姿態誤差；

步驟102、當所述位置姿態誤差小于預先規定的第一位姿閾值時，移動端通信裝置(S1)停止運動；

步驟103、第一通信處理器(2)根據所述位置姿態誤差，預測：第二顯示部件(5)產生的動態標識碼在第二視覺識別部件(4)視野區域中的第一估計位置，和，第一顯示部件(1)產生的動態標識碼在第三視覺識別部件(7)視野區域中的第二估計位置；并根據所述第二估計位置，調節動態標識碼在第一顯示部件(1)上的顯示位置，使得所述顯示位置處于第三視覺識別部件(7)視野區域的預定檢測范圍；

步驟104、第一通信處理器(2)在所述第一估計位置附近，搜索第二顯示部件(5)產生的動態標識碼的定位特征，并根據所述第二顯示部件(5)產生的動態標識碼的實際所在位置，確定第二視覺識別部件(4)感知第二顯示部件(5)輸出動態標識碼的第一準確位置；

步驟105、第二通信處理器(6)在第三視覺識別部件(7)視野區域的檢測范圍內，搜索第一顯示部件(1)產生的動態標識碼的定位特征，并根據所述第一顯示部件(1)產生的動態標識碼的實際所在位置，確定第三視覺識別部件(7)感知第一顯示部件(1)輸出動態標識碼的第二準確位置；

所述移動端通信裝置(S1)與固定端通信裝置(S2)之間進行通信控制，建立通信連接的過程包括：

步驟201、固定端通信裝置(S2)的第三視覺識別部件(7)在視野區域預定檢測范圍內，實時檢測是否存在由第一顯示部件(1)產生的、用于表示通信起始碼的動態標識碼；

步驟202、當移動端通信裝置(S1)趨近固定端通信裝置(S2)并完成視覺對準后，第一通信處理器(2)控制第一顯示部件(1)顯示用于表示通信起始碼的動態標識碼，并根據所述第二估計位置調節所述通信起始碼在第一顯示部件(1)上的顯示位置；

步驟203、第三視覺識別部件(7)在所述第二準確位置拍攝到第一顯示部件(1)顯示的通信起始碼的圖像后，將通信起始碼的圖像傳輸給第二通信處理器(6)；第二通信處理器(6)對第一顯示部件(1)顯示的通信起始碼進行信息解碼，并得到移動端通信裝置(S1)發送的連接建立握手信號，之后第二通信處理器(6)控制第二顯示部件(5)顯示用于表示通信起始碼的動態標識碼；

步驟204、第二視覺識別部件(4)在所述第一準確位置拍攝到第二顯示部件(5)顯示的通信起始碼的圖像后，將通信起始碼的圖像傳輸給第一通信處理器(2)；第一通信處理器(2)對第二顯示部件(5)產生的通信起始碼進行信息解碼，并得到固定端通信裝置(S2)返回的連接建立握手信號，之后觸發移動端通信裝置(S1)與固定端通信裝置(S2)之間建立通信連接；

所述移動端通信裝置(S1)與固定端通信裝置(S2)之間進行的數據通信過程包括：

步驟205、在通信連接建立時，移動端通信裝置(S1)與固定端通信裝置(S2)之間采用通信數據幀進行數據通信，所述通信數據幀包括設備類型碼、設備編碼、發送使能碼、發送數據區、接收應答碼、接收數據區和校驗碼；第一通信處理器(2)的設備類型碼為移動端通信裝置(S1)、設備編碼為系統中使用的移動端通信裝置(S1)的序列編碼；第二通信處理器(6)的設備類型碼為固定端通信裝置(S2)、設備編碼為系統中使用的固定端通信裝置(S2)的序列編碼；

步驟206、在通信連接建立，移動端通信裝置(S1)有數據需要發送時，第一通信處理器(2)將發送使能碼置位，并將待發送的一幀數據存入發送數據區；

如果移動端通信裝置(S1)已正確接收到固定端通信裝置(S2)發送的一幀數據，第一通信處理器(2)將接收應答碼置位，并將已正確接收的一幀數據存入接收數據區；

如果移動端通信裝置(S1)沒有接收到或沒有正確接收到固定端通信裝置(S2)發送的數據，第一通信處理器(2)接收應答碼復位，并清空接收數據區；

然后，第一通信處理器(2)根據設備類型碼、設備編碼、發送使能碼、發送數據區、接收應答碼、接收數據區計算校驗碼，形成完整的通信數據幀；

最后，第一通信處理器(2)將完整的通信數據幀發送給第一顯示部件(1)，第一顯示部件(1)將所述通信數據幀轉化為動態標識碼顯示；

步驟207、在通信連接建立，固定端通信裝置(S2)有數據需要發送時，第二通信處理器(6)將發送使能碼置位，并將待發送的一幀數據存入發送數據區；

如果固定端通信裝置(S2)已正確接收到移動端通信裝置(S1)發送的一幀數據，第二通信處理器(6)將接收應答碼置位，并將已正確接收的一幀數據存入接收數據區；

如果固定端通信裝置(S2)沒有接收到或沒有正確接收到移動端通信裝置(S1)發送的數據，第二通信處理器(6)將接收應答碼復位，并清空接收數據區；

然后，第二通信處理器(6)根據設備類型碼、設備編碼、發送使能碼、發送數據區、接收應答碼、接收數據區計算校驗碼，形成完整的通信數據幀；

最后，第二通信處理器(6)將完整的通信數據幀發送給第二顯示部件(5)，第二顯示部件(5)將所述通信數據幀轉化為動態標識碼顯示；

步驟208、在通信連接建立時，第二視覺識別部件(4)在所述第一準確位置拍攝由第二顯示部件(5)產生的、用于表示通信數據幀的動態標識碼的圖像，并將所述通信數據幀的圖像傳輸給第一通信處理器(2)；

第一通信處理器(2)對第二顯示部件(5)產生的通信數據幀進行視覺識別和信息解碼，通過校驗碼驗證后提取通信數據幀中的設備類型碼、設備編碼、發送使能碼、發送數據區、接收應答碼、接收數據區；

移動端通信裝置(S1)獲取正在通信的固定端通信裝置(S2)的設備類型碼和設備編碼；

如果通信數據幀的發送使能碼置位，則第一通信處理器(2)從發送數據區中讀取固定端通信裝置(S2)發送的一幀數據；

如果通信數據幀的接收應答碼置位，則第一通信處理器(2)從接收數據區中讀取固定端通信裝置(S2)返回的已接收數據；

如果固定端通信裝置(S2)返回的已接收數據與移動端通信裝置(S1)已發送的數據相同，則第一通信處理器(2)的前一幀數據發送成功，可繼續發送下一幀數據；

如果固定端通信裝置(S2)返回的已接收數據與移動端通信裝置(S1)已發送的數據不相同，則第一通信處理器(2)重新發送前一幀數據，將發送使能碼置位，并將前一幀數據存入發送數據區；

如果移動端通信裝置(S1)的所有數據發送完成，第一通信處理器(2)將發送使能碼復位，并清空發送數據區；

步驟209、在通信連接建立時，第三視覺識別部件(7)在所述第二準確位置拍攝由第一顯示部件(1)產生的、用于表示通信數據幀的動態標識碼的圖像，并將所述通信數據幀的圖像傳輸給第二通信處理器(6)；

第二通信處理器(6)對第一顯示部件(1)產生的通信數據幀進行視覺識別和信息解碼，通過校驗碼驗證后提取通信數據幀中設備類型碼、設備編碼、發送使能碼、發送數據區、接收應答碼、接收數據區；

固定端通信裝置(S2)獲取正在通信的移動端通信裝置(S1)的設備類型碼和設備編碼；

如果通信數據幀的發送使能碼置位，則第二通信處理器(6)從發送數據區中讀取移動端通信裝置(S1)發送的一幀數據；

如果通信數據幀的接收應答碼置位，則第二通信處理器(6)從接收數據區中讀取移動端通信裝置(S1)返回的已接收數據；

如果移動端通信裝置(S1)返回的已接收數據與固定端通信裝置(S2)已發送的數據相同，則第二通信處理器(6)的前一幀數據發送成功，可繼續發送下一幀數據；

如果移動端通信裝置(S1)返回的已接收數據與固定端通信裝置(S2)已發送的數據不相同，則第二通信處理器(6)重新發送前一幀數據，將發送使能碼置位，并將前一幀數據存入發送數據區；

如果固定端通信裝置(S2)的所有數據發送完成，第二通信處理器(6)將發送使能碼復位，并清空發送數據區；

步驟210、在通信連接建立時，如果固定端通信裝置(S2)通過第二顯示部件(5)輸出的通信數據幀中的發送使能碼復位，并且移動端通信裝置(S1)的所有數據發送完成，則第一通信處理器(2)將通信結束碼發送給第一顯示部件(1)，第一顯示部件(1)將所述通信結束碼轉化為動態標識碼顯示；

如果移動端通信裝置(S1)通過第一顯示部件(1)輸出的通信數據幀中的發送使能碼復位，并且固定端通信裝置(S2)的所有數據發送完成，則第二通信處理器(6)將通信結束碼發送給第二顯示部件(5)，第二顯示部件(5)將所述通信結束碼轉化為動態標識碼顯示。