[發(fā)明專利]基于光敏電阻的室內(nèi)可見光通信自動對準系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111953416B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊玉峰;蔣明爭;雷思琛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04B10/114
• 分類號: H04B10/114;H04B10/116;H04B10/50;H04N23/695;H04N23/11;H04N7/22
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 燕肇琪

本發(fā)明公開的基于光敏電阻的室內(nèi)可見光通信自動對準系統(tǒng)，包括有發(fā)射端、接收端和含有光敏電阻的白光LED的跟蹤單元；發(fā)射端是生成原始數(shù)據(jù)信號，控制白光LED發(fā)出光調(diào)制信號傳輸給接收端；接收端是接收發(fā)射端白光LED發(fā)出的光調(diào)制信號，并恢復出原始信號；白光LED跟蹤單元用于對發(fā)射端白光LED的定位與跟蹤功能；白光LED跟蹤單元包括有依次連接的光敏電阻、運算放大電路、STM32單片機及舵機驅(qū)動單元。本發(fā)明的自動對準系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術(shù)中可見光不能自動調(diào)整接受方向的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可見光通信技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光敏電阻的室內(nèi)可見光通信自動對準系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于當今信息科技水平的限制，人類開發(fā)和使用的頻譜資源只有總資源的68％，并且10GHz的頻譜由于其使用廣泛，已接近枯萎，發(fā)展空間受限，用頻矛盾十分突出，競爭日益激烈。英國政府在其頒布的《21世紀的頻譜資源管理》白皮書中，明確提出引入頻譜定價、頻譜拍賣、頻譜貿(mào)易等手段，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，在1995年至2011年間，美、英、德、法、韓等國為第三代和第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)，所拍賣的頻譜價值高達1300億美元。我國《物權(quán)法》的第46條至52條，規(guī)定電磁頻譜具有國防資產(chǎn)的國有屬性，列為稀缺的自然資源。為了緩解射頻頻譜資源嚴重緊缺的問題，使用無需授權(quán)認證且比無線頻譜帶寬高一萬倍的可見光頻譜，利用環(huán)保、低功耗的白光LED來傳輸信號的可見光通信技術(shù)越來越受到科研人員的青睞和重視。但是目前，室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)多采用固定接收方向的方式，移動性和靈活性較差，當接收方向改變時，接收機不能自動校準，從而使系統(tǒng)的通信質(zhì)量受到影響。這種固定接收方向的通信方式有以下不足：

(1)該接收方式只能獲取特定角度范圍內(nèi)的光信號，使用場景受到限制，無法對光源進行跟蹤，不具備通信鏈路的主動選擇能力，無法使系統(tǒng)的通信鏈路保持穩(wěn)定。

(2)由于系統(tǒng)的通信性能與接收機和光源的有效接收面積呈正相關(guān)，當接收機與光源的相對角度發(fā)生變化時，會導致接收機接收到的光強信號變?nèi)酰瑢е孪到y(tǒng)的通信質(zhì)量受到很大的影響，這種固定的接收方式也不能主動的調(diào)整接收方向，實現(xiàn)對準光源的跟蹤和對準。

但對于室內(nèi)VLC的實用性而言，不應(yīng)單獨注重通信速率，還應(yīng)該考慮接收移動性和靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于光敏電阻的室內(nèi)可見光通信自動對準系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中可見光不能自動調(diào)整接受方向的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于光敏電阻的室內(nèi)可見光通信自動對準系統(tǒng)，包括有發(fā)射端、接收端和含有光敏電阻的白光LED的跟蹤單元；

發(fā)射端是生成原始數(shù)據(jù)信號，控制白光LED發(fā)出光調(diào)制信號傳輸給接收端；

接收端是接收發(fā)射端白光LED發(fā)出的光調(diào)制信號，并恢復出原始信號；

白光LED跟蹤單元用于對發(fā)射端白光LED的定位與跟蹤功能；

白光LED跟蹤單元包括有依次連接的光敏電阻、運算放大電路、STM32單片機及舵機驅(qū)動單元；

光敏電阻用于接收發(fā)射端產(chǎn)生的白光LED光照強度，并輸出電信號，經(jīng)過運算放大電路輸出到STM32單片機；STM32單片機接收運算放大電路輸出的模擬電信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過計算STM32單片機中的每一對通道對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號經(jīng)過PID控制算法控制舵機驅(qū)動單元轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對白光LED光源的跟蹤。

本發(fā)明的特征還在于，

發(fā)射端包括有依次連接的模擬攝像頭、視頻編碼器、第一以太網(wǎng)卡、第一FPGA、DAC電路、LED驅(qū)動電路和白光LED；