[發明專利]一種適用于礦下環境的可見光中繼系統

有效

• 申請號: 202011519442.9
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112769485B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳丹陽;王建萍;金建力;劉芯伶;原程林
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/40;H04B7/15;F21V5/04;F16M13/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發明公開了一種適用于礦下環境的可見光中繼系統，包括信號發送終端、信號接收終端和信號再生中繼模塊；其中，信號發送終端用于發送光信號；信號再生中繼模塊用于將信號發送終端發出的光信號轉發至信號接收終端；信號接收終端用于從光信號中提取出原始發送的信息；信號再生中繼模塊包括主動跟蹤系統和信號轉發系統；其中，主動跟蹤系統用于進行全向掃描以追蹤來自不同方向的光信號，進而確定接收光強最強的位置，并將在接收光強最強的位置處所接收的光信號轉換為電壓信號；信號轉發系統用于根據主動跟蹤系統輸出的電壓信號，生成與發送信號一致的再生信號并轉發。本發明有效地解決了傳輸過程中的遮擋問題，同時能夠保障信號傳播質量和傳輸距離。

技術領域

本發明涉及可見光通信技術領域，特別涉及一種適用于礦下環境的可見光中繼系統。

背景技術

近年來，隨著人類活動的擴張和地下空間資源的不斷開發，面向地下空間的無線通信技術得到了越來越多的關注。針對礦下環境，無線通信技術的使用能夠一定程度上保證礦下工作的安全和效率。然而，由于傳統射頻信號在礦下環境中傳播衰減和散射嚴重、易受干擾等問題的存在，給傳統無線通信技術的使用帶來了一定程度上的挑戰。

可見光通信作為一種利用可見光波段的光作為信息載體的無線光通信技術有望解決苛刻礦下環境中信號傳輸的問題。它具有豐富的頻譜資源、無電磁干擾、適用于相對密閉的空間，并且能夠在實現通信的同時提供有效的礦下照明，節約能耗。但是由于可見光通信多采用視距信道傳輸，受礦下信道環境的復雜和相關工作設備、人員移動等影響，視距信道易受遮擋，造成傳輸距離受限。

發明內容

本發明提供了一種適用于礦下環境的可見光中繼系統，以解決由于可見光通信多采用視距信道傳輸，受礦下信道環境的復雜和相關工作設備、人員移動等影響，視距信道易受遮擋，造成傳輸距離受限的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種適用于礦下環境的可見光中繼系統，包括信號發送終端、信號接收終端以及至少一個信號再生中繼模塊；其中，

所述信號發送終端用于將需要發送的信息轉換為光信號的形式進行發送；所述信號再生中繼模塊用于將所述信號發送終端發出的光信號轉發至所述信號接收終端；所述信號接收終端用于接收光信號并從其中提取出原始發送的信息；

所述信號再生中繼模塊包括主動跟蹤系統和信號轉發系統；其中，所述主動跟蹤系統用于進行全向掃描以追蹤來自不同方向的光信號，進而確定接收光強最強的位置，并將在接收光強最強的位置處所接收的光信號轉換為電壓信號后輸出至所述信號轉發系統；所述信號轉發系統用于根據所述主動跟蹤系統輸出的電壓信號，生成與所述信號發送終端發送的光信號一致的再生信號并轉發。

進一步地，所述信號發送終端包括第一上位機、第一單片機、第一信號功率放大器以及第一LED光源；

其中，所述第一單片機用于在所述第一上位機的控制下，將需要發送的信息轉化為適用于可見光信道傳輸的單極性OOK信號，所述第一信號功率放大器用于將所述第一單片機生成的OOK信號進行放大，以利用放大后的OOK信號驅動所述第一LED光源工作，將電信號以光信號的形式進行發送。

進一步地，所述信號接收終端包括至少一個第一信號轉化模塊，第一比較電路、第二單片機以及第二上位機；

其中，所述第一信號轉化模塊用于將接收到的光信號轉化為電信號，所述第一比較器用于對所述第一信號轉化模塊生成的電信號進行信號再生；所述第二單片機用于在所述第二上位機的控制下，根據經過所述第一比較器再生后的信號，對所述信號發送終端所發出的原始信息進行恢復。

可選地，所述第一信號轉化模塊的數量為多個；所述信號接收終端還包括加法器；其中，所述加法器用于將多個所述第一信號轉化模塊生成的電信號進行合并；所述第一比較器用于對經過所述加法器合并后的電信號進行信號再生。