CN103746741A - 一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，包括发射端和接收端，发射端为LED灯，其发出的灯光中承载了需要广播的信息和用于接收端追踪对准的标的信号；接收端设置有分光镜，来自发射端的灯光照射在分光镜上，反射光进入至摄像头的视场被摄像头接收并成像，由接摄像头的图像处理模块计算出LED灯的相对位置，产生相应的控制信号去控制光束偏转模块的偏转角度；透射光进入光束偏转模块的反射平面被反射，再经过聚光模块后被汇聚到光电接收机的光感面上，本发明适用于外可见光移动通信的需求，确保了在收发端相对移动的时候，接收机和发射机处于相对对准状态，同时接收端获得较大的信噪比。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统。
背景技术
LED产业近十几年来快速发展，各种照明、指示用LED灯具逐渐在消费级市场中普及。在室外指示和照明领域，LED普及速度尤其迅猛，绝大部分城市的交通指示灯，和很多城市的道路、场地照明灯都已经更换成LED灯具，这为室外无线光移动通信提供了大量的基础设施。
与此同时，室外移动通信系统的需求一直很大，如在智能交通领域，路侧基站与车载设备的交互通信可以为车辆提供及时道路信息、周边信息等消息；在行车安全领域，车辆之间的信息交互可以为车辆在行驶中提供车辆间距、安全距离等多种安全信息；在军事领域，直升飞机与地面设备或者直升飞机与直升飞机之间的通信在军事作战中有重要的作用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，本发明将可见光通信技术应用在室外无线通信需求的场景中，不但可以充分的利用现有LED基础设施，还可以拓展室外无线通信技术，具有可靠性强、稳定性高、无电磁辐射、绿色安全等优势。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，包括发射端和接收端，其中：
所述发射端为LED灯，其发出的灯光中承载了需要广播的信息和用于接收端追踪对准的标的信号；
所述接收端设置有分光镜，来自发射端的灯光照射在分光镜上，反射光进入至摄像头的视场被摄像头接收并成像，由接摄像头的图像处理模块计算出LED灯的相对位置，产生相应的控制信号去控制光束偏转模块的偏转角度；透射光进入光束偏转模块的反射平面被反射，再经过聚光模块后被汇聚到光电接收机的光感面上。
所述LED灯发出亮度变化的光。
所述需要广播的信息和用于接收端追踪对准的控制信号通过叠加或者相乘的方式结合在一起。
所述用于接收端追踪对准的控制信号来源于接摄像头输出端的图像处理模块，图像处理模块首先识别出带有标的信号的光线，然后计算出发出该光线的LED灯的相对位置，进而产生控制信号来控制光束偏转模块，确保灯光能够照射到光电接收机上。
所述LED灯产生的标的信号为特定的码。
所述特定的码为伪随机码。
所述光束偏转模块是振镜。
通过控制信号去控制光束偏转模块的偏转角度，使得透射光正好可以通过镜面的反射，进入光电接收机中。
与现有技术相比，本发明适用于外可见光移动通信的需求，针对室外背景光噪声强、室外长距离信道衰减较大的问题，设计了对发射机的追踪和对准机制。该机制确保了在收发端相对移动的时候，接收机和发射机处于相对对准状态，同时接收端获得较大的信噪比。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，包括发射端和接收端，其中发射端采用室外的LED灯，LED灯发出亮度变化的光，光强迅速变化以至于人眼不可分别，这种灯在肉眼看来是稳恒光源，从而不会对照明产生影响。灯光的强度承载了需要广播的信息和用于接收端追踪对准的标的信号，两种信息可以通过不同的方式结合在一起，如两信号叠加、相乘或者其他方式。标的信号为特定的码，如伪随机码。
接收端设置有分光镜（例如偏振分光镜），来自发射端的灯光照射在分光镜上，反射光进入至摄像头的视场被摄像头接收并成像，透射光进入光束偏转模块的反射平面被反射，再经过聚光模块后被汇聚到光电接收机的光感面上。由接摄像头的图像处理模块首先识别出带有标的信号的光线，然后计算出发出该光线的LED灯的相对位置，进而产生控制信号来控制光束偏转模块，确保灯光能够照射到光电接收机上。尤其是通过控制信号去控制光束偏转模块的偏转角度，使得透射光正好可以通过镜面的反射，进入光电接收机中。
在室外通信的动态性环境中，信源相对接收机的位置在不断变化。在这个过程中，摄像头不断地实时地计算LED灯相对接收机的角度，并不断地实时地控制光束偏转的角度。这样，信源发出的光可以一直入射到光电接收机中。同时，如果这种角度控制足够精准的话，光电接收机的视场角就可以控制的很小。当光电接收机的视场角很小的时候，信号光的相对强度就会较大，背景噪声的响度就会相对减小。这种控制系统就是为了适应室外通信中动态性强、背景噪声强而设计的，可以实现动态对准，信噪比较高的通信。
Claims (8)
1.一种基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，包括发射端和接收端，其特征在于，
所述发射端为LED灯，其发出的灯光中承载了需要广播的信息和用于接收端追踪对准的标的信号；
所述接收端设置有分光镜，来自发射端的灯光照射在分光镜上，反射光进入至摄像头的视场被摄像头接收并成像，由接摄像头的图像处理模块计算出LED灯的相对位置，产生相应的控制信号去控制光束偏转模块的偏转角度；透射光进入光束偏转模块的反射平面被反射，再经过聚光模块后被汇聚到光电接收机的光感面上。
2.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，所述LED灯发出亮度变化的光。
3.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，所述需要广播的信息和用于接收端追踪对准的控制信号通过叠加或者相乘的方式结合在一起。
4.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，所述用于接收端追踪对准的控制信号来源于接摄像头输出端的图像处理模块，图像处理模块首先识别出带有标的信号的光线，然后计算出发出该光线的LED灯的相对位置，进而产生控制信号来控制光束偏转模块，确保灯光能够照射到光电接收机上。
5.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，所述LED灯产生的标的信号为特定的码。
6.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，所述特定的码为伪随机码。
7.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，所述光束偏转模块是振镜。
8.根据权利要求1所述的基于追踪对准机制的室外无线光移动通信系统，其特征在于，通过控制信号去控制光束偏转模块的偏转角度，使得透射光正好可以通过镜面的反射，进入光电接收机中。
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