CN107231247A - 用智能手机的led向其他设备传送信息的方法及装置 - Google Patents
用智能手机的led向其他设备传送信息的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本创作
是一种
用智能手机的
LED
向其他设备传送信息的方法及装置，
提供一种用可见光实现智能手机向其他设备传送信息的功能。
智能手机作为信息发送设备
,
包含
信息提取功能、信息编码功能、光调制和输出功能；其他设备作为信息接收设备，包含
光线检测、
自适应同步判决
、信息解码和信息应用功能。
本发明用可见光实现了智能手机和其他设备之间的一种信息传递方式，可以广泛用来作为智能手机控制其他设备的一种手段。用本发明会简化配置过程缩短配置时间，大幅改善用户体验。本创作要解决摄影机设备无法以
智能手机
LED
闪光直接联系传输信息的问题,使摄影设备具可见光智能识别无线接收方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于智能手机LED 的可见通信技术，用于实现智能手机向其他设备(如网络摄像机)传送信息的目的。所传送的信息可以有不同的用途，其中最典型的应用是对网络摄像机设备进行网络配置，以实现网络摄像机联网的目的。
背景技术
目前市面上无线摄像机的配置方法，还没有见到用可见光作为配置媒介的。
由于网络摄像机有光传感器(light sensor)，而智能手机的LED 也是标准配置，把两者结合起来，用来实现网络摄像机的配置手段，不失为一种不错的方法。
本发明是在提高改善网络摄像机配置的用户体验过程中产生的。发明所涉及的技术可以用于其他用途，但介绍过程将以网络摄像机为主要对象。
智能手机已经非常普及，而网络摄像机作为互联网视频采集和监控的设备也应用广泛。在互联网架构下，智能手机和网络摄像机等设备已经实现了无缝连接：一方面用户用智能手机可以随时获取网络摄像机的画面，另一方面网络摄像机在事件(如入侵检测、声光报警等)触发时也能主动推送信息到智能手机。两者的有机结合，可以为用户实现家居安全，远程监控等应用。
所有接入互联网的设备，都需要先进行网络配置才能成功联网，智能手机和网络摄像机也一样。不同的是智能手机由于具有适用的输入(按键或触摸屏)输出(显示屏)设备，所以进行网络设置操作不存在任何障碍，
而网络摄像机则因为没有适应的输入输出手段，导致设置操作要么比较麻烦，要么需要额外硬件支持。严重影响用户体验或者产品成本。
目前网络摄像机的设置有以下几种方法：1）利用Bluetooth 技术实现；2）通过有线网络接口实现；3）通过模拟无线AP 方式进行。
用Bluetooth 技术实现虽然比较方便，但是必须在网络摄像机增加Bluetooth 硬件功能模块。这个功能模块除了用于网络配置之外没有其他用处，增加了产品的成本。
通过有线网络接口实现配置的前提是网络摄像机必须有有线网口。对于没有有线接口的网络摄像机，这种方法无法采用。
通过模拟无线AP 方式进行，适用于采用WiFi无线连接的网络摄像机设备。目前无线设备比较普及，但是这种方式需要把网络摄像机在AP 模式和Station 模式之间进行切换，操作步骤稍显复杂，影响用户体验。
本发明可以在不增加设备成本的情况下简化网络摄像机的设置操作，改善用户体验。本发明的思想是用智能手机的LED 作为信号源，用网络摄像机的环境光检测功能作为信号接收装置，利用可见光作为通信媒介实现从智能手机到网络摄像机的信息传送技术。
比对文件
201310405814.9带双向认证的光控门禁方法
201310525978.5一种可见光识别锁具和可见光识别锁具控制方法
201410640596.1一种新型数据标签及其数据读写系统与方法。
发明内容
本发明是一种用智能手机的LED向网络摄像机(或其他网络设备)传送信息的方法及装置。整个系统由信息发送设备(智能手机)和信息接收设备(网络摄像机或其他网络设备)组成, 智能手机担当信息发送角色，摄像机(或其他网络设备)担当信息接收设备。
作为信息发送设备的智能手机，包括了信息提取功能，信息编码功能，光调制和输出功能。信息提取功能负责提取需要发送的原始信息。这些信息可以来自用户的输入，也可以取自智能手机内部存储器; 而信息编码单元则是把提取到的原始信息，按照一定的规则编制成编码信息; 编码信息遵守收发双方约定的格式且符合光调制单元的输入要求; 光调制和输出单元依据接收到的编码信息，控制LED发出不同强度和持续时隙的光线，实现信息的对外传送。
作为信息接收设备的摄像机(或其他网络设备)，包括了光线检测、自适应同步判决、信息解码和信息应用四个单元。光线检测单元实现对光线强度的取样，其取样時刻可由自适应同步判决单元作出調整。自适应同步判决单元对光线检测结果进行分析并調整光线检测单元的取样时刻到最佳点，然后计算出环境光强和最强光强，并根据系统的编码密度N确定判决门限，再把光强信号还原为编码信息送至信息解码单元解码。解码单元按照双方约定的规则把编码信息还原为原始信息。信息应用单元则把解码单元获得的原始信息应用到系统中，例如：如果接收到的原始信息是网络配置信息，则完成网络配置操作以便实现设备的联网功能。
所述智能手机操作系统可以是IOS 或Android。
所述的传送信息方法是一种可见光、短距离视距通信方法。
所述的信息携带媒介为光线强度。方法之一是把LED的发光强度从最小值至最大值分割为互不重叠的2N (N 为大于0 的正整数)个均匀区域(也可以按不均匀规则划分)，则每个时隙可携带N-bit信息。定义N为系统的编码密度。
在相同时隙长度下，编码密度N 越大，通信速率越高，但对接收设备的检测精度要求也越高，实现难度越大；N=1为最简系统，此时LED 发光强度只有两种状态：无(LED 灭)和有(LED 开)，这种情况下接收系统的实现也最为简单。
持续时隙的选择也和接收机的检测能力有关。接收机检测能力越强，检测光信息所需要的持续时隙越短，系统的信息速率可以做得越高；反之，接收机能力越弱，检测光信息持续的时隙就越长，系统的信息速率也就越低。
所述的信息编码密度N越大，每一个检测区域就越小，检测难度就越大，出错的概率也越大。减小信息编码密度N，相当于增大每一个检测区域的幅度，可以提高系统的抗干扰能力。所以采用编码密度N=1 的系统具有最强的抗干扰能力。
所述的光线检测单元可以由多种技术实现，包括但不限于以下方法：1）用CDS(光敏电阻)+A/D 电路方式；2)用光敏二极管+A/D 电路方式；3)用模拟输出的光传感器(lightsensor)+A/D 电路方式；4)用自带A/D功能的光传感器方式; 在这些方案中，采用自带A/D功能的光传感器方式具有符合环保要求，集成度高，功能强大，设计灵活等特点成为最佳选择。
所述的自适应同步判决单元可以自动同步接收机的光强检测时刻到最佳点，以保证最佳通信质量。自适应同步通过以下方法实现：首先，每次发送设备在信息发送之前，都会发送特定规则和特定长度的同步序列(同步序列由光强最小和最大的两种状态交替组成)，用于接收机同步识别。其次，接收机检测到同步序列时，会依据检测结果调整检测的时刻，使得检测数值最优化，从而实现自动同步。
所述的自适应同步判决单元可以自动消除环境光对通信造成的影响。由于信息携带媒介为可见光，而环境中可见光无处不在，且其强度因环境和时间不同而不同，如果接收系统不能有效克服环境光线的干扰和影响，就无法保证可靠通信。本发明采用自适应判决方式抵消环境光线的影响，具体做法如下：在自适应同步完成后，接收系统依次检测到环境光
强和最大光强，根据系统的编码密度N和光强区域划分规则，就可以计算出每一个区域的判决门限，而且这个判决门限已经消除了环境光的影响。
这种消除环境光影响的方法有个前提：在通信期间，环境光强基本保持不变。这个前提可以通过限制系统每次传递信息的最长时间来达到，只要每次信息传递的时间足够短，环境光的干扰就可以认为是固定的。
所述的自适应同步判决单元同时也消除了光源强度不同、通信距离不同造成的影响。基于上面陈述的自适应判决方法，因形成判决门限的最大光强已经涵盖了光源强度和通信距离的因素，所以接收机的判决自动消除了这些因素的影响。
本发明为了方便接收机判断接收到的信息是否正确，在编码信息尾部添加了检验和后缀。接收机通过检验和计算就能够判别出所收到的信息是否正确。检验和的方式可以灵活采用，可以采用CRC-16 或者CRC-8，也可以采用XOR 校验。不同的校验方式对系统资源有不同的要求，可以结合实际系统资源予以选择。
本发明所述的可见光通信是单向通信，信息由智能手机送到摄像机(或其他网络设备)。为了方便智能手机用户及时判断信息传送是否成功，接收机可以通过其他方式回应。例如通过喇叭或者蜂鸣器发声(例如：“滴滴”表示失败；“滴”表示成功)来告知智能手机用户，也可以通过指示灯(如不同颜色，或者不同闪烁方式)来告知智能手机用户。接收机的回应功能不是必须的，且回应的方式和设备资源有关。回应方式和技术不是本发明涵盖的内容。
本发明信源无需额外硬件资源，信宿设备成本低，只要具备足够的光线强弱识别能力和信息处理能力即可。适合低信息量传输，可以作为智能手机和其他设备通信的辅助手段。特别适合于用智能手机为其他设备进行配置操作的通信手段。
所述的其他设备是智能插座、无线摄像机、智能计算机、可视门铃、无线对讲机、网络摄像机、遥控门锁、网络监控器、智能清扫器、智能机械人或智能电视; 所述智能手机操作系统可以是IOS 或Android。
本创新用着网络摄像机的网络配置手段时更具优势，因为光线检测电路也是网络摄像机的基本功能，所以这个功能的实施没有额外的硬件成本。
附图说明
图1：实际应用示意图。
图2：本发明实施的原理圖。
图3：光传感器检测到的光强变化示意图。
图式说明
11智能手机 12网络摄像机 13 智能手机的LED
14网络摄像机光线检测单元 15用于传送信息的可见光
具体说明
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例为编码密度N=1的系统。该例子只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
对于N=1的系统，LED发光状态只有2个：分别为亮(对应信息1)和灭(对应信息0)。
接收端采用自带A/D功能的光传感器检测光强。
帧结构：
a)
b)同步序列：32个亮/灭交替的时隙。
信息由4个单元构成，依次为1字节的HEAD，2字节的LEN，和LEN长度对应的INFO以及标志信息结尾的TAIL。
校验：2个字节，为自HEAD到TAIL的检验。
要保证HEAD和TAIL信息不会在LEN和INFO中出现。
信息发送端的功能实现：
a)信息提取：智能手机在用户控制下，进入信息发送模式。依据要传输信息的特点，从手机内存获取或者提示用户输入待传输的信息。
信息编码：把获取到的信息，按帧结构定义进行编制。
光调制和输出：编码后的信息序列，按照自左至右顺序依次控制LED发光：1对应LED打开；0对应LED关闭。时隙长度依据设备能力确定。
信息接收端的功能实现：
a)接收端按照时隙周期检测光强。
自适应同步和判决：依据同步序列强弱交替的特点捕获发端同步序列，调整取样时刻使得光强峰值/谷值为最大值/最小值来完成同步，设定(峰值+谷值)/2作为自适应判决门限。
信息解码：对判决输出的信息字段进行校验和计算，如果没有错误则从中提取出原始信息INFO送信息应用单元；否则做丢弃处理。
信息应用：把接收到的信息INFO应用起来。
回应：利用网络摄像机喇叭装置实现回应功能。收到有效信息并成功应用，发出0.5秒“滴”声；收到错误信息则发出持续和时长各0.3秒的“滴，滴，滴”。
Claims (10)
1.一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，本发明系统由信息发送设备(智能手机)和信息接收设备(网络摄像机或其他网络设备)组成, 智能手机担当信息发送角色，摄像机(或其他网络设备)担当信息接收设备;
作为信息发送设备的智能手机，包括了信息提取功能，信息编码功能，光调制和输出功能;信息提取功能负责提取需要发送的原始信息;这些信息可以来自用户的输入，也可以取自智能手机内部存储器; 而信息编码单元则是把提取到的原始信息，按照一定的规则编制成编码信息; 编码信息遵守收发双方约定的格式且符合光调制单元的输入要求; 光调制和输出单元依据接收到的编码信息，控制LED发出不同强度和持续时隙的光线，实现信息的对外传送;作出調整;
作为信息接收设备的摄像机(或其他网络设备)，包括了光线检测、自适应同步判决、信息解码和信息应用四个单元;光线检测单元实现对光线强度的取样，其取样時刻可由自适应同步判决单元作出調整;自适应同步判决单元对光线检测结果进行分析并調整光线检测单元的取样时刻到最佳点，然后计算出环境光强和最强光强，并根据系统的编码密度N确定判决门限，再把光强信号还原为编码信息送至信息解码单元解码;解码单元按照双方约定的规则把编码信息还原为原始信息;信息应用单元则把解码单元获得的原始信息应用到系统中，例如：如果接收到的原始信息是网络配置信息，则完成网络配置操作以便实现设备的联网功能。
2.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于: 所述的信息携带媒介为光线强度;为了让每个时隙携带N-bit信息，需要把把LED的发光强度从最小值至最大值分割为互不重叠的2N (N 为大于0 的正整数)个均匀或不均匀区域，N为系统的编码密度;
N=1为最简系统，此时LED 发光强度只有两种状态：无(LED 灭)和有(LED 开)，这种情况下接收系统的实现也最为简单;
在相同时隙长度下，编码密度N 越大，通信速率越高，但对接收设备的检测精度要求也越高，实现难度越大;
持续时隙的选择和接收机的检测能力有关，接收机检测能力越强，检测光信息所需要的持续时隙越短，系统的信息速率可以做得越高；反之，接收机能力越弱，检测光信息持续的时隙就越长，系统的信息速率也就越低。
3.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于：信息编码密度N越大，每一个检测区域就越小，检测难度就越大，出错的概率也越大;减小信息编码密度N，相当于增大每一个检测区域的幅度，可以提高系统的抗干扰能力;所以编码密度N=1 的最简系统具有最强的抗干扰能力。
4.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于: 所述的光线检测单元可以由多种技术实现，包括但不限于以下方法：1）用CDS(光敏电阻)+A/D 电路方式；2)用光敏二极管+A/D 电路方式；3)用模拟输出的光传感器(light sensor)+A/D 电路方式；4)用自带A/D功能的光传感器方式; 在这些方案中，采用自带A/D 功能的光传感器方式具有符合环保要求，集成度高，功能强大，设计灵活等特点成为最佳选择。
5.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于：采用自适应同步判决功能实现自适应同步，方法是：首先，每次发送设备在信息发送之前，都会发送特定规则和特定长度的同步序列(同步序列由光强最小和最大的两种状态交替组成)，用于接收机同步识别;其次，接收机检测到同步序列时，会依据检测结果调整检测的时刻，使得检测数值最优化，从而实现自动同步。
6.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于：采用自适应同步判决功能生产判决门限，消除环境光的干扰和影响;实现方式如下：在自适应同步完成后，接收系统交替检测到同步序列的最小光强和最大光强，再根据系统的编码密度N和光强区域划分规则，就可以计算出每一个区域的判决门限，而且这个判决门限已经消除了环境光的影响;采用上述所述自适应同步判决功能也消除了光源强度不同、通信距离不同造成的影响;因形成判决门限的最大光强已经涵盖了光源强度和通信距离的因素，所以接收机的判决自动消除了这些因素的影响。
7.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于：所述的信息接收设备为了方便接收机判断接收到的信息是否正确，在编码信息尾部添加了检验和后缀;接收机通过检验和计算就能够判别出所收到的信息是否正确;检验和的方式可以灵活采用，可以采用CRC-16 或者CRC-8，也可以采用XOR 校验;不同的校验方式对系统资源有不同的要求，可以结合实际系统资源予以选择。
8.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于：所述的传送信息的方法之可见光通信是单向通信，信息由智能手机送到摄像机(或其他网络设备);为了方便智能手机用户及时判断信息传送是否成功，接收机可以通过其他方式回应;例如通过喇叭或者蜂鸣器发声(例如：“滴滴”表示失败；“滴”表示成功)来告知智能手机用户，也可以通过指示灯(如不同颜色，或者不同闪烁方式)来告知智能手机用户;接收机的回应功能不是必须的，且回应的方式和设备资源有关。
9.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于：这是一种低成本的低信息量通信手段，可以作为智能手机和其他设备通信的辅助手段，特别适合于用智能手机为其他设备进行配置操作的通信手段;低成本体现在信源无需额外硬件资源；信宿设备成本低，只要具备足够的光线强弱识别能力和信息处理能力即可。
10.根据权利要求 1 所述的一种用智能手机的LED 向其他设备传送信息的方法及装置，其特征在于:所述的其他设备是智能插座、无线摄像机、智能计算机、可视门铃、无线对讲机、网络摄像机、遥控门锁、网络监控器、智能清扫器、智能机械人或智能电视;所述智能手机操作系统可以是IOS 或Android。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20171003 |