CN107818682A - 一种基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法，系统包括：多个接收端，实时发送红外信标信号以及接收发送端输出的辐射信号；一个或多个发送端，其辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，基于各个辐射区块实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块的信号强度，并根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号。本发明的发送端的信号辐射时并不是将整个辐射面投入使用，而是通过各个辐射区块实时接收的来自接收端的红外信标信号来确定每个辐射区块的信号强度，从而根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号，可以实现能量的有目标的集中发送，减少辐射功率浪费，有效延长发送端的电池供电时间。

Description

一种基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法

技术领域

本发明涉及无线音频通信领域，尤其涉及一种基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法。

背景技术

无线音频通信系统主要有两种，一是基于射频(无线电)技术的无线系统，另一个是采用红外传输的无线系统。基于射频技术的无线系统容易受外来恶意干扰及容易被窃听，并且需要无线电频率使用许可。红外传输的无线系统由于其安全性、高度保密性以及对人体辐射小等优点得到广泛应用。

红外音频传输一般是发送端或者接收端处在固定位置，另一方移动接收或发送，如红外会议系统或者红外话筒传输。对于红外话筒传输等移动发送端，由于讲话者在一定范围内移动、转身等，导致发射角度和接收端存在偏差，容易导致接收信号差。参考图1，图中1’表示发送端，2’表示接收端，3’表示人体，S0表示辐射区域，可见现有的做法是话筒采用180度弧面进行发射，使得辐射角度十分广阔，一定程度的移动、转身时，接收端也能接收到信号。

现有做法存在的问题是，一方面辐射弧面过大容易导致辐射面积大，而到达接收端的能量少；另一方面，造成辐射功率的浪费，使得发送端的电池供电时间变少。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述到达接收端的能量少、辐射功率浪费、发送端的电池供电时间变少的缺陷，提供一种基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于引导光束的红外信号分区发送系统，包括：

多个接收端，用于实时发送红外信标信号以及接收发送端输出的辐射信号；

一个或多个发送端，其辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，所述发送端用于基于各个辐射区块实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块的信号强度，并根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统中，所述发送端用于选择信号强度最大的一个辐射区块或者信号强度排前的多个辐射区块发送辐射信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统中，每一所述辐射区块设置有红外接收单元，每一红外接收单元的信号接收角度与其所在辐射区块的辐射角度一致，每一所述接收端的接收面均匀设置多个红外发送单元，每个红外发送单元的信号发送方向与所述接收端的接收面正对，各个所述接收端的所有红外发送单元同步发送所述红外信标信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统中，所述发送端还包括多路复用器、放大器、检波器、模数转换器和处理单元，所述多路复用器的输入端与发送端的每个辐射区块的红外接收单元连接，多路复用器的输出端与放大器连接，多路复用器的受控端与处理单元连接，所述放大器、检波器、模数转换器和处理单元依次连接；

所述多路复用器用于接入发送端的每个辐射区块的红外接收单元输出的信号，并在所述处理单元的控制下循环输出每一路红外信标信号；所述放大器用于对所述多路复用器输出的信号进行放大处理，所述检波器用于对放大器输出的信号进行检波处理得到所述红外信标信号的强度信号，所述模数转换器用于对所述检波器输出的强度信号进行模数转换后输出至所述处理单元，所述处理单元用于根据数模转换器输出的强度信号确定每个辐射区块的信号强度，并对所有辐射区块的信号强度进行比较，选择信号强度最大的一个辐射区块或者信号强度排前的多个辐射区块发送辐射信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统中，所述发送端的辐射面为具有180°或者360°的辐射角度的大致呈柱形面的弧面，所述辐射面沿其辐射角度的跨度方向被均分为所述多个辐射区块。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统中，所述接收端的接收面为半球面。

本发明还公开了一种基于引导光束的红外信号分区发送方法，基于一个或多个发送端和多个接收端实现，所述发送端的辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，方法包括：

多个接收端实时发送红外信标信号；

发送端基于各个辐射区块实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块的信号强度，并根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送方法中，所述的根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号具体包括：选择信号强度最大的一个辐射区块发送辐射信号，或者选择信号强度排前的多个辐射区块同时发送辐射信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送方法中，每一所述辐射区块设置有红外接收单元，每一红外接收单元的信号接收角度与其所在辐射区块的辐射角度一致，每一所述接收端的接收面均匀设置多个红外发送单元，每个红外发送单元的信号发送方向与所述接收端的接收面正对；

所述的多个接收端实时发送红外信标信号具体包括：各个所述接收端的所有红外发送单元同步发送所述红外信标信号。

在本发明所述的基于引导光束的红外信号分区发送方法中，所述的确定每个辐射区块的信号强度包括：

接入发送端的每个辐射区块的红外接收单元输出的信号，并循环输出每一路接入的信号；

对循环输出的每一路信号进行放大处理；

对放大处理后的信号进行检波处理得到所述红外信标信号的强度信号；

对所述强度信号进行模数转换；

根据数模转换后输出的强度信号确定每个辐射区块的信号强度。

实施本发明的基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法，具有以下有益效果：本发明将辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，发送辐射信号时并不是将整个辐射面投入使用，而是通过各个辐射区块实时接收的来自接收端的红外信标信号每个辐射区块的信号强度，从而根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号，如此可以实现能量的有目标的集中发送，减少辐射功率浪费，有效延长发送端的电池供电时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是现有技术中的红外音频传输的示意图；

图2是本发明基于引导光束的红外信号分区发送系统的结构示意图；

图3是本发明的较佳实施例提供的接收端的结构示意图；

图4是本发明的较佳实施例提供的发送端的分区示意图；

图5是本发明的较佳实施例提供的发送端的结构示意图；

图6是发送端选择一个辐射区块进行辐射的辐射效果图；

图7是发送端选择多个辐射区块进行辐射的辐射效果图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，词语“同步”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参考图2，本发明总的思路是：将发送端1的辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，同时设置多个接收端2，每个接收端2实时发送红外信标信号，发送端1基于各个辐射区块实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块的信号强度，并根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号，如此可以实现能量的有目标的集中发送，如图2所示，本发明的辐射区域 S1相比图1中的辐射区域S0减小了很多，减少辐射功率浪费，有效延长发送端1的电池供电时间。

可以理解的是，发送端1的数量可以是一个或者多个，发送端1一般是电池供电的红外无线麦克风，一个教室或会场可能存在一个或多个麦克风。

需要说明的是，辐射信号是有用的信号，比如音频信号、视频信号等。红外信标信号是一种区别于辐射信号的辅助信号，红外信标信号与辐射信号的信号频率是不一样的，以免互相干扰。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图3，为了在发送端1实现红外信号分区发送，本发明提出基于引导光束实现，具体为利用多个接收端2发送的红外信标信号来确定各个辐射区块的信号强度，为此，每一所述接收端2的接收面均匀设置多个红外发送单元 21，例如红外发送管。其中，每个红外发送单元21的信号发送方向与所述接收端2的接收面正对，各个所述接收端2的所有红外发送单元21同步发送所述红外信标信号。

可以理解的是，每个接收端2的红外信标信号的发送是实时的，所谓实时，可以是以预设的短时间间隔周期性的执行。

本实施例中，所述接收端2的接收面为半球面，该多个红外发送单元21 沿半球面的圆周方向间隔均匀布置。另外，在具体应用时可以将各个接收端2 固定在天花板上。本实施例中红外信标信号为正弦波。

参考图4，图中3表示人体，较佳实施例中，发送端1设计为可以佩戴在胸前的麦克风，其辐射面为具有180°辐射角度的大致呈柱形面的弧面，图4 是从俯视角度示意了发送端1的一个结构，辐射面沿其辐射角度的跨度方向被均分为所述多个辐射区块10。

辐射区块10的数量可以根据需要设定。一般地，将辐射面分成2～5个辐射区块10就可达到较好的效果，假定辐射区块10的数量为5个，则5个辐射区块10对应的辐射角度分别1°-36°、37°-72°、73°-108°、109°- 144°、145°-180°。每一个辐射区块10配置有控制辐射输出的开关。

当然，可以理解的是，辐射面的辐射角度并不限于本实施例的情形，还可以是360°，例如手持式麦克风，还可以是其他任意角度，这些都是属于本发明的简单变形。另外，关于辐射面的形状，不限于柱形、球形等，还可以是其他不规则形状。

为了接收红外信标信号来确定各个辐射区块10的信号强度，每一所述辐射区块10设置有红外接收单元11，例如红外接收管。每一红外接收单元11 的信号接收角度与其所在辐射区块10的辐射角度一致。

本实施例的工作原理是：多个接收端2实时发送红外信标信号以及接收发送端1输出的辐射信号，发送端1基于各个辐射区块10实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块10的信号强度，并根据各个辐射区块10的信号强度选择合适的辐射区块10发送辐射信号，例如选择信号强度最大的一个辐射区块10发送辐射信号。由于发送端1的移动会导致实时选择的合适的辐射区块10 不停的切换，所以为了提高切换的信号不中断概率，还可以选择信号强度排前的多个辐射区块10发送辐射信号。

进一步的，参考图5，系统还包括与所述发送端1连接的多路复用器、放大器、检波器、模数转换器和处理单元，本实施例中处理单元具体为MCU。

其中，所述多路复用器的输入端与发送端1的每个辐射区块10的红外接收单元11连接，所述多路复用器的输出端与放大器连接，所述多路复用器的受控端与MCU的IO口连接，所述放大器、检波器、模数转换器和MCU依次连接。

具体的，所述多路复用器用于接入发送端1的每个辐射区块10的红外接收单元11输出的红外信标信号，并通过MCU的IO控制循环输出每一路接入的红外信标信号；所述放大器用于对所述多路复用器输出的信号进行放大处理，所述检波器用于对放大器输出的信号进行检波处理得到所述红外信标信号的强度信号，所述模数转换器用于对所述检波器输出的强度信号进行模数转换后输出至所述MCU，MCU用于根据数模转换器输出的强度信号确定每个辐射区块 10的信号强度，并对所有辐射区块10的信号强度进行比较，选择信号强度最大的一个辐射区块10或者信号强度排前的多个辐射区块10发送辐射信号。

参考图6，示意了选择信号强度最大的一个辐射区块10发送辐射信号的效果，图中S2代表辐射区域。参考图7，示意了选择信号强度排前的两个辐射区块10同时发送辐射信号的效果，图中S3代表辐射区域，由于实际应用中红外信号的传输会受到一定的影响，因此不是理想的直线，所以两个辐射区块 10的辐射信号会存在一定的重叠。

可以理解的是，本发明中选择某个辐射区块10发送辐射信号可以通过MCU控制该某个辐射区块10的开关导通，其他的辐射区块10的开关关断。

基于同一发明构思，本发明还要求保护一种基于引导光束的红外信号分区发送方法，结合图2-5，本发明的方法基于一个或多个发送端1和多个接收端2实现，所述发送端1的辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块10，发送端1和接收端2的具体结构可以参考上述的关于引导光束的红外信号分区发送系统的描述以及图2-5，此处不再赘述。本发明的方法包括：

S10、多个接收端2实时发送红外信标信号；

S20、发送端1基于各个辐射区块10实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块10的信号强度，并根据各个辐射区块10的信号强度选择合适的辐射区块10发送辐射信号。

其中，步骤S10中，所述的多个接收端2实时发送红外信标信号具体包括：各个所述接收端2的所有红外发送单元21同步发送所述红外信标信号。

其中，步骤S20中，所述的根据各个辐射区块10的信号强度选择合适的辐射区块10发送辐射信号具体包括：选择信号强度最大的一个辐射区块10 发送辐射信号，或者选择信号强度排前的多个辐射区块10同时发送辐射信号。

其中，步骤S20中，所述的确定每个辐射区块10的信号强度包括：

S21、接入发送端1的每个辐射区块10的红外接收单元11输出的红外信标信号，并循环输出每一路接入的红外信标信号；

S22、对循环输出的每一路红外信标信号进行放大处理；

S23、对放大处理后的信号进行检波处理得到所述红外信标信号的强度信号；

S24、对所述强度信号进行模数转换；

S25、根据数模转换后输出的强度信号确定每个辐射区块10的信号强度。

综上所述，实施本发明的基于引导光束的红外信号分区发送系统以及方法，具有以下有益效果：本发明将辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，发送辐射信号时并不是将整个辐射面投入使用，而是通过各个辐射区块实时接收的来自接收端的红外信标信号每个辐射区块的信号强度，从而根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号，如此可以实现能量的有目标的集中发送，减少辐射功率浪费，有效延长发送端的电池供电时间。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于引导光束的红外信号分区发送系统，其特征在于，包括：

多个接收端，用于实时发送红外信标信号以及接收发送端输出的辐射信号；

一个或多个发送端，其辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，所述发送端用于基于各个辐射区块实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块的信号强度，并根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号。

2.根据权利要求1所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统，其特征在于，所述发送端用于选择信号强度最大的一个辐射区块或者信号强度排前的多个辐射区块发送辐射信号。

3.根据权利要求1所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统，其特征在于，每一所述辐射区块设置有红外接收单元，每一红外接收单元的信号接收角度与其所在辐射区块的辐射角度一致，每一所述接收端的接收面均匀设置多个红外发送单元，每个红外发送单元的信号发送方向与所述接收端的接收面正对，各个所述接收端的所有红外发送单元同步发送所述红外信标信号。

4.根据权利要求1所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统，其特征在于，所述发送端还包括多路复用器、放大器、检波器、模数转换器和处理单元，所述多路复用器的输入端与发送端的每个辐射区块的红外接收单元连接，多路复用器的输出端与放大器连接，多路复用器的受控端与处理单元连接，所述放大器、检波器、模数转换器和处理单元依次连接；

所述多路复用器用于接入发送端的每个辐射区块的红外接收单元输出的信号，并在所述处理单元的控制下循环输出每一路红外信标信号；所述放大器用于对所述多路复用器输出的信号进行放大处理，所述检波器用于对放大器输出的信号进行检波处理得到所述红外信标信号的强度信号，所述模数转换器用于对所述检波器输出的强度信号进行模数转换后输出至所述处理单元，所述处理单元用于根据数模转换器输出的强度信号确定每个辐射区块的信号强度，并对所有辐射区块的信号强度进行比较，选择信号强度最大的一个辐射区块或者信号强度排前的多个辐射区块发送辐射信号。

5.根据权利要求1所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统，其特征在于，所述发送端的辐射面为具有180°或者360°的辐射角度的大致呈柱形面的弧面，所述辐射面沿其辐射角度的跨度方向被均分为所述多个辐射区块。

6.根据权利要求1所述的基于引导光束的红外信号分区发送系统，其特征在于，所述接收端的接收面为半球面。

7.一种基于引导光束的红外信号分区发送方法，其特征在于，基于一个或多个发送端和多个接收端实现，所述发送端的辐射面分为具有不同辐射角度的多个辐射区块，方法包括：

多个接收端实时发送红外信标信号；

发送端基于各个辐射区块实时接收的红外信标信号确定每个辐射区块的信号强度，并根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号。

8.根据权利要求7所述的基于引导光束的红外信号分区发送方法，其特征在于，所述的根据各个辐射区块的信号强度选择合适的辐射区块发送辐射信号具体包括：选择信号强度最大的一个辐射区块发送辐射信号，或者选择信号强度排前的多个辐射区块同时发送辐射信号。

9.根据权利要求7所述的基于引导光束的红外信号分区发送方法，其特征在于，每一所述辐射区块设置有红外接收单元，每一红外接收单元的信号接收角度与其所在辐射区块的辐射角度一致，每一所述接收端的接收面均匀设置多个红外发送单元，每个红外发送单元的信号发送方向与所述接收端的接收面正对；

所述的多个接收端实时发送红外信标信号具体包括：各个所述接收端的所有红外发送单元同步发送所述红外信标信号。

10.根据权利要求7所述的基于引导光束的红外信号分区发送方法，其特征在于，所述的确定每个辐射区块的信号强度包括：

接入发送端的每个辐射区块的红外接收单元输出的信号，并循环输出每一路接入的信号；

对循环输出的每一路信号进行放大处理；

对放大处理后的信号进行检波处理得到所述红外信标信号的强度信号；

对所述强度信号进行模数转换；

根据数模转换后输出的强度信号确定每个辐射区块的信号强度。