CN107819521A - 可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光通信技术领域，具体涉及一种可辅助定位的高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备,包括信号调制发射装置及信号接收解调装置，所述信号调制发射装置用于发射可见激光信号，所述信号接收解调装置用于接收所述信号调制发射装置发射的可见激光信号。本发明可解决现有技术中光信号的传递极易受到干扰，多路信号合路影响设备的灵敏性和准确性的问题。

Description

可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备
技术领域
本发明属于激光通信技术领域，具体涉及一种可辅助定位的高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备。
背景技术
目前现有用于真人CS游戏的激光设备中，发射装置是采用红外光作为信号，信号通过编码后(ASK,FSK,PPM,PWM的调制方式)通过发射器发射出来，再由相应的接收装置接收，实现信息的传递。
由于设备采用红外光，肉眼不可见，无法同时做到光信号的发射和辅助瞄准，因此游戏实战需要增加额外的激光瞄准设备，这样会造成设备结构复杂、制造成本高的问题。加之红外光为肉眼不可见光，因此安装在设备上的红外光发射器无法通过肉眼判断并调整发射角度，需要借助专业调试设备才能校准发射角度；另一方面，由于红外光束(模拟实弹弹道)不易于肉眼判断和调整，在近距离使用，方向性控制较差，远距离使用线性差，导致使用过程中体验不够贴近实际。
此外，现有的CS设备由于采用红外光作为信号介质，在无遮挡条件下有效使用距离大多在几百米(约400米)，满足不了远距离(如几公里)模拟射击的要求。
再有，真人CS游戏现场的信号环境嘈杂，光信号的传递极易受到干扰，而现有设备的技术适合单路接收，多路信号的灵敏性和抗干扰性较差，不利于游戏的流畅性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可辅助定位的高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，以解决现有技术中光信号的传递极易受到干扰，影响设备的灵敏性和准确性的问题。
本发明还有一个目的是提供一种可辅助定位的高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，以解决现有技术中光信号发射器光路不可见，无法通过肉眼校准的问题。
本发明还有一个目的是提供一种可辅助定位的高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，以解决现有技术中光信号有效传播距离不足的问题。
本发明再有一个目的是提供一种可辅助定位的高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，以解决现有技术中无法同时做到光信号的发射和辅助瞄准，需要增加额外的激光瞄准设备，造成设备结构复杂、制造成本高的问题。
本发明提供一种可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备,包括信号调制发射装置及信号接收解调装置，所述信号调制发射装置用于发射可见激光信号，所述信号接收解调装置用于接收所述信号调制发射装置发射的可见激光信号；
所述信号调制发射装置包括信号调制部分和激光发射部分，所述信号调制部分采用2ASK信号调制，所述激光发射部分为可见光激光发射器；
所述信号接收解调装置包括初级信号接收解调装置和合路信号解调装置，所述信号接收解调装置包括至少一路初级信号接收解调装置，合路信号解调装置包括合路及包络检波器，至少一路信号经所述合路及包络检波器合并为一路信号。
作为本发明的优选方式，所述信号调制发射装置包括二进制基带信号发生器、方波信号发生器、乘法器、可见激光发生器，所述二进制基带信号发生器、所述方波信号发生器分别与所述乘法器连接，所述乘法器还与所述可见激光发生器连接。
作为本发明的优选方式，所述初级信号接收解调装置包括光电转换器、放大器、带通滤波器、半波整流器，所述光电转换器与所述放大器连接，所述放大器还与所述带通滤波器连接，所述带通滤波器还与所述半波整流器连接。
作为本发明的优选方式，每路所述初级信号接收解调装置的所述半波整流器还与所述合路及包络检波器连接。
作为本发明的优选方式，所述信号接收解调装置包含两级且中心频点不同的带通滤波器，分别是所述初级信号接收解调装置的带通滤波器和所述合路信号解调装置的带通滤波器，所述初级信号接收解调装置的带通滤波器中心频率大于所述合路信号解调装置的带通滤波器的中心频率。
作为本发明的优选方式，所述合路信号解调装置包括所述合路及包络检波器、带通滤波器、判决器、MCU，所述合路及包络检波器与所述带通滤波器连接，所述带通滤波器还与所述判决器连接，所述判决器还与MCU连接。
作为本发明的优选方式，所述可见光激光发射器可发射编码激光信号也可发射非编码激光信号。
作为本发明的优选方式，所述接收解调装置至少包括4路初级信号接收解调装置。
作为本发明的优选方式，任意一个所述信号接收解调装置都可以接收任意一个所述信号发射装置发射的信号。
本发明的有益效果在于本发明是采用可见激光发射器发射可见激光，可实现瞄准定位及通讯两个功能，一个模块即可实现两项预设功能，大大简化了设备的复杂性，降低设备的制造成本，更利于大范围的应用和推广。
另外，利用可见激光瞄准和通讯，可以实现肉眼校准激光模拟的弹道。当在游戏过程中因弹道偏斜无法正常工作时，玩家可自行校准，确保游戏顺畅进行。同时，可见激光可手动调整聚光程度，激光信号的有效传播距离远远大于不便于调整的红外光信号，有利于信号的远距离传送。
再有，本发明的信号接收解调装置具有多路信号接收解调功能，同时采用多级2ASK调制解调方案，信号接收解调装置接收到信号调制发射装置发射过来的激光信号，由初级信号接收解调装置的光电转换器转换成电信号，先放大带通滤波，采用二极管检波，再由合路信号解调装置的合路及包络检波器合路及包络检波，再次经过带通滤波，虑除不具有与二级制基带信号电平变化周期特征的其他频率信号，再通过门限判决，还原具有与二进制基带信号电平变化周期一致的信号，最后送到MCU处理。很好地解决了多路接收的信号合路问题，而且合路方式简单廉价。多路初级信号接收解调装置接收信号，再经过信号合路，能够很好地解决信号的抗干扰和灵敏度问题，实际使用证明信号的接收灵敏度远远超越现有设备的接收灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的元器件联接关系示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例公开了一种可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备,参照图1所示，包括信号调制发射装置及信号接收解调装置。信号调制发射装置用于发射可见激光信号，信号接收解调装置用于接收信号调制发射装置发射的可见激光信号。
信号调制发射装置分为信号调制部分和激光发射部分，信号调制部分采用2ASK信号调幅调制，激光发射部分为可见光激光发射器。信号调制部分由二进制基带信号发生器、方波信号发生器、乘法器组成，激光发射部分为一个可见激光发生器。二进制基带信号发生器及方波信号发生器分别与乘法器连接形成信号调制发射装置的信号调制部分。乘法器再与可见激光发生器连接从而形成整个信号调制发射装置。信号调制发射装置采用两级2ASK调制，通过二进制的基带信号S(t)与方波信号f(t)相乘得到e2ask信号，然后用e2ask信号作为可见光激光发射器的驱动信号，通过可见光激光发射器内的驱动电路驱动向外发射激光信号。
可见激光发生器发出的可见激光具有肉眼可见性、传播距离长的特点。将可见激光发生器可调节地安装在真人CS设备(枪械)上，在CS设备(枪械)上设置两组开关(辅助瞄准开关和启动射击开关)使可见激光发射器可发射编码激光信号也可以发射非编码激光信号。当处于正常供电状态时向外发射未经编码的可见激光束用以瞄准目标。根据可见激光束的指向，玩家可以瞄准目标进行射击，如果在游戏过程中因震荡或碰撞导致瞄准偏斜，玩家可根据肉眼进行判断然后矫正，不会影响游戏的顺畅性。二进制基带信号发生器的开关设在真人CS设备(枪械)的控制按钮上(扳机)，当玩家启动控制按钮，二进制基带信号发生器则产生二进制的基带信号S(t)，同时方波信号发生器产生方波信号f(t)，S(t)与f(t)经乘法器生成e2ask信号，由e2ask信号驱动可见激光发生器向外发射经过编码的可见激光信号。利用可见激光发生器的编码和非编码的两种工作模式即可实现向外通讯射击信息和模拟弹道瞄准的功能。可见激光发生器的一机两用可以为设备省去瞄准设备，一个模块即可实现两项预设功能，大大简化了设备的复杂性，降低设备的制造成本，更利于大范围的应用和推广。
信号接收解调装置包括初级信号接收解调装置和合路信号解调装置，信号接收解调装置包括至少一路初级信号接收解调装置，合路信号解调装置包括合路及包络检测器，至少一路信号经合路及包络检测器合并为一路信号。
初级信号接收解调装置包括光电转换器、放大器、带通滤波器、半波整流器，光电转换器与放大器连接，放大器还与带通滤波器连接，带通滤波器还与半波整流器连接。每路初级信号接收解调装置的半波整流器还与合路及包络检测器连接。合路信号解调装置包括合路及包络检测器、带通滤波器、判决器，合路及包络检测器与带通滤波器连接，带通滤波器还与判决器连接，判决器最后与MCU连接。信号接收解调装置工作时首先通过光电转换器接收可见激光发射器发出的经编码的激光信号，光电转换器将激光信号转换为电信号，然后再经放大器放大信号，再将信号在带通滤波器内进行滤波，接着对信号半波整流完成初级调制。多路初级信号接收解调装置的信号最终发送至合路及包络检测器，合路及包络检测器将多路信号整合为一路同时完成包络检测，经合路的信号再经过一次带通滤波，由于调制时使用的二进制基带信号符合特定的频率特性，具备这种频率特性的信号才能经过合路信号解调电路的带通滤波器，这个过程相比于一路信号的接收调制，可以大大增加接收器数量。由于增加了合路信号后的带通滤波处理，很好解决多路信号合路后灵敏度降低的问题，同时保证了抗干扰能力。信号经过带通滤波后被送至判决器，还原具有与二进制基带信号电平变化周期一致的信号，最后由判决器把信号送到MCU处理，完成信号的解调。
信号接收解调装置包含两级且中心频点不同的带通滤波器，分别是初级信号接收解调装置的带通滤波器和合路信号解调装置的带通滤波器，初级信号接收解调装置的带通滤波器中心频率大于合路信号解调装置的带通滤波器的中心频率。
信号接收解调装置布置在真人CS玩家的穿戴设备上，每个玩家身上分布至少4个初级信号接收解调装置，保证从四周射来的激光信号都能够被接收，初级信号接收解调装置的光电装换器与信号接收解调装置的放大电路直接连接。减小由光电转换器到信号放大器之间的连接距离而引入的其他干扰，从而减小干扰同时增强稳定性。由于真人CS游戏中，每件穿戴设备需要接收来自各个方向上的信号，一路信号接收不能满足接收不同方向上的信号的要求，所以需要设置多路接收，即需要安装多个初级信号接收解调装置，满足任何方向上信号的接收。然而多路信号必须得出一个确定结果，所以对多路信息必须进行合路处理。本发明的信息调制解调采用多级2ASK调制解调方式，由于使用的二进制基带信号有特定的频率特征，该频率与合路后的带通滤波的中心频率相匹配，因此解调电路采用两次不同中心频率的带通滤波，相较于现有CS设备大多采用ASK,FSK,PPM,PWM的调制方式，2ASK多级解调更便于多路信号的合路，以确保信息传递的灵敏度和准确性。为保证多人同时进行游戏，本发明的任意一个信号接收解调装置都可以接收任意一个信号发射装置发射的信号。
实际应用中，信号接收解调装置可以设置4～8路初级信号接收解调装置分别设置在(穿戴背心、穿戴头盔)前后左右四个方向上，经实际测试4～8路初级信号接收解调装置兼备功能需求和经济性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备,其特征在于，包括信号调制发射装置及信号接收解调装置，所述信号调制发射装置用于发射可见激光信号，所述信号接收解调装置用于接收所述信号调制发射装置发射的可见激光信号；
所述信号调制发射装置包括信号调制部分和激光发射部分，所述信号调制部分采用2ASK信号调制，所述激光发射部分为可见光激光发射器；
所述信号接收解调装置包括初级信号接收解调装置和合路信号解调装置，所述信号接收解调装置包括至少一路初级信号接收解调装置，合路信号解调装置包括合路及包络检波器，至少一路信号经所述合路及包络检波器合并为一路信号。
2.根据权利要求1所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，所述信号调制发射装置包括二进制基带信号发生器、方波信号发生器、乘法器、可见激光发生器，所述二进制基带信号发生器、所述方波信号发生器分别与所述乘法器连接，所述乘法器还与所述可见激光发生器连接。
3.根据权利要求1所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，所述初级信号接收解调装置包括光电转换器、放大器、带通滤波器、半波整流器，所述光电转换器与所述放大器连接，所述放大器还与所述带通滤波器连接，所述带通滤波器还与所述半波整流器连接。
4.根据权利要求3所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，每路所述初级信号接收解调装置的所述半波整流器还与所述合路及包络检波器连接。
5.根据权利要求3所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，所述信号接收解调装置包含两级且中心频点不同的带通滤波器，分别是所述初级信号接收解调装置的带通滤波器和所述合路信号解调装置的带通滤波器，所述初级信号接收解调装置的带通滤波器中心频率大于所述合路信号解调装置的带通滤波器的中心频率。
6.根据权利要求1所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，所述合路信号解调装置包括所述合路及包络检波器、带通滤波器、判决器、MCU，所述合路及包络检波器与所述带通滤波器连接，所述带通滤波器还与所述判决器连接，所述判决器还与MCU连接。
7.根据权利要求1所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，所述可见光激光发射器可发射编码激光信号也可发射非编码激光信号。
8.根据权利要求1所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，所述接收解调装置至少包括4路初级信号接收解调装置。
9.根据权利要求1所述的可辅助定位高灵敏及抗干扰的多对多通讯的可见激光设备，其特征在于，任意一个所述信号接收解调装置都可以接收任意一个所述信号发射装置发射的信号。
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