CN107872276B - 一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置及方法，所述装置包括：待测VLC信号光源夹具、杂光光源模块、主分光镜、衰减器、副分光镜、照度计与二轴机械臂。所述方法包括：输入待测VLC信号光源的接收灵敏度E_min；打开待测VLC信号光源，分别复位衰减器、VLC接收装置与照度计及二轴机械臂，设当前照度计输出照度值为E，然后调制衰减器并移动二轴机械臂，找出照度值为E_w＝aE_min时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L_Ew；打开杂光光源，调制杂光光源至直流模式，在L_Ew处测量直流成分照度E_dcn，求出直流杂光抵抗比R_dcn；调制杂光光源至频闪模式，在L_Ew处测量其频闪成分照度E_acn，求出频闪杂光抵抗比R_acn。

Description

一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置及方法

技术领域

本发明属于可见光通信设备性能测量技术领域，尤其涉及一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置及方法。

背景技术

可见光通信是无线通信、光通信的一种，是利用肉眼看得见的“可视光”传递信息的新一代通信技术。

VLC装置抗杂光干扰性能表示LED可见光通信系统在正常工作时，抵抗外部可见光的干扰的能力。目前可见光通信设备的抗杂光干扰性能测量可用直流杂光抵抗比、频闪杂光抵抗比两个参数综合反映。在实验室标准测试环境下,可以通过人为设置杂光源为直流与频闪两种模式，求出直流杂光抵抗比、频闪杂光抵抗比。实现了可见光通信设备的抗杂光干扰性能测量用来测量可见光通信系统抗杂光干扰性能。

上述具体专利对比文件和相关文献为：

1)、“一种FTTx接入网的光性能检测系统和方法”，专利号CN104144012A。该发明公开了一种FTTx接入网的光性能检测系统和方法，光测试终端装置将光信号转化为光信号值，并通过无线信道将光信号值发送到后台服务器；智能终端扫描分光器上的条形码，将物理编码和分光器位置的经纬度发送到后台服务器；后台服务器将光信号值和判断结果传送到智能终端进行显示。系统通过光衰耗度数，判断所述光信号是否合格，本专利则测量VLC接收设备的灵敏度、直流杂光抵抗比、频闪杂光抵抗比等参数，测量的范围不同且测量方法也不同。

2)、“一种全自动定位光照度测试仪检定装置”，专利号CN204535851U。该实用新型涉及一种全自动定位光照度测试仪检定装置，其结构包括光照度测试仪装夹装置、自动定位和运动控制系统，代替了手动移动标准灯小车，精确的改变照度测试仪与标准灯的距离，确保了测量精度。本专利则指出抗杂光干扰性能与照度的关系，需要测量待测VLC信号光源的接收灵敏度、杂光光源直流成分照度、频闪成分照度等参数。

3)、“一种智能变电站二次设备光接口通信能力的测试方法”，专利号CN102739312A。该发明提供一种智能变电站二次设备光接口通信能力的测试方法，该方法测试光接口的光波长；测试光接口的发送光功率；测试光接口的接收灵敏度；测试光接口的通信数据处理能力；测试光接口的通信健壮度等参数判断设备的通信能力。本专利则基于待测VLC信号光源的接收灵敏度、杂光光源直流成分照度、频闪成分照度判断可见光通信设备的抗杂光干扰性能，所选取的参数有所不同。

4)、重庆交通大学信息科学与工程学院的李伟发表在2012年第07期《仪表技术与传感器》上的《基于Modbus控制网络的灯具配光性能检测方法研究》，通过Modbus总线通信接口向下位微控制器发出控制数据信息,以直接驱动灯具工作台X,Y,Z坐标方向上的执行机构至规定位置,获取灯具不同位置的光度数据并实时绘制出光度检测曲线。本专利则测量当存在杂光光源时，VLC设备接收杂光光源直流成分照度、频闪成分照度等，测量对象有所不同。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置及方法。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置，包括：待测VLC信号光源夹具、杂光光源模块、主分光镜、衰减器、副分光镜、照度计与二轴机械臂；所述

待测VLC信号光源夹具，用于夹放待测VLC信号光源；

杂光光源模块，用于调节杂光光源为直流与频闪两种模式；

主分光镜，用于汇聚待测VLC信号光源，并将待测VLC接收装置发出的光线至衰减器；

衰减器，用于对接收的光线进行衰减；

副分光镜，将经过衰减器的光线分散至VLC接收装置与照度计；

照度计，用于测量VLC接收装置的光强；

二轴机械臂，用于调整照度计与待测VLC信号光源的直线距离。

一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，包括：

A输入待测VLC信号光源的接收灵敏度E_min；

B打开待测VLC信号光源，分别复位衰减器、VLC接收装置与照度计及二轴机械臂，设当前照度计输出照度值为E，然后调制衰减器并移动二轴机械臂，找出照度值为E_w＝aE_min时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L_Ew；

C打开杂光光源，调制杂光光源至直流模式，在L_Ew处测量直流成分照度E_dcn，求出直流杂光抵抗比R_dcn；

D调制杂光光源至频闪模式，在L_Ew处测量其频闪成分照度E_acn，求出频闪杂光抵抗比R_acn。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明基于待测VLC信号光源的接收灵敏度E_min、杂光光源直流成分照度E_dcn、频闪成分照度E_acn，求出直流杂光抵抗比R_dcn、频闪杂光抵抗比R_acn的方法实现了可见光通信设备的抗杂光干扰性能测量，测量装置适用性好，在保证实时性的前提下，提高了测量精度和检测效率，而且测量方法可适用于各种情况下的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量。

附图说明

图1是可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置结构图；

图2是可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法流程图；

图3是可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置光路示意图；

图4是可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法的程序框架图。

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，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，展示了可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置结构，包括：

待测VLC信号光源夹具、杂光光源模块、主分光镜、衰减器、副分光镜、照度计与二轴机械臂；所述

待测VLC信号光源夹具，用于夹放待测VLC信号光源；

杂光光源模块，用于调节杂光光源为直流与频闪两种模式；

主分光镜，用于汇聚待测VLC信号光源，并将待测VLC接收装置发出的光线至衰减器；

衰减器，用于对接收的光线进行衰减；

副分光镜，将经过衰减器的光线分散至VLC接收装置与照度计；

照度计，用于测量VLC接收装置的光强；

二轴机械臂，用于调整照度计与待测VLC信号光源的直线距离。

上述装置还包括待测VLC接收装置夹具与箱体；所述待测VLC接收装置夹具，用于夹放VLC接收装置；所述箱体，为不透明箱体，用于遮挡外来光线。

上述待测VLC信号光源、杂光光源模块与主分光镜入射角度为45°，其中，VLC信号光源与杂光光源发出的光线50％汇聚进入衰减器中进行衰减，衰减后的光线经副分光镜以50％分散至VLC接收装置与照度计中，使VLC接收装置的光强度值与照度计输出照度值相等(如图3所示)。

如图2和图4所示，本实施例还提供了一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，包括以下步骤：

步骤10输入待测VLC信号光源的接收灵敏度E_min；

步骤20打开待测VLC信号光源，分别复位衰减器、VLC接收装置与照度计及二轴机械臂，设当前照度计输出照度值为E，然后调制衰减器并移动二轴机械臂，找出照度值为E_w＝aE_min时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L_Ew；

步骤30打开杂光光源，调制杂光光源至直流模式，在L_Ew处测量直流成分照度E_dcn，求出直流杂光抵抗比R_dcn；

步骤40调制杂光光源至频闪模式，在L_Ew处测量其频闪成分照度E_acn，求出频闪杂光抵抗比R_acn。

上述步骤20中：复位衰减器、VLC接收设备与照度计、二轴机械臂包括：

设衰减器的透光率为T，其透光率可以离散调整，设其可调的透光率分别为T₁、T₂…T_n…T_N-1、T_N，(T₁＜T₂＜T_n-1＜T_n，n∈N，N≥1)调整衰减器的透光率至T_N进行复位，即：

T＝T_N

其中，衰减器透过率可以选取20％、40％、60％、80％、100％等。

设照度计离待测VLC信号光源的直线距离L，导轨末端到VLC信号光源直线距离L_max，当照度计移动至导轨最远端(复位二轴机械臂)时，满足关系：

L＝L_max

设照度计与副分光镜直线距离L_l-m、接收设备与副分光镜直线距离L_r-m，当调整照度计、接收设备与分别与副分光镜直线距离相等(复位VLC接收设备与照度计)时，满足关系：

L_l-m＝L_r-m

设当前照度计输出照度值E，再使用衰减器粗调、移动二轴机械臂精调，找出照度值为E_w＝aE_min时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L_Ew包括：

设当前照度计输出照度值E，存在某一照度值E_w＝aE_min，a为接收灵敏度系数，衰减器透过率T_n时照度计测得照度值为E_Tn，使用衰减器进行粗调，调整其透过率从T_N依次递减T_n…T₁，当衰减器相邻2个透过率对应照度值满足以下条件时，可以知道照度值E_w落在E_Tn-1至E_Tn区间内。

再使用二轴机械臂精调，缓慢减少照度计与待测VLC信号光源的直线距离L，直至照度计输出照度值满足E＝E_w时，找出此时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L＝L_Ew。

上述步骤30具体包括：将照度计移动至L_Ew处，打开杂光光源，将其调制直流模式，将其功率P_dc由0开始不断增大，找出直流模式下光源功率特定值P_d′_c，当杂光光源的瞬时功率P＜P_d′_c时，待测VLC接收装置可正常接收信号，而当杂光光源的瞬时功率P＞P_d′_c时，待测VLC接收装置无法接收信号，关闭待测VLC信号光源，测得直流模式下光源功率为P_d′_c的直流干扰照度E_dcn，E_dcn便是待测VLC接收装置的能承受直流干扰照度的临界值。则直流杂光抵抗比R_dcn为：

上述步骤40具体包括：打开杂光光源，将其调至频闪模式，将其功率P_ac由0开始不断增大，找出频闪模式下光源功率特定值P_a′_c，当P＜P_a′_c时，可见光通信设备可正常接收信号，而当杂光光源的瞬时功率P＞P_a′_c时，待测VLC接收装置无法接收信号，关闭待测VLC信号光源，测得频闪模式下光源功率为P_a′_c的频闪干扰照度E_acn，E_acn便是待测待测VLC接收装置的能承受频闪干扰照度的临界值。则频闪杂光抵抗比R_acn为：

上述方式实现了基于待测VLC信号光源的接收灵敏度E_min、杂光光源直流成分照度E_dcn、频闪成分照度E_acn，求出直流杂光抵抗比R_dcn、频闪杂光抵抗比R_acn，实现了可见光通信设备的抗杂光干扰性能测量，适用性好，在保证实时性的前提下，提高了测量精度和检测效率，可适用于各种情况下的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置，其特征在于，所述装置包括：待测VLC信号光源夹具、杂光光源模块、主分光镜、衰减器、副分光镜、照度计与二轴机械臂；所述

待测VLC信号光源夹具，用于夹放待测VLC信号光源；

杂光光源模块，用于调节杂光光源为直流与频闪两种模式；

主分光镜，用于汇聚待测VLC信号光源，并将待测VLC接收装置发出的光线至衰减器；

衰减器，用于对接收的光线进行衰减；

副分光镜，将经过衰减器的光线分散至VLC接收装置与照度计；

照度计，用于测量VLC接收装置的光强；

二轴机械臂，用于调整照度计与待测VLC信号光源的直线距离；

所述装置还包括待测VLC接收装置夹具与箱体；

所述待测VLC接收装置夹具，用于夹放VLC接收装置；

所述箱体，为不透明箱体，用于遮挡外来光线；

所述主分光镜、衰减器、副分光镜、照度计、待测VLC接收装置夹具、二轴机械臂设置在不透明箱体内；

所述待测VLC信号光源、杂光光源模块与主分光镜入射角度为45°，其中，VLC信号光源与杂光光源发出的光线50％汇聚进入衰减器中进行衰减，衰减后的光线经副分光镜以50％分散至VLC接收装置与照度计中，使VLC接收装置的光强度值与照度计输出照度值相等；所述二轴机械臂，用于调整照度计与待测VLC信号光源的直线距离，用于找出待测VLC信号光源在照度计输出照度值为E_w＝aE_min，a为接收灵敏度系数，衰减器透过率T_n时照度计测得照度值为E_Tn，使用衰减器进行粗调，调整其透过率从T_N依次递减T_n…T₁，当衰减器相邻2个透过率对应照度值满足以下条件时，照度值E_w落在E_Tn-1至E_Tn区间内；

再使用二轴机械臂精调，缓慢减少照度计与待测VLC信号光源的直线距离L，直至照度计输出照度值满足E＝E_w时，找出此时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L＝L_Ew；

将照度计移动至L_Ew处，打开杂光光源，将其调制直流模式，将其功率P_dc由0开始不断增大，找出直流模式下光源功率特定值P′_dc，当杂光光源的瞬时功率P＜P′_dc时，待测VLC接收装置正常接收信号，而当杂光光源的瞬时功率P＞P′_dc时，待测VLC接收装置无法接收信号，关闭待测VLC信号光源，测得直流模式下光源功率为P′_dc的直流干扰照度E_dcn，E_dcn便是待测VLC接收装置的能承受直流干扰照度的临界值；则直流杂光抵抗比R_dcn为：

打开杂光光源，将其调至频闪模式，将其功率P_ac由0开始不断增大，找出频闪模式下光源功率特定值P′_ac，当P＜P′_ac时，可见光通信设备正常接收信号，而当杂光光源的瞬时功率P＞P′_ac时，待测VLC接收装置无法接收信号，关闭待测VLC信号光源，测得频闪模式下光源功率为P′_ac的频闪干扰照度E_acn，E_acn便是待测待测VLC接收装置的能承受频闪干扰照度的临界值；则频闪杂光抵抗比R_acn为：

2.一种可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，该方法用于权利要求1所述的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量装置，其特征在于，所述方法包括：

A输入待测VLC信号光源的接收灵敏度E_min；

B打开待测VLC信号光源，分别复位衰减器、VLC接收装置与照度计及二轴机械臂，设当前照度计输出照度值为E，然后调制衰减器并移动二轴机械臂，找出照度值为E_w＝aE_min时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L_Ew；

C打开杂光光源，调制杂光光源至直流模式，在L_Ew处测量直流成分照度E_dcn，求出直流杂光抵抗比R_dcn；

D调制杂光光源至频闪模式，在L_Ew处测量其频闪成分照度E_acn，求出频闪杂光抵抗比R_acn。

3.如权利要求2所述的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，其特征在于，所述步骤B中：复位衰减器、VLC接收装置与照度计以及二轴机械臂包括：

设衰减器的透光率为T，对透光率进行离散调整，设可调的透光率分别为T₁、T₂…T_n…T_N-1、T_N，其中T₁＜T₂＜T_n-1＜T_n，n∈N，N≥1，调整衰减器的透光率至T_N进行复位：

T＝T_N

设照度计离待测VLC信号光源的直线距离为L，导轨末端到VLC信号光源直线距离为L_max，当照度计移动至导轨最远端时，复位二轴机械臂时，满足关系为：

L＝L_max

设照度计与副分光镜直线距离为L_l-m、VLC接收装置与副分光镜直线距离为L_r-m，调整照度计、VLC接收装置分别与副分光镜直线距离相等时，复位VLC接收装置与照度计时，满足关系：

L_l-m＝L_r-m。

4.如权利要求2所述的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，其特征在于，所述步骤B中找出照度值为E_w＝aE_min时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L_Ew具体包括：

设当前照度计输出照度值为E，存在某一照度值E_w＝aE_min，a为接收灵敏度系数，衰减器透过率T_n时照度计测得照度值为E_Tn，使用衰减器进行粗调，调整其透过率从T_N依次递减T_n…T₁，当衰减器相邻两个透过率对应照度值满足以下条件时，照度值E_w落在E_Tn-1至E_Tn这个区间内；

使用二轴机械臂精调，缓慢减少照度计与待测VLC信号光源的直线距离L，直至照度计输出照度值满足E＝E_w时，找出此时照度计与待测VLC信号光源的直线距离L＝L_Ew。

5.如权利要求2所述的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

将照度计移动至L_Ew处，打开杂光光源，调制为直流模式，将功率P_dc由0开始不断增大，找出直流模式下光源功率特定值P′_dc，当杂光光源的瞬时功率P＜P′_dc时，待测VLC接收装置正常接收信号；而当杂光光源的瞬时功率P＞P′_dc时，待测VLC接收装置无法接收信号，关闭待测VLC信号光源，测得直流模式下光源功率为P′_dc的直流干扰照度为E_dcn，E_dcn便是待测VLC接收装置的能承受直流干扰照度的临界值；则直流杂光抵抗比R_dcn为：

6.如权利要求2所述的可见光通信设备抗杂光干扰性能测量方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

打开杂光光源，并调至频闪模式，将功率P_ac由0开始不断增大，找出频闪模式下光源功率特定值P′_ac，当杂光光源的瞬时功率P＜P′_ac时，可见光通信设备可正常接收信号；当杂光光源的瞬时功率P＞P′_ac时，待测VLC接收装置无法接收信号，关闭待测VLC信号光源，测得频闪模式下光源功率为P′_ac的频闪干扰照度为E_acn，E_acn便是待测VLC接收装置的能承受频闪干扰照度的临界值；则频闪杂光抵抗比R_acn为：

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