CN108055079A - 一种可见光通信扫码装置、系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可见光通信扫码发送装置，包括：LED光源，所述LED光源能够根据驱动指令闪烁以发送可见光通信信号；光扫码调制器，包括通信单元和数据处理单元；驱动模块，包括MOS管开关单元，所述MOS管开关单元包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述LED光源相连，所述第一接口为输入接口，与电源相连；所述第二接口是输出接口与所述LED光源相连；所述MOS管单元的第三接口为控制接口，可以接收所述光扫码调制器传送而来的通信信号，根据所述光扫码调制器的控制信号来调节自身的工作状态。通过该技术方案实现了普通照明光源的光扫码，提高了光扫码的使用范围。

Description

一种可见光通信扫码装置、系统
技术领域
本专利属于可见光通信技术领域，具体而言涉及一种可见光通信扫码装置、系统。
背景技术
二维码已经广泛使用在现有技术中，现有技术中例如通过手机等设备对二维码进行扫面可以访问具体的互联网内容，从而完成诸如浏览网页、下载、支付、解锁等各种功能。二维码已经成为连接线上和线下的枢纽媒介。
现有技术中的二维码通常是呈现在可见的介质上，例如在纸张或其他印刷体承印物上，同时，现有技术中包括手机等屏幕上也可以通过光点发光的方式组合形成二维码，这些屏幕有些是通过LED元件来实现光点发光的，但是其形成的二维码都需要以可视图案的方式形成在屏幕上，因此在人眼可以反应的时间内二维码一旦形成，所含的二进制信息便已确定，无法再编辑，除非生成新的二维码。此外，传统的二维码在很多场合，例如通过印刷方式呈现的二维码对于环境的光照具有较高的限制。以屏幕方式显示的二维码虽然能在一定程度上解决环境光照的问题，但是其作用距离相当有限；更加重要的是，采用印刷介质的二维码需要占用一定的空间张贴印刷物，采用屏幕显示的二维码则需要占用屏幕的空间而无法再显示二维码时进行其它操作。
现有技术中已经出现了可见光通信的技术，但是在现有技术中，由于可见光通信对于设备的要求比较高，需要专用LED通信的光源以及专用驱动LED通信的通信电路，以及专用的LED通信接收端，三者结合起来才能实现可见光的通信，这大大限制了可见光通信的使用范围。现有技术中也提出了采用可见光进行扫码的技术，例如：
CN201710066535.2；CN201410249140.2；CN201710255230.6；这些专利描述了可见光通信进行扫码支付的技术，但是他们都需要在专用的设备上实现，而对于现有的大量普通照明的LED光源而言，则无法使用，因此大大限制了扫码的使用范围。
发明内容
本专利正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种可见光通信扫码系统，所述可见光通信扫码系统能够利用现有的照明光源和扫码设备的实现扫码。为了解决上述问题，本专利提供的技术方案包括：一种可见光通信扫码发送装置，其特征在于，包括：LED光源，所述LED光源能够根据驱动指令闪烁以发送可见光通信信号；光扫码调制器，包括通信单元和数据处理单元；所述通信单元接收外界传送给所述光扫码调制器的信息；所述数据处理光扫码数据分割为若干个数据包，每个数据包通过一帧图像来显示，在每个数据包前面附上分隔符、帧头等以便接，对数据进行编码，并设置上述编码循环播放；包括MOS管开关单元，所述MOS管开关单元包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述LED光源相连，所述第一接口为输入接口，与电源相连；所述第二接口是输出接口与所述LED光源相连；所述MOS管单元的第三接口为控制接口，可以接收所述光扫码调制器传送而来的通信信号，根据所述光扫码调制器的控制信号来调节自身的工作状态。
以及一种可见光通信扫码装置，其特征在于，包括：
如上所述的可见光通信扫码发送装置；以及接收装置，所述接收装置包括：启动模块，根据指令启动摄像头启动扫描并设置扫描的参数；数据获取模块，获取所述摄像头在预定的时间内扫描得到的图像数据；数据解算模块，根据所述图像数据解算光扫码的内容。
本专利通过在发送端采用MOS管驱动电路循环分段播放可见光扫码内容的方式能够利用现有的照明专用或者显示专用光源实现可见光通信扫码，提高了可见光通信扫码的使用范围。
附图说明
图1是本专利具体实施方式中的装置的结构图；
图2是本专利中所述数据处理单元的编码过程示意图；
图3是本专利具体实施方式中单片机的结构示意图；
图4是本专利具体实施方式中的驱动模块结构图。
具体实施方式
下面对本专利的具体实施方式进行详细说明，需要指出的是，该具体实施方式仅仅是对本专利优选技术方案的举例，并不能理解为对本专利保护范围的限制。
被专利所称可见光通信扫码，在本专利中也简称为″光扫码″，是指通过可见光通信的短指令。所述短指令数据量通常1M以下，在或者是过可见光通信的、与现有技术中二维码信息所对应指令长度相近似的指令。
发送装置
如图1所示，在本具体实施中提供了一种基于LED光源的短信息通信发送装置，所述短信息发送装置包括：LED光源、驱动模块、光扫码调制器。
在本具体实施方式中，所述LED光源可以采用现有的照明光源，即各种非专用于LED可见光通信的光源，相对于专用于LED通信的光源而言，这些光源在信号的响应速度上并不如专用的LED通信光源强，也就是说，通常这些光源只能承受每秒千次级别的闪烁，因而无法携带足够的用于持续通信的数据量。实际上，在现有技术的环境下，这些现有的专用于照明的光源是无法在可见光通信中实用化的。
在现有技术中，有些LED光源可以直接与电源，例如市电、例如电池等电源上接通进行工作而有些LED光源则需要设置单独的整流设备，例如将市电的交流电源转换为预定电压和电流的恒流，然后驱动LED光源进行工作，这些LED光源均可以用于本具体实施方式当中。其具体的原因将在以下的描述中详细展开。
所述光扫码调制器2包括通信单元和数据处理单元，所述通信单元包括多种通信模块中的一个或者多个，例如各种有线通信模块和无线通信模块。所述通信单元接收外界传送给所述控制的信息，特别是通信内容信息，这样，可以根据外界的控制来发送指定的短消息广播信息。并且在不同需要下，可以通过外界的指令调整所述可见光通信的短信息发送内容。相对于传统的可视介质的二维码或条形码而言，通过上述技术方案能够更加方便地调整短消息的信息和指令的内容。
如图2所示，所述数据处理单元将所述通信单元获取的光扫码数据分割为若干个数据包，每个数据包通过一帧图像来显示；并在每个数据包前面附上分隔符、帧头等以便接收，并对数据进行编码。数据采用分包机制进行发送，每个包前面加上分隔符(以0为首尾)以便分离数据包。数据包包括帧头(包总数、包编号)和数据，帧头与数据均进行Manchester编码；当然，虽然本实施例中给出的是Manchester编码的例子，但是可以想到任何基于可见光通信的编码方式都是可以替换的，因为在本步骤中编码的方式仅仅是起到了适于进行可见光光源发送通信信号的作用。
进行编码之后，所述数据处理单元设置上述编码循环播放。设置循环播放可以设置播放的时间、播放的频率，等。
本具体实施方式中通过对于小数据量的分包发送，并且设置循环播放的方式来讲本身数据就比较小的短指令分割为更加易于实现通信的数据方式，这样为在低闪烁频率的照明专用LED光源下扫码提供了基础。在此基础下，无需要LED光源具有较高的闪烁相应能力，就可以通过分帧和循环播放的方式来传输足够扫码的数据量。在本具体实施方式中，由于仅仅是出于进行扫码的需要而针对可见光通信的扫码单元进行扫码内容的分割，因此可以选择较为普通的数据处理单元，例如单片机，或者是在利用蓝牙芯片本身的计算能力也可以实现上述功能。其中一种具体的单片机结构可以参见图3所示。需要指出的是图3仅仅是本具体实施方式给出的一种示范性的例子，并不意味着本专利仅限于该具体的电路结构。
所述驱动模块3是本具体实施方式中发送装置的核心模块，如图4所示，需要指出的是图4仅仅是本具体实施方式给出的一种示范性的驱动模块的例子，并不意味着本专利仅限于该具体的电路结构。
在本具体实施方式中，所述驱动模块3包括MOS管开关单元，所述MOS管开关单元包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述LED光源相连，所述第一接口为输入接口，与电源相连；所述第二接口是输出接口与所述LED光源相连；所述MOS管单元的第三接口为控制接口，可以接收所述光扫码调制器传送而来的通信信号，根据所述光扫码调制器的控制信号来调节自身的工作状态。所述MOS管单元可以管用现有技术的各种适宜的MOS管产品和结构，因此其具体的电路在本具体实施方式中不进行详细描述。在本专利中，MOS管和LED光源以及光扫码调制器的配合首先能够实现光通信，例如每秒钟KB级别甚至更低的通信数据量，并且可以针对现有的非专用通信的LED光源进行适当的改造就可以完成通信的功能，而将其用之于短信息循环播放的技术中时，可以大大提高短信息循环播放的环境适性，对于大多数现有的LED灯而言都可以稍加成本低廉的改造就可以实现，这对于实现光二维码来说大大降低了使用的门槛，因此具备代替现有二维码随处可用的方便性，相反，如果采用现有技术中的光通信装置，则需要大量购买成本高昂的光通信专用设备，其并不能在使用场所上较大程度地替代现有的二维码为介质的通信方式。当然虽然本实施例中给出了MOS管的实现方式，但是类似于MOS管的其它成本低廉的部件。
因此，通过上述技术方案，基于数据本身的分割和循环播放，以及设置MOS管的驱动单元，本实施例中的发送装置可以采用现有的带有专用于照明的LED光源设备，包括现有技术中认为本身不具备可见光通信功能的LED照明光源设备，例如，LED照明灯，手机闪光灯等，多种LED光源设备。通过在不具备通信功能的LED照明设备中安装相应的驱动模块3以及光扫码调制器2，进行简单的改造就能够实现对于低带宽情况下的扫码功能，这种方式下，可以极大地扩大可见光通信扫码的适用范围。
在本具体实施方式中，向所述光扫码调制器发送扫码内容信息的设备可以是远程的设备，也可以和所述LED光源的短信息通信发送装置集成设置在一个设备中，例如智能手机端，或者是其他智能终端设备上。由于采用的扫码通信的方式，因此无需要设置额外的可见光通信模块，仅仅通过本专利具体实施方式中上述局部的改进即可，这样就提高扫码的应用范围和扫码的便利性。在现有技术中，由于可见光通信受制于带宽和专用设备的限制，存在这极大的使用限制，而本具体实施方式则是通过现有的设备，通过简单的低带宽的方式来实现扫码，克服了现有可见光进行扫码局限，给可见光通信扫码操作带来极大的便捷。
接收装置
本具体实施方式中还提供了一种扫码系统的接收装置，所述接收装置可以是专用的光扫码接收装置。当然，更为常见的也可以是现有技术中的各种智能终端，例如带有摄像头的手机、带有摄像头的智能手表、或者带有摄像头的平板设备等。
所述接收装置包括如下模块：
启动模块，根据指令启动摄像头启动扫描并设置扫描的参数；
所述启动模块可以根据操作者的指令来启动，操作者的指令可以通过硬件的物理按键触发，也可以通过操作软件上设置的按钮来触发，甚至基于操作者的操作，由其它程序或者是应用来授予启动摄像头扫描的权限。启动摄像头扫描时，可以设置或者是获取摄像头扫描的参数，例如扫面的分辨率，扫描的像素，扫描的频率。通常在现有技术中摄像头的扫描像素例如包括800万像素、1000万像素等，扫描频率包括例如30帧每秒等。通过设置或者获取扫描的参数，能够对于扫描获取的图像的数据特点进行识别，便于进行下一步的数据解算操作。
数据获取模块，获取所述摄像头在预定的时间内扫描得到的图像数据；
所述摄像头可以是CCD感光元件也可以是CMOS感光元件，或者是其他的感光元件所制作而成的感光扫描单元。摄像头通常可以感测到30帧每秒的图像变化，而人眼则不能感知如此之快的图像变化，因此所述摄像头单元可以在人眼不能感知的情况下接收到可见光信息，这样使得扫码的内容不易被复制和窃取。通常，在现有技术中，摄像头单元在预定时间内完成扫描，例如一秒或者是2秒时间，每一个预定时间内采集与扫描频率相应的多帧图像信息，例如在一秒钟内采集30帧图像；其中，每一帧图像通过明暗相间的像素来传送相应的数据。由于所述发射装置能够在该时间内完成数千次甚至更多的广播光扫码内容的播放，而光扫码的数据量并不是很大，因此，在较短的预定时间内就可以完成整个光扫码数据的接收。
数据解算模块，根据所述图像数据解算光扫码的内容；
在获得相应的数据之后，通过相应的解算模块解算每一帧图像中的通信信息，这些信息是事先通过所述发射装置附加到所述光源当中的，因此，在所述解算模块中将所述信息还原，其中每一帧图像的信息包括该帧图像中数据在整个码流中的位置，数据的格式，扫码的内容等等。实际上，在扫码的过程中，甚至可以是一帧图像就可以携带全部扫码信息，也可以是多帧图像组合在一起拼合成完整的扫码信息，这可以根据扫码所需要的信息量而定。
得到光扫码的内容之后，可以根据实际的应用环境在执行扫码内容中的指令或者是读取扫码内容中的数据。例如进行加入群、添加好友、支付、开锁等各种常见的操作。
在现有技术当中，可见光通信基于带宽的限制，并不能用在现有技术常见的智能终端中，但是本具体实施方式中，将其运用于扫码，控制了数据量；同时通过循环播放的方式来发送，这样就可以满足现有的低频扫描的终端上的摄像头也可以实现光扫码的方式，这样可以替代现有显示装置或者是印刷介质上呈现二维码的方式来实现扫码。同时虽然本具体实施方式中控制了数据量仅仅是用于扫码，但是对于每秒钟几十帧图像的扫描方式下，其所包含的信息量也要远大于现有的二维码所包含的信息量，这种情况下扫码可以进行更复杂信息的传递。
可见光通信扫码系统
本具体是是方式中的可见光通信扫码系统包括如上所述的发送装置和接收装置。通过所述发送装置播放扫码信号，通过所述接收装置进行扫码。
本系统，主要以人眼无法识别的光的快速闪灭进行二进制编辑，因此对于同一光源可以无限制的随意编码。传统二维码的识别需要很近才能扫码、光线不好还不行，要借由外界补充亮度。而光扫码本身可以使用普通照明用LED光源、或者现有的显示屏幕光源作为载体，不存在光线不好需要外界补光的情况，也不需要专用的LED通信光源。传统二维码需要印刷或粘贴在显示器上，印刷介质占用资源还影响美观，显示器上一旦显示二维码则无法进行其它操作；而LED光二维码完全利用LED光源自身的闪烁而无需占用任何额外资源。

Claims (2)

1.一种可见光通信扫码发送装置，其特征在于，包括：
LED光源，所述LED光源能够根据驱动指令闪烁以发送可见光通信信号；
光扫码调制器，包括通信单元和数据处理单元；所述通信单元接收外界传送给所述光扫码调制器的信息；所述数据处理光扫码数据分割为若干个数据包，每个数据包通过一帧图像来显示，在每个数据包前面附上分隔符、帧头等以便接，对数据进行编码，并设置上述编码循环播放；
驱动模块，包括MOS管开关单元，所述MOS管开关单元包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述LED光源相连，所述第一接口为输入接口，与电源相连；所述第二接口是输出接口与所述LED光源相连；所述MOS管单元的第三接口为控制接口，可以接收所述光扫码调制器传送而来的通信信号，根据所述光扫码调制器的控制信号来调节自身的工作状态。
2.一种可见光通信扫码装置，其特征在于，包括：
如权利要求1所述的可见光通信扫码发送装置；
以及
接收装置，所述接收装置包括：启动模块，根据指令启动摄像头启动扫描并设置扫描的参数；数据获取模块，获取所述摄像头在预定的时间内扫描得到的图像数据；数据解算模块，根据所述图像数据解算光扫码的内容。
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