CN108847894A - 一种激光通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光通信装置，包括用于对待传输信息进行信息编码、产生并发射激光的激光发射模块和用于接收激光后、进行信息解码，实现信息传输的激光接收模块，是一种进行信息通信的中介装置，可随意安置在可进行激光通信的场景中实现激光通信，激光发射模块接受到待传输信息，对其进行编码和放大处理，产生编码脉冲驱动激光头产生并发射激光，激光接收模块通过光电池感应激光信号转换为电信号，经过放大和滤波处理，发送到单片机进行解码处理，得到最终信号。解决了激光通信装置设备体积较大、信号传输不稳定和应用场景较固定不方便随意拆卸安装的问题，可应用于不具备接入条件的场景和短距离通信的场景中。

Description

一种激光通信装置

技术领域

本发明属于激光通信领域，是一种进行信息通信的中介装置，可应用于不具备接入条件的场景和短距离通信的场景中。

背景技术

无线激光通信是指以激光作为载波、大气作为传输介质的光通信，激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点，很适合作为短距离光通信的载体。与微波通信相比，无线激光通信具有无需申请通信频段、信息容量大、频带宽、抗电磁干扰能力强、保密性好等特点。与光纤通信相比以及其他有线通信相比，具有机动灵活、运行成本低、易于推广等特点。而线激光通信设备体积较大、重量较重，灵活性受到严重的限制；当需要野外作业时，需要将激光通信机架设在山顶、沟壑等险恶环境中。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种激光通信装置，是一种进行信息通信的中介装置，解决了激光通信装置设备体积较大、信号传输不稳定和应用场景较固定不方便随意拆卸安装的问题。可应用于不具备接入条件的场景和短距离通信的场景中。

本发明采用的技术方案如下：

一种激光通信装置，其特征在于：它是一种进行信息通信的中介装置，包括：

激光发射模块：用于对待传输信息进行信息编码、产生并发射激光；

激光接收模块：用于接收激光后、进行信息解码，实现信息传输。

进一步，根据权利要求1所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光发射模块包括：

第一单片机：用于接收待传输信息并且控制激光发射模块的运行；

激光发射电路：用于对单片机接收到的带传输信息进行编码处理后，产生并发射激光。

进一步，根据权利要求1所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光接收模块包括：

激光接收电路：用于接受激光，经过放大和滤波处理；

第二单片机：用于对激光接受电路处理的激光信号进行解码。

进一步，根据权利要求2所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光发射电路包括：

信息编码电路：用于对单片机接收到的信息进行编码处理，将矩形波转换为尖波并发送给信号放大电路；

第一信号放大电路：用于对尖波信号进行放大处理，形成编码脉冲；

激光头：在编码脉冲的驱动下产生激光，并将激光发射出去。

进一步，根据权利要求4所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光接收电路包括：

光感应电路：用于接受激光发射模块发射的激光并产生电压，进行变压处理；

第二信号放大电路：用于对光感应电路处理后的电压信号进行放大处理产生放大信号；

滤波电路：用于对放大信号进行滤波处理，滤除38K载波，并将滤波信号发送给单片机。

进一步，根据权利要求4所述的一种激光通信装置，其特征在于：

所述信息编码电路包括：电阻R2、R5、R8，电容C1、C8，转换器U3，R5的一端连接第一单片机，R5的另一端连接U3的D端口，U3的端口连接U3的的E端口，U3的端口连接C1的一端，C1的另一端分别连接U3的F端口和R8的一端，R8的另一端接地，U3的端口分别连接U3的A、B、C端口，U3的VDD端口接VCC1，U3的VSS端口接地，U3的端口分别与C8的一端连接，C8的另一端分别与V1的基极和R2的一端，R2的另一端接地，将转换的信号发送给第一信号放大电路；

所述第一信号放大电路包括：电阻R1、R3、R4，电容C7，三极管V1、V2，V1的集电极分别与R1的一端和C7的一端相连，R1的另一端接VCC2，C7的另一端接地，V1的发射极连接V2的基极，V2的集电极连接V1的集电极，V2的发射极分别连接R4和R3的一端，R4的另一端接地，R3的另一端与激光头相连，利用编码脉冲来驱动激光头产生并发射激光，其中三极管为NPN三极管。

进一步，根据权利要求5所述的一种激光通信装置，其特征在于：

所述光感应电路包括：光电池，变压器，电容C1，光电池感应到激光产生电压，光电池接在变压器的低压侧两端，光电池的正极接地，变压器与低压侧接地端对应的高压侧的一端接地，另一端接在C1的一端，将电压信号发送给第二信号放大电路；

所述第二信号放大电路包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7，电解电容C11、C12、C13，三极管V1、V2、V3、V4、V5，二极管V6，稳压二极管V7，C1的另一端分别连接V1的基极和R1的一端，R1的另一端连接R2的一端，R2的另一端接地，V1的发射极接地，V1的集电极分别连接V2的基极和R3的一端，R3的另一端分别连接C2的一端、C11的正极和R4的一端，C2的另一端和C11的负极接地，R4的另一端分别连接C7的一端、C12的正极和R5的一端，C7的另一端和C12的负极接地，R5的另一端分别连接V2的集电极和C3的一端，V2的发射极连接R1和R2的公共端，C3的另一端分别连接V3的基极和R8的一端，R8的另一端连接R9的一端，R9的另一端接地，V3的集电极分别连接V4的基极和R6的一端，R6的另一端分别连接C12的正极和R7的一端，R7的另一端分别连接C5的一端、C13的正极和R10的一端，C5的另一端和C13的负极接地，R10的另一端分别连接V4的集电极和C4的一端，V4的发射极连接R8和R9的公共端，C4的另一端分别连接V5的基极和R11的一端，R11的另一端接地，V5的发射极接地，V5的集电极分别与R12的一端和V6的负极相连，R12的另一端分别与C13的正极和R13的一端相连，R13的另一端分别与V7的负极和C6的一端相连，V7的正极和C6的另一端接地，R14的一端连接V7的负极，R14的另一端连接VCC3，将放大信号发送给滤波电路，其中三极管为NPN三极管；

所述滤波电路包括：电阻R15、R16、R17，电容C8、C9，电解电容C14，转换器U1，V6的正极连接U1的IN端口，U1的IN端口还与R15的一端相连，R15的另一端接地，U1的GND端口接地，U1的VCC端口连接C8的一端，C8的另一端接地，U1的OUT端口与单片机连接，U1的OUT端口还与R16的一端相连，R16的另一端分别与U1的VCC端口和C14的正极相连，C14的负极接地，R17的一端与C14的正极相连，R17的另一端连接VCC4，C9一端连接U1的OUT端口，C9另一端接地，将滤波信号发送给第二单片机。

进一步，根据权利要求2所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光发射模块的编码协议里包括握手协议和校验协议，保证传输信息的准确性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明中，一种激光通信装置是一种进行信息通信的中介装置，包括用于信息编码、产生并发射激光的激光发射模块和用于接收激光、信息解码激光接收模块，是一个激光通信模块，可随意安置在可进行激光通信的场景中实现激光通信，不受无线屏蔽或电磁干扰，具有较高的保密性和抗干扰性，解决了激光通信装置设备体积较大、信号传输不稳定和应用场景较固定不方便随意拆卸安装的问题。

2.本发明中，激光发射电路包括利用转换器对单片机接收到的信息进行编码处理，将矩形波转换为尖波并发送给信号放大电路的信息编码电路；用于对尖波信号进行放大处理，形成编码脉冲驱动激光头运行的信号放大电路；在编码脉冲的驱动下产生激光，并将激光发射出去的激光头。对需要发送的信息进行编码处理，再经过放大处理，可准确驱动激光头产生并发射激光。

3.本发明中，激光接收电路包括通过光电池接受激光并产生电压，经过变压处理后将电压信号发送给信号放大电路的光感应电路；对接收到的电压信号进行放大处理，将放大信号发送给滤波电路的信号放大电路；对放大信号进行滤波处理，滤除38K载波，并将滤波信号发送给单片机的滤波电路。对接收到的信息进行滤波和放大处理，再进行解码操作，去除有干扰的噪声信号，得到更准确的信号。

4.本发明中，激光发射模块的编码协议里包括握手协议和校验协议，能够保证传输信息的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明结构示意框图；

图2为激光发射电路图；

图3为激光接收电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种激光通信装置，包括用于对待传输信息进行信息编码、产生并发射激光的激光发射模块和用于接收激光后、进行信息解码，实现信息传输的激光接收模块，是一个激光通信模块，可随意安置在可进行激光通信的场景中实现激光通信，激光发射模块接受到待传输信息，对其进行编码和放大处理，产生编码脉冲驱动激光头产生并发射激光，激光接收模块通过光电池感应激光信号转换为电信号，经过放大和滤波处理，发送到单片机进行解码处理，得到最终信号。解决了激光通信装置设备体积较大、信号传输不稳定和应用场景较固定不方便随意拆卸安装的问题。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种激光通信装置，有两个外壳，分别将激光发射模块和激光接收模块罩住。

如图1，一种激光通信装置，它是一种进行信息通信的中介装置，包括用于对待传输信息进行信息编码、产生并发射激光的激光发射模块；用于接收激光后、进行信息解码，实现信息传输的激光接收模块。

激光发射模块包括用于接收带传输信息并且控制激光发射模块的运行的第一单片机；用于对单片机接收到的待传输信息进行编码处理后，产生并发射激光的激光发射电路。

激光接收模块包括用于接受激光，经过放大和滤波处理的激光接收电路；用于对激光接受电路处理的激光信号进行解码的第二单片机。

激光发射电路包括用于对单片机接收到的信息进行编码处理，将矩形波转换为尖波并发送给信号放大电路的信息编码电路；用于对尖波信号进行放大处理，形成编码脉冲的第一信号放大电路；在编码脉冲的驱动下产生激光，并将激光发射出去的激光头。

激光接收电路包括用于接受激光发射模块发射的激光并产生电压，进行变压处理的光感应电路；用于对光感应电路处理后的电压信号进行放大处理产生放大信号的第二信号放大电路；用于对放大信号进行滤波处理，滤除38K载波，并将滤波信号发送给单片机的滤波电路。

所述激光发射模块的编码协议里包括握手协议和校验协议，保证传输信息的准确性。

如图2，电阻R2、R5、R8，电容C1、C8，转换器U3，R5的一端连接第一单片机，R5的另一端连接U3的D端口，U3的端口连接U3的的E端口，U3的端口连接C1的一端，C1的另一端分别连接U3的F端口和R8的一端，R8的另一端接地，U3的端口分别连接U3的A、B、C端口，U3的VDD端口接VCC1，U3的VSS端口接地，U3的端口分别与C8的一端连接，C8的另一端分别与V1的基极和R2的一端，R2的另一端接地，将转换的信号发送给第一信号放大电路。其中，第一单片机为STM32F103C8T6，转换器为CD4049，电阻R2阻值为10KΩ，电阻R5阻值为1KΩ，电阻R8阻值为2KΩ，电容C1为200pF，电容C8为0.1μF，VCC1为8.2V。

所述第一信号放大电路包括：电阻R1、R3、R4，电容C7，三极管V1、V2，V1的集电极分别与R1的一端和C7的一端相连，R1的另一端接VCC2，C7的另一端接地，V1的发射极连接V2的基极，V2的集电极连接V1的集电极，V2的发射极分别连接R4和R3的一端，R4的另一端接地，R3的另一端与激光头相连，利用编码脉冲来驱动激光头产生并发射激光，其中三极管为NPN三极管，V1为8090，V2为2sc2500，电阻R1、R3阻值均为100Ω，电阻R4阻值为56Ω，电容为10μF，VCC2为12V。

如图3，所述光感应电路包括：光电池，变压器，电容C1，光电池感应到激光产生电压，光电池接在变压器的低压侧两端，光电池的正极接地，变压器与低压侧接地端对应的高压侧的一端接地，另一端接在C1的一端，将电压信号发送给第二信号放大电路。其中，光电池为硅光电池，变压器为中周，变压比为10：40，电容C1为0.1μF。

所述第二信号放大电路包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7，电解电容C11、C12、C13，三极管V1、V2、V3、V4、V5，二极管V6，稳压二极管V7，C1的另一端分别连接V1的基极和R1的一端，R1的另一端连接R2的一端，R2的另一端接地，V1的发射极接地，V1的集电极分别连接V2的基极和R3的一端，R3的另一端分别连接C2的一端、C11的正极和R4的一端，C2的另一端和C11的负极接地，R4的另一端分别连接C7的一端、C12的正极和R5的一端，C7的另一端和C12的负极接地，R5的另一端分别连接V2的集电极和C3的一端，V2的发射极连接R1和R2的公共端，C3的另一端分别连接V3的基极和R8的一端，R8的另一端连接R9的一端，R9的另一端接地，V3的集电极分别连接V4的基极和R6的一端，R6的另一端分别连接C12的正极和R7的一端，R7的另一端分别连接C5的一端、C13的正极和R10的一端，C5的另一端和C13的负极接地，R10的另一端分别连接V4的集电极和C4的一端，V4的发射极连接R8和R9的公共端，C4的另一端分别连接V5的基极和R11的一端，R11的另一端接地，V5的发射极接地，V5的集电极分别与R12的一端和V6的负极相连，R12的另一端分别与C13的正极和R13的一端相连，R13的另一端分别与V7的负极和C6的一端相连，V7的正极和C6的另一端接地，R14的一端连接V7的负极，R14的另一端连接VCC3，将放大信号发送给滤波电路，其中三极管为NPN三极管，电阻R1、R8、R11阻值均为47KΩ，电阻R2、R4、R9阻值均为560Ω，电阻R3、R6、R12阻值均为10KΩ，电阻R7、R13阻值均为100Ω，电阻R5阻值为3KΩ，电阻R10阻值为1KΩ，电阻R14阻值为180Ω，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7均为0.1μF，电解电容C11、C12、C13均为100μF/16V，三极管V1、V2、V3、V4、V5均为9014，二极管V6为IN4148，稳压二极管V7为ZMM6.8V，VCC3为10V。

所述滤波电路包括：电阻R15、R16、R17，电容C8、C9，电解电容C14，转换器U1，V6的正极连接U1的IN端口，U1的IN端口还与R15的一端相连，R15的另一端接地，U1的GND端口接地，U1的VCC端口连接C8的一端，C8的另一端接地，U1的OUT端口与单片机连接，U1的OUT端口还与R16的一端相连，R16的另一端分别与U1的VCC端口和C14的正极相连，C14的负极接地，R17的一端与C14的正极相连，R17的另一端连接VCC4，C9一端连接U1的OUT端口，C9另一端接地，将滤波信号发送给第二单片机，其中，第二单片机为STM32F103C8T6，电阻R15阻值为1MΩ，电阻R16阻值为22KΩ，电阻R17阻值为120Ω，电容C8为0.1μF，电容C9为1000pF，电解电容C14为47μF/10V，转换器为VSOP58438，VCC4为5V。

需要发送的信息经过激光发射模块的单片机传输到激光发射电路，单片机控制激光发射模块对信息进行编码和放大处理，产生编码脉冲，驱动激光头产生并发射激光，激光接收模块的光感应电路感应到激光信号并转换成电信号，经过放大和滤波处理，讲好传送到激光接收模块的单片机处，单片机再进行信号解码，可得到最终的传输信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光通信装置，其特征在于：它是一种进行信息通信的中介装置，包括：

激光发射模块：用于对待传输信息进行信息编码、产生并发射激光；

激光接收模块：用于接收激光后、进行信息解码，实现信息传输。

2.根据权利要求1所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光发射模块包括：

第一单片机：用于接收待传输信息并且控制激光发射模块的运行；

激光发射电路：用于对单片机接收到的带传输信息进行编码处理后，产生并发射激光。

3.根据权利要求1所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光接收模块包括：

激光接收电路：用于接受激光，经过放大和滤波处理；

第二单片机：用于对激光接受电路处理的激光信号进行解码。

4.根据权利要求2所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光发射电路包括：

信息编码电路：用于对单片机接收到的信息进行编码处理，将矩形波转换为尖波并发送给信号放大电路；

第一信号放大电路：用于对尖波信号进行放大处理，形成编码脉冲；

激光头：在编码脉冲的驱动下产生激光，并将激光发射出去。

5.根据权利要求4所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光接收电路包括：

光感应电路：用于接受激光发射模块发射的激光并产生电压，进行变压处理；

第二信号放大电路：用于对光感应电路处理后的电压信号进行放大处理产生放大信号；

滤波电路：用于对放大信号进行滤波处理，滤除38K载波，并将滤波信号发送给单片机。

6.根据权利要求4所述的一种激光通信装置，其特征在于：

所述信息编码电路包括：电阻R2、R5、R8，电容C1、C8，转换器U3，R5的一端连接第一单片机，R5的另一端连接U3的D端口，U3的端口连接U3的的E端口，U3的端口连接C1的一端，C1的另一端分别连接U3的F端口和R8的一端，R8的另一端接地，U3的端口分别连接U3的A、B、C端口，U3的VDD端口接VCC1，U3的VSS端口接地，U3的端口分别与C8的一端连接，C8的另一端分别与V1的基极和R2的一端，R2的另一端接地，将转换的信号发送给第一信号放大电路；

所述第一信号放大电路包括：电阻R1、R3、R4，电容C7，三极管V1、V2，V1的集电极分别与R1的一端和C7的一端相连，R1的另一端接VCC2，C7的另一端接地，V1的发射极连接V2的基极，V2的集电极连接V1的集电极，V2的发射极分别连接R4和R3的一端，R4的另一端接地，R3的另一端与激光头相连，利用编码脉冲来驱动激光头产生并发射激光，其中三极管为NPN三极管。

7.根据权利要求5所述的一种激光通信装置，其特征在于：

所述光感应电路包括：光电池，变压器，电容C1，光电池感应到激光产生电压，光电池接在变压器的低压侧两端，光电池的正极接地，变压器与低压侧接地端对应的高压侧的一端接地，另一端接在C1的一端，将电压信号发送给第二信号放大电路；

所述第二信号放大电路包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7，电解电容C11、C12、C13，三极管V1、V2、V3、V4、V5，二极管V6，稳压二极管V7，C1的另一端分别连接V1的基极和R1的一端，R1的另一端连接R2的一端，R2的另一端接地，V1的发射极接地，V1的集电极分别连接V2的基极和R3的一端，R3的另一端分别连接C2的一端、C11的正极和R4的一端，C2的另一端和C11的负极接地，R4的另一端分别连接C7的一端、C12的正极和R5的一端，C7的另一端和C12的负极接地，R5的另一端分别连接V2的集电极和C3的一端，V2的发射极连接R1和R2的公共端，C3的另一端分别连接V3的基极和R8的一端，R8的另一端连接R9的一端，R9的另一端接地，V3的集电极分别连接V4的基极和R6的一端，R6的另一端分别连接C12的正极和R7的一端，R7的另一端分别连接C5的一端、C13的正极和R10的一端，C5的另一端和C13的负极接地，R10的另一端分别连接V4的集电极和C4的一端，V4的发射极连接R8和R9的公共端，C4的另一端分别连接V5的基极和R11的一端，R11的另一端接地，V5的发射极接地，V5的集电极分别与R12的一端和V6的负极相连，R12的另一端分别与C13的正极和R13的一端相连，R13的另一端分别与V7的负极和C6的一端相连，V7的正极和C6的另一端接地，R14的一端连接V7的负极，R14的另一端连接VCC3，将放大信号发送给滤波电路，其中三极管为NPN三极管；

所述滤波电路包括：电阻R15、R16、R17，电容C8、C9，电解电容C14，转换器U1，V6的正极连接U1的IN端口，U1的IN端口还与R15的一端相连，R15的另一端接地，U1的GND端口接地，U1的VCC端口连接C8的一端，C8的另一端接地，U1的OUT端口与单片机连接，U1的OUT端口还与R16的一端相连，R16的另一端分别与U1的VCC端口和C14的正极相连，C14的负极接地，R17的一端与C14的正极相连，R17的另一端连接VCC4，C9一端连接U1的OUT端口，C9另一端接地，将滤波信号发送给第二单片机。

8.根据权利要求2所述的一种激光通信装置，其特征在于：所述激光发射模块的编码协议里包括握手协议和校验协议，保证传输信息的准确性。