CN110429980A - 利用可见光通信的路径指示系统 - Google Patents
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Abstract
利用可见光通信的路径指示系统涉及信息技术领域。本发明由可见光指示灯和光电传感器组成；本发明利用可见光指示灯电池供电可见光通信专用芯片、LED灯泡、存储器，在突发紧急事件时能够保证可见光指示灯起到照明功能，同时可见光通信专用芯片将存储器中储存的应急预案及地图指示信号以可见光能照射到的范围进行数据广播，受困人员可以使用智能手机通过串口连接光电传感器接收数据广播，从而得到应急预案及地图指示信号。本发明克服了WIFI信号必须有供电才能连接网络接收应急预案及地图指示信号的缺陷，加快了应急响应的效率。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域。
背景技术
可见光通信是利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的无线通信方式。它是利用荧光灯或发光二极管LED等物体发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息。利用可见光通信技术做成的系统能够在灯光达到的范围内实现高速无线通信，因而具有广泛的开发前景。2015年11月13日，经工业和信息化部测试认证，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破，实时通信速率提高至50Gbps，相当于0.2秒即可完成一部高清电影的下载。
可见光通信技术具有超低功耗、超大带宽、高速率等优势，同时还可有效避免无线电电磁干扰、信号泄露等问题，适合快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。
进入21世纪以来，随着LED等的逐步普及，可见光通信再度兴起，并且不断取得了新的突破。由于LED灯比以往的荧光灯和白炽灯可以支撑更快的开关切换速度。这样通过给普通的LED灯加装微芯片，就能使LED灯以极快的速度闪烁，从而利用LED灯发送数据。只要头顶上有灯光照耀，理论上无论是传输数据信息、上网，还是进行语音、视频通话，亦或是调节物联网设备的开关，均可轻松实现，而且借助超高的传输速率，应用体验远超WiFi和4G网络。
WiFi和LiFi的区别：WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。而LiFi可见光无线通信又称“光保真技术”，英文名LightFidelity简称LiFi，是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术。WiFi是靠无线电传输数据的，lifi是直接靠光传播，光谱远大于无线电谱，所以LiFi的带宽更大，而且相比WiFi来说，LiFi没有电磁辐射，也不会造成数据失窃的情况，可以说优点明显。
不久的将来，LiFi也将与WiFi、蜂窝网络（3G、4G、甚至5G）等通信技术交互融合，在物联网、智慧城市、航空、航海、地铁、高铁、室内导航和井下作业等领域带来创新应用和价值体验。
LiFi的明显缺陷是必须与其他通信方式融合，LiFi的通信属于广播式通信，如果做到双向传输需要接收装置也发出可见光，而发光的接收装置不利于使用者的使用，因此常采用其他的通信方式作为上行数据传输的通道。
在现有技术中，安全应急灯仍主要起照明作用，但已有部分应急照明灯中集成了WiFi模块的无线通信方案，能够在应急照明时提供一定的数据通信能力。因WiFi带宽低、抗干扰能力差，尤其是在逃生人员众多的情况下，其传输通道常会拥塞，影响到数据传输，实际通信效果并不理想。同时WiFi能耗高，导致应急灯持续工作时间骤降。WiFi具有覆盖范围广，绕障能力强的特点，未处于应急灯照射范围内的WiFi终端也能接入，带来了终端定位不准确的问题，影响到救援活动的开展。此外，在应急照明启用场合，周边通常是处于停电状态，移动设备的2G、3G、4G等移动通信功能基本无法使用。
现在，人们普遍拥有手机等移动设备，在应急情况下，能及时向逃生人群提供应急照明场所周边的电子地图或路径指引，能对救援提供极大帮助。
采用可见光通信技术的LiFi快速而节能,且定位效果良好。事实上，科学家已经在实验室中测试表明LiFi可以实现每秒钟传输224千兆的信息，这相当于18部1.5G的电影。在一个办公室环境下，其信息传输速度可以达到传统WiFi速度的100倍。在紧急情况下更加突出快速的必要性。
本发明的利用可见光通信的路径指示系统中的可见光指示灯利用电池供电可见光通信专用芯片、LED灯泡、存储器，在突发紧急事件时能够保证可见光指示灯起到照明功能，同时可见光通信专用芯片将存储器中储存的应急预案及地图指示信号以可见光能照射到的范围进行数据广播，受困人员可以使用智能手机通过串口连接光电传感器接收数据广播，从而得到应急预案及地图指示信号。本发明克服了WIFI信号必须有供电才能连接网络接收应急预案及地图指示信号的缺陷，加快了应急响应的效率。
共有技术说明
我国研发的全球首款商品级超宽带可见光通信专用芯片在首届中国国际智能产业博览会上正式发布。发布的芯片组可支持每秒G比特量级的高速传输，全面兼容主流中高速接口协议标准，可为室内及家庭绿色超宽带信息网络、基于虚拟现实功能的家庭智慧服务、高速无线数据传输、水下高速无线信息传送、特殊区域移动通信等领域可见光通信应用提供芯片级的产品。“支持每秒G比特量级的高速传”标志着可见光通信产业迈入超宽带专用芯片时代。
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小，称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参与导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。
信号放大电路，信号放大电路亦称为放大器，它是使用最为广泛的电子电路之一、也是构成其他电子电路的基础单元电路。所谓放大，就是将输入的微弱信号放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的利用可见光通信的路径指示系统由可见光指示灯和光电传感器组成；可见光指示灯由电池、可见光通信专用芯片、LED灯泡、存储器组成；光电传感器由光敏二极管加信号放大电路组成；
电池负责对可见光通信专用芯片、LED灯泡、存储器供电；
可见光通信专用芯片负责将存储器中储存的信息转换成控制LED灯泡的电压信号；
LED灯泡负责根据可见光通信专用芯片控制的电压变化进行肉眼觉察不到的高速闪烁；
存储器用来存储应急预案，及应急预案对应的电子地图和指示信号；
光敏二极管根据LED灯泡的高速闪烁完成电路的接通和切断；信号放大电路通过串口数据线连接智能手机，通过智能手机供电，信号放大电路将光敏二极管的电路接通和切断的信号放大后传送给智能手机，由于电路的接通和切断本身就是数字信号，因此传给智能手机的信号直接就是数字信号。
有益效果
异常停电情况下应急照明灯是人身安全的重要保障措施。场所内人员若能快速明确周边环境布局、安全通道路径会对逃生、脱险带来极大帮助。目前，手机等移动智能终端的使用已经非常普遍，借助移动终端的电子地图系统能提供方便的路径指引功能。
但是应急照明灯照明范围有限，只能让人在较小的照明范围内查看清除周边环境状态及通道路径，超过照明范围的区域仍然是一片漆黑！紧急情况下人们难以准确识别周边的环境和通道路径。另外，楼道、隧道、居民区、地下车库等场所一般都是非常规道路、不规则区域和陌生环境，人们通常是不会预先下载此类环境的电子地图。当遭遇异常停电、火灾、洪水、地震、甚至触及人身安全的紧急事件发生时，如果没有有效的电子地图做路径指引，会给安全救援、紧急逃生留下了严重隐患！安全应急照明灯加可见光通信模块（LiFi传感器）加智能终端电子地图APP的组合方案，能有效解决上述安全隐患。
在开灯照明的同时就能传输信号，消耗功率还不到发光功率的5％，并不会造成应急灯过多能耗。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
具体实施方式
参看图1，实现本发明的利用可见光通信的路径指示系统由可见光指示灯A和光电传感器B组成；可见光指示灯A由电池1、可见光通信专用芯片3、LED灯泡4、存储器2组成；光电传感器B由光敏二极管加信号放大电路组成；
电池1负责对可见光通信专用芯片3、LED灯泡4、存储器2供电；
可见光通信专用芯3片负责将存储器2中储存的信息转换成控制LED灯泡4的电压信号；
LED灯泡4负责根据可见光通信专用芯片3控制的电压变化进行肉眼觉察不到的高速闪烁；
存储器2用来存储应急预案，及应急预案对应的电子地图和指示信号；
光敏二极管根据LED灯泡4的高速闪烁完成电路的接通和切断；信号放大电路通过串口数据线连接智能手机C，通过智能手机C供电，信号放大电路将光敏二极管的电路接通和切断的信号放大后传送给智能手机C，由于电路的接通和切断本身就是数字信号，因此传给智能手机的信号直接就是数字信号。
Claims (1)
1.利用可见光通信的路径指示系统，其特征在于由可见光指示灯和光电传感器组成；可见光指示灯由电池、可见光通信专用芯片、LED灯泡、存储器组成；光电传感器由光敏二极管加信号放大电路组成；
电池负责对可见光通信专用芯片、LED灯泡、存储器供电；
可见光通信专用芯片负责将存储器中储存的信息转换成控制LED灯泡的电压信号；
LED灯泡负责根据可见光通信专用芯片控制的电压变化进行肉眼觉察不到的高速闪烁；
存储器用来存储应急预案，及应急预案对应的电子地图和指示信号；
光敏二极管根据LED灯泡的高速闪烁完成电路的接通和切断；信号放大电路通过串口数据线连接智能手机，通过智能手机供电，信号放大电路将光敏二极管的电路接通和切断的信号放大后传送给智能手机。
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Publications (1)
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Citations (4)
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