CN111884719A - 基于无线紫外光通信系统的主从节点及对准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于无线紫外光通信系统的主从节点，主从节点的结构相同，底部由电机带动差速反向旋转，包括由黑色亚克力板构成的方形壳体，其中一对侧面上分别安装有两组紫外发射LED，另外一对侧面上分别安装有两组紫外接收光电倍增管；紫外发射LED所在侧面的底部分别安装有接入端口，紫外接收光电倍增管所在侧面的底部分别安装有输出端口，方形壳体内底座上还安装有高压底座。本发明结构简单灵巧，制作方便，采用黑色亚克力板，遮光性能可以保证，减少不必要的干扰；去掉角度模块，设计变得精简，程序部分因为硬件的设计的优点也变得更为简单，对准判定标准的设定也变得简便，可以通过接收端的情况来对主从节点进行较为精密的对准。

Description

基于无线紫外光通信系统的主从节点及对准方法
技术领域
本发明属于光电通信设备技术领域，涉及基于无线紫外光通信系统的主从节点，还涉及该主从节点的对准方法。
背景技术
现代通信手段有无线电通信，有线电通信，光通信等，其中无线电通信是现代主要通信手段，但其信号易受干扰或易被截获，易受自然因素影响，保密性差；有线电通信虽然传输性能稳定，通信质量也较高，但通信线路建设时间长,投资大，维护困难，机动性差，易遭受破坏；而无线光通信中的可见光受自然光的影响很大，通信时不能保证通信质量和通信效率。
与现有的这些通信方式相比，紫外光通信因其可以进行非直视通信，保密性强，抗干扰能力优越而备受关注。紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术，基本原理就是把紫外光作为信息传输的载体，把需要传输的信息加载到紫外光上，发射出去，并以相应的接收器件来接收的通信方式。
现有的无线紫外光通信系统，主从节点位置随机，开机后主从节点开始旋转，两者差速旋转，从节点经过调速后，两者匀速旋转，完成捕获；在匀速旋转过程中，从节点的收端(光电倍增管)在某一时刻正对主节点的发射端(紫外LED)，然后依靠角度传感器将旋转相位的信息传回，与接收强度配合，进行微调，使主从节点连续实现直视通信与非直视通信的转换，完成对准；但是依靠角度传感器将旋转相位的信息传回存在对准过程效率低不可靠的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无线紫外光通信系统的主从节点及对准方法，具有不需要有角度传感器提供相位来判断主从节点的旋转位置和微调，而是通过自身接收到信号的强度来判定自身位置的特点。
本发明所采用的技术方案是，基于无线紫外光通信系统的主从节点，主从节点的结构相同，底部由电机带动差速反向旋转，包括由黑色亚克力板构成的方形壳体，其中一对侧面上分别安装有两组紫外发射LED，另外一对侧面上分别安装有两组紫外接收光电倍增管；紫外发射LED所在侧面的底部分别安装有接入端口，紫外接收光电倍增管所在侧面的底部分别安装有输出端口，方形壳体内底座上还安装有高压底座。
两组紫外发射LED每组为8个，间隔设置两竖排，即每竖排4个紫外发射LED。
两组紫外接收光电倍增管每组为3个，间隔横向布置。
高压底座设置两个，分别为两组紫外接收光电倍增管供电。
紫外接收光电倍增管所在侧面还贴有紫外滤光片。
本发明的特点还在于：
基于无线紫外光通信系统的主从节点的对准方法，具体步骤如下：
步骤1、设置光电倍增管接收到的信号强度的阈值；
步骤2、开启主从节点，以一定速度差开始旋转，同时接收端对信号进行采集；
步骤3、将采集到的信息进行判定；
步骤4、通过判定的结果，来判断主从节点的位置；如果判断为对准，则保持原速度不变；如果判断超前(滞后)，则从节点缓慢减速(加速)；直至对准位置。
步骤3中判定方式为：
高于之前设定的阈值强度判定为1，低于阈值强度判定为0。
其中，接收端的接收强度判定为010、111，则判定结果为主从节点对准；
接收端的接收强度判定为110、100、000，则判定结果为从节点超前，三种情况超前程度递增；
接收端的接收强度判定为011、001、000，则判定结果为从节点滞后，三种情况滞后程度递增。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单灵巧，制作方便，采用黑色亚克力板，遮光性能可以保证，减少不必要的干扰；去掉角度模块，设计变得精简，程序部分因为硬件的设计的优点也变得更为简单，对准判定标准的设定也变得简便，可以通过接收端的情况来对主从节点进行较为精密的对准。
附图说明
图1是本发明基于无线紫外光通信系统的主从节点的结构示意图；
图2是本发明基于无线紫外光通信系统的主从节点的俯视图；
图3是本发明对准时通信判定位置主从节点正对的情形；
图4是本发明对准时通信判定位置主从节点超前的情形；
图5是本发明对准时通信判定位置主从节点滞后的情形。
图中，1.紫外发射LED，2.紫外接收光电倍增管，3.底座，4.输出端口，5.接入端口，6.发射范围，7.接收范围，8.高压底座，9.紫外滤光片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，基于无线紫外光通信系统的主从节点，主从节点的结构相同，底部由电机带动差速反向旋转，其中左侧主节点，顺时钟方向旋转；右侧从节点，逆时钟方向旋转，包括由黑色亚克力板构成的方形壳体，其中一对侧面上分别安装有两组紫外发射LED1，另外一对侧面上分别安装有两组紫外接收光电倍增管2；紫外发射LED1所在侧面的底部分别安装有接入端口5，紫外接收光电倍增管2所在侧面的底部分别安装有输出端口4，方形壳体内底座3上还安装有高压底座8。
图1中发射范围6为紫外发射LED1发射紫外光的范围，接收范围7为紫外接收光电倍增管2接收紫外光的范围。
两组紫外发射LED1每组为8个，间隔设置两竖排，即每竖排4个紫外发射LED1。
两组紫外接收光电倍增管2每组为3个，间隔横向布置。
高压底座8设置两个，分别为两组紫外接收光电倍增管2供电。
紫外接收光电倍增管2所在侧面还贴有紫外滤光片9。
如图3-5所示，基于无线紫外光通信系统的主从节点的对准方法，具体步骤如下：
步骤1、设置光电倍增管接收到的信号强度的阈值，即紫外接收光电倍增管2接收到信号的光强的最小强度；
步骤2、开启主从节点，以一定速度差开始旋转，同时接收端对信号进行采集；
步骤3、将采集到的信息进行判定；
步骤4、通过判定的结果，来判断主从节点的位置；如果判断为对准，则保持原速度不变；如果判断超前(滞后)，则从节点缓慢减速(加速)；直至对准位置。
步骤3中判定方式为：
高于之前设定的阈值强度判定为1，低于阈值强度判定为0；
其中，接收端的接收强度判定为010、111，则判定结果为主从节点对准；
接收端的接收强度判定为110、100、000，则判定结果为从节点超前，三种情况超前程度递增；
接收端的接收强度判定为011、001、000，则判定结果为从节点滞后，三种情况滞后程度递增。
本装置较现有的装置相比，接收端的紫外接收光电倍增管2由传统的单接收变为现在的多接收，由接收端的每一个紫外接收光电倍增管2的接收情况来判断主从节点的位置情况，来调节从节点的旋转速度，从而达到良好的通信情况。同时，不需要有角度传感器提供相位来判断主从节点的旋转位置与微调，而是通过自身接收到信号强度来判定自身的位置，并且收发节点的对准过程会变得更加快速可靠。
本发明结构简单灵巧，制作方便，采用黑色亚克力板，遮光性能可以保证，减少不必要的干扰；去掉角度模块，设计变得精简，程序部分因为硬件的设计的优点也变得更为简单，对准判定标准的设定也变得简便，可以通过接收端的情况来对主从节点进行较为精密的对准。

Claims (7)

1.基于无线紫外光通信系统的主从节点，其特征在于，主从节点的结构相同，底部由电机带动差速反向旋转，包括由黑色亚克力板构成的方形壳体，其中一对侧面上分别安装有两组紫外发射LED(1)，另外一对侧面上分别安装有两组紫外接收光电倍增管(2)；紫外发射LED(1)所在侧面的底部分别安装有接入端口(5)，紫外接收光电倍增管(2)所在侧面的底部分别安装有输出端口(4)，方形壳体内底座(3)上还安装有高压底座(8)。
2.根据权利要求1所述的基于无线紫外光通信系统的主从节点，其特征在于，所述两组紫外发射LED(1)每组为8个，间隔设置两竖排，即每竖排4个紫外发射LED(1)。
3.根据权利要求1所述的基于无线紫外光通信系统的主从节点，其特征在于，所述两组紫外接收光电倍增管(2)每组为3个，间隔横向布置。
4.根据权利要求1所述的基于无线紫外光通信系统的主从节点，其特征在于，所述高压底座(8)设置两个，分别为两组紫外接收光电倍增管(2)供电。
5.根据权利要求1所述的基于无线紫外光通信系统的主从节点，其特征在于，所述紫外接收光电倍增管(2)所在侧面还贴有紫外滤光片(9)。
6.根据权利要求1-5所述的基于无线紫外光通信系统的主从节点的对准方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1、设置光电倍增管接收到的信号强度的阈值；
步骤2、开启主从节点，以一定速度差开始旋转，同时接收端对信号进行采集；
步骤3、将采集到的信息进行判定；
步骤4、通过判定的结果，来判断主从节点的位置；如果判断为对准，则保持原速度不变；如果判断超前(滞后)，则从节点缓慢减速(加速)；直至对准位置。
7.根据权利要求6所述的基于无线紫外光通信系统的主从节点的对准方法，其特征在于，所述步骤3中判定方式为：
高于之前设定的阈值强度判定为1，低于阈值强度判定为0；
其中，接收端的接收强度判定为010、111，则判定结果为主从节点对准；
接收端的接收强度判定为110、100、000，则判定结果为从节点超前，三种情况超前程度递增；
接收端的接收强度判定为011、001、000，则判定结果为从节点滞后，三种情况滞后程度递增。
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