CN1702984A - 利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端 - Google Patents

利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端 Download PDF

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Abstract

公开了一种使用可见光的无线通信系统，更具体地，公开了一种利用安装在无线终端上的摄像机传感器模块和闪光模块的短距离无线通信系统。所述无线终端将LED和摄像机传感器选择性地用于执行无线终端中的摄像机功能和作为用于可见光短距离通信的接口模块。

Description

利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，更具体地，涉及一种具有安装在无线终端上的摄像机传感器模块和闪光模块的短距离无线通信系统。
背景技术
图1示出了使用针对短距离通信的IR(红外线)的传统无线通信系统。如图所示，利用IR的系统采用无线终端11、12之间的对等(PtoP)通信。每一个无线终端包括IR收发机101、102，所述IR收发机101、102包括具有用于执行IR发射的LED(发光二极管)的发射机、光调制器、具有PD(光电二极管)的接收机和解调器，其中当两个IR收发机101、102彼此相对时形成IR链路13。
图2是示出了传统无线终端系统的示意图。如图所示，所述系统包括用于传感光信号以接收图像的摄像机传感器模块26、用于根据摄像机控制器22的控制来操作摄像机的摄像机驱动器25、LED模块24、与LED模块24相连以便在摄像机控制器22的控制下操作LED模块24的LED驱动器23、用于在控制模块21的控制下向LED驱动器23和摄像机驱动器25发射控制信号的摄像机控制器22、以及用于接收和处理通过摄像机传感器模块26输入的图像信号的图像信号处理器27。
传统的IR传输技术具有一些缺陷。首先，其需要安装额外的组件，IR收发机。以几个Mbps(兆比特每秒)的速度来完成IR传输，其延长了传输时间。此外，由于发射机和接收机必须彼此面对，有时，难以建立IR链路13。由当前标准组织所指定的发射机的光束发散度是30度。如果光束发散度偏离指定的值，则无法完成利用IR的正常通信。此外，当传统IR通信系统中所使用的红外线具有较窄的光束发散度时，难以形成IR链路，并且没有用于检查是否成功地形成了IR链路的方式。
由于上述问题，已经开发了使用可见光的短距离通信系统。当使用可见光时，由于发射机的更宽的发射角，能够容易地形成连接链路，并且可以根据可见光的可见性来验证链路建立。
同时，在无线终端市场上，对具有摄像机功能的无线终端的需求正在增加。这样的终端典型地具有闪光模块，例如LED，安装用于补充摄像机功能。其具有的优点在于：尺寸较小；其可以容易地安装在无线终端上，并且不需要时间来重新充电并因此可以方便地使用。相反，其他传统闪光模块需要大约6秒的所谓的充电延迟时间，以便于后续的拍摄。因此，可以预期的是，未来，LED将会越来越多地用在具有摄像机功能的无线终端中。
发明内容
因此，为了满足上述需要而提出了本发明，本发明通过提供一种利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端，提供了附加的优点，其中LED和摄像机传感器用作针对可见光短距离通信的接口模块。
在一个实施例中，提出了一种利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端，包括配备有以下组件的无线终端：包括用于提供光的LED模块的摄像机设备；用于控制LED模块的动作的LED驱动器；以及用于传感光信号以将其转换为电信号并传送所述电信号的摄像机传感器模块。所述摄像机设备还包括：数据处理器，用于处理要通过可见光短距离通信发射的数据和通过可见光短距离通信接收到的数据；调制器，用于将由数据处理器传送过来的发射数据调制为适合于光无线通信模式的电信号，并将所述电信号传送到LED驱动器；以及解调器，用于将所述电信号解调为符合光无线通信模式的数据，并向数据处理器传送所述数据。
附图说明
通过以下结合附图而进行的详细描述，本发明的上述特征和优点将变得更加明显，其中：
图1示出了利用IR的传统无线通信系统的实施例；
图2是传统无线终端的示意图；
图3a和3b是示出了根据本发明的可见光短距离通信系统的收发机的实施例的示意图；
图4是示出了根据本发明的、利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端的示意图；
图5是应用于本发明的摄像机传感器模块的示意图；
图6是示出了根据本发明、利用摄像机设备来实现可见光短距离通信时控制无线终端的方法的流程图；
图7是示出了根据本发明的、利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端之间的数据传输/接收的实施例的示意图；以及
图8是示出了根据本发明的、利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端之间的数据传输/接收的另一实施例的示意图。
具体实施方式
此后将参考附图来描述本发明的实施例。为了简明和简化，在其可能使本发明的主题变得不清楚时，省略对这里所包括的已知功能和配置的详细描述。
参考图3a，根据本发明的可见光短距离通信系统的发射机包括：用于处理数据的数据处理器31；用于将从数据处理器31中输出的数据调制为适合于光无线通信的信号的调制器32；以及用于对已调制信号进行光学调制从而将其传送到外部设备的光源/光调制器模块33。
参考图3b，根据本发明的可见光短距离通信系统的接收机包括：用于传感从外部设备传送过来的光信号并将其转换为电信号的光传感器34；解调器35，用于解调来自光传感器34的电信号；以及用于处理解调后的数据的数据处理器31。
参考图4，根据本发明来执行可见光短距离通信的、具有摄像机功能的无线终端包括：摄像机传感器模块47，用于传感光信号并将其转换为电信号；摄像机驱动器46，用于操作摄像机传感器模块47；LED模块45，用于提供光从而允许在黑暗中进行有效拍摄；与LED模块45相连的LED驱动器44；摄像机控制器43，用于控制LED驱动器44和摄像机驱动器46以使摄像机传感器模块47和LED模块45进行操作；图像信号处理器48，用于利用来自摄像机传感器模块47的电信号来处理图像信号；以及控制模块41，用于控制摄像机控制器43来执行摄像机功能。所述无线终端还包括：数据处理器42，用于处理发射和接收数据；调制器50，用于将来自数据处理器42的数据调制为适合于光无线通信的信号；以及解调器49，用于将从摄像机传感器模块47接收到的电信号解调为符合光无线通信模式的数据。
在操作中，LED驱动器44在摄像机模式期间执行提供光的摄像机功能，而在通信模式期间执行通信功能。摄像机传感器模块47传感光信号，并将其转换为电信号，而且在摄像机模式期间，将传感信号传送到图像信号处理器48，而在通信模式期间，将其发送到解调器49。
更具体地，当摄像机传感器模块47执行通信功能时，不需要激活与包括在摄像机传感器模块47中的每一个像素相对应的所有PD(光电二极管)。因此，一旦摄像机驱动器46接收到来自摄像机控制器43的、表示通信服务的信号，摄像机驱动器46可以仅激活摄像机传感器模块47中的预定数量的PD(光电二极管)以便执行通信功能。
此后，将详细解释图4所示的每一个功能块。
首先，调制器50将通过数据处理器42传送过来的数据(原始数据)转换为适合于光无线通信的信号。所述LED驱动器44通过根据已调制信号来启动/断开LED模块45来执行光调制。
同时，摄像机驱动器46防止摄像机传感器模块47中的PD被全部激活，从而通过对摄像机传感器模块47中的一个或多个指定PD的切换动作，防止重复数据处理。在控制模块41的控制下，通过摄像机控制器43来传送针对这种切换动作的控制信号(即，与通信模式和摄像机模式之间的选择有关的控制信号)。然而，摄像机驱动器46可以直接从控制模块41中接收这样的控制信号。
图5是根据本发明的摄像机传感器模块47的示意图。
摄像机传感器模块47按照两种模式来进行操作：CCD(电荷耦合器件)模式或CMOS(互补金属氧化物半导体)模式。如图5所示，CCD或CMOS模式的摄像机传感器模块47具有与摄像机设备中的像素数相对应的PD 51-1到5N-n。如图5所示，对具有矩阵形式的PD进行了简化，从而表示出在CCD或CMOS模式期间摄像机传感器模块47的光传感器的特性。
在操作时，每一个PD 51-1到5N-n将入射光转换为信号电荷(电子)。因此，当设置在可见光短距离通信系统中时，PD 51-1到5N-n可以充当接收机。在CCD/CMOS模式的一个摄像机传感器模块47中的每一个像素对传输波长进行分割，从而每一个像素可以接收不同的信息。当执行通信功能时，摄像机驱动器46仅使摄像机传感器模块47中的预定数量的像素得到激活，以便接收通信信号。然后，将通过这样激活的像素输入的数据传送到解调器49。相反，当执行摄像机功能时，具有与摄像机设备的像素数相对应的PD 51-1到5N-n的摄像机传感器模块47被激活，以根据预定的算法，顺序地向图像信号处理器48传送由这些PD所捕获的电信号，从而显示图像。
图6是根据本发明示出了实现可见光短距离通信的操作步骤的流程图。
如图6所示，当利用根据本发明的摄像机设备来实现可见光短距离通信时，在无线终端中进行在摄像机传感器模块和LED模块之间的选择。
当选择了通信模式时(步骤62)，设置对用于操作无线终端的LED模块45的LED驱动器44的输入信号，以将其引导到用于针对短距离通信来调制数据的调制器50(步骤63)。接下来，设置通过由用于激活摄像机传感器模块47的预定数量的PD的控制信号而激活的PD所输入的电信号，以便将其传送到解调器49(步骤64)。因此，在步骤65中，通过激活的PD，实现与外部设备的可见光短距离通信功能。
同时，当选择摄像机模式时(步骤62)，将无线终端的LED模块45和摄像机传感器模块47设置为传统的输入/输出设备，用于操作摄像机，以便执行摄像机功能(步骤66)。
图7是示出了根据本发明的、利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端之间的数据发射/接收的实施例的示意图。如图7所示，在每一个均配备有闪光LED和摄像机传感器的两个无线终端71、72之间进行无线终端的数据发射/接收。
图8是示出了根据本发明的、利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端之间的数据发射/接收的另一实施例的示意图。如图8所示，可以在具有LED灯的AP(接入点)81和配备有闪光LED和摄像机传感器的无线终端82之间执行用于利用摄像机设备来实现可见光短距离通信的无线终端的数据发射/接收。可以用在数据发射/接收中的各种类型的AP包括广告板、电灯、标志牌等。
从前面的描述中看到，根据本发明，能够利用广为流行的、配备有摄像机功能的无线终端来执行可见光短距离通信，而无需添加接口模块。这具有减小终端尺寸和降低制造成本的效果。
此外，可以将根据本发明的系统实现为程序并以计算机可读的形式存储在记录介质中(CD、ROM、RAM、软盘、硬盘、磁光盘等)。
尽管已经参考其优选实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1.一种具有用于执行可见光通信的摄像机设备的无线终端，包括：
摄像机传感器模块，具有多个光电二极管(PD)；
发光二极管(LED)模块，用于调制信号；以及
与摄像机传感器和LED相连的控制器，用于当执行可见光短距离通信时，选择性地激活设置在摄像机传感器模块中的预定数量的PD。
2.根据权利要求1所述的无线终端，其特征在于：当捕获图像时，所述控制器激活设置在摄像机传感器中的所有PD。
3.根据权利要求1所述的无线终端，其特征在于：所述摄像机传感器模块是CCD(电荷耦合器件)传感器。
4.根据权利要求1所述的无线终端，其特征在于：所述摄像机传感器模块是CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。
5.一种具有用于执行可见光通信的摄像机设备的无线终端，包括：
LED(发光二极管)模块；
LED驱动器，用于控制LED模块；
摄像机传感器模块，具有多个光电二极管(PD)，用于将光信号转换为电信号；
数据处理器，用于处理数据；
与LED驱动器相连的调制器，用于调制所述数据；以及
与处理器相连的解调器，用于解调数据，其中控制无线终端以便选择性地激活包括在摄像机传感器模块中的预定数量的PD，用于可见光短距离通信。
6.根据权利要求5所述的无线终端，其特征在于：所述LED驱动器使LED模块根据从调制器传送过来的电信号进行操作。
7.根据权利要求5所述的无线终端，其特征在于：所述摄像机传感器模块通过预定数量的已激活PD来传感光信号，并将其转换为电信号。
8.根据权利要求5所述的无线终端，其特征在于：所述摄像机传感器模块是CCD(电荷耦合器件)传感器。
9.根据权利要求5所述的无线终端，其特征在于：所述摄像机传感器模块是CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。
10.一种其上存储了表示指令序列的数据的机器可读介质，当由处理器执行时，所述指令序列使处理器进行以下操作：
在通信模式期间，利用发光二极管(LED)模块来发射数据；以及
在通信模式期间，激活设置在摄像机传感器设备中的预定数量的PD。
11.根据权利要求10所述的机器可读介质，其特征在于：所述存储器还配置用于使处理器通过激活所有光电二极管(PD)，利用摄像机传感器设备来捕获图像。
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