CN205945745U - 可见光通信实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可见光通信实验装置，其特征在于：包括灯架、LED光源、驱动模块、标定板、探测器、采集模块和计算机，LED光源安装在灯架顶部并构成一定结构的阵列分布，驱动模块与LED光源连接，驱动其发射出调制的光信号，标定板安装在灯架底部，其上绘制有坐标刻度，用于对LED光源的位置进行标定，探测器可以在标定板上移动，将接收到的光信号转换为电信号，采集模块与探测器连接，对输入信号进行处理和解调并输出到计算机上进行显示，本实验装置为桌上型设计，结构紧凑，可操作性强，有利于学生加深对可见光通信原理、器件及应用的理解，适用于可见光通信技术的实验教学。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可见光通信装置，特别涉及一种教学实验用的可见光通信装置。
背景技术
可见光通信（Visible Light Communication，VLC）是采用白光LED作为光源，利用LED灯光承载的高速明暗闪烁信号来传输信息，使LED在提供照明的同时还可以用于高速通信。一个可见光通信系统包括发送端和接收端，发送端包括信号发送模块、驱动模块和LED光源，接收端包括光电探测器和采集模块。在发送端，发送模块将原始信号（信源信息）进行编码调制后转换为驱动信号并发送给驱动模块，驱动LED光源发出光信号，承载着传输数据的光信号在自由空间进行传输，在接收端通过光电探测器接收，将光信号转换为电信号，再由采集模块对电信号进行处理和解调，恢复出原始的发送信号，这样就完成了可见光通信。
可见光通信与其他无线通信手段相比，具有以下优势：可见光通信具有相当丰富的频谱资源，可以缓解当前无线频谱资源的紧缺，且无需频谱认证；可见光通信可以在传统无线通信的盲区和电磁屏蔽的场所中使用，与现有的无线通信手段形成互补；可见光通信技术具有高速通信的潜力，实验室中已实现50Gbps的传输速率；此外，可见光通信还具有泛在性、安全性、保密性和设备搭建灵活简便等优点。
可见光通信的优势使其潜在的应用领域非常广泛，其中，基于可见光通信的室内定位技术，近年来吸引了越来越多的关注，目前在一些大型购物中心已经实现了商业化应用，该技术利用装在吊顶上的LED灯光发信器，向顾客所持有的智能手机发出信号，提供店面地图，顾客可以将它视为导航系统，快速找到指定物品或折扣商品。
可见光通信作为一种新兴的无线通信技术，从诞生至今的短短十几年间，得到了迅猛发展，该技术的实现过程涵盖了LED光电特性、可见光接收技术、可见光调制技术、可见光通信协议、波分复用技术等知识点，目前，国内已出版了专用于介绍基于LED可见光通信技术的书籍，作为高等院校学生的教材，然而，市场上还没有一款适用于可见光通信技术教学的实验设备。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可见光通信实验装置，填补该技术在教学实验上的市场空白，为学生熟悉和掌握可见光通信技术提供理想的实验平台。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种可见光通信实验装置，其特征在于：包括灯架（1）、LED光源（2）、驱动模块（3）、标定板（4）、探测器（5）、采集模块（6）和计算机（7）；
所述LED光源（2）的数量至少是三个，安装在灯架（1）的顶部并构成一定结构的阵列分布；
所述驱动模块（3）与LED光源（2）连接且数量相同，用于驱动对应的LED光源（2）发射出调制的光信号；
所述标定板（4）安装在灯架（1）的底部，其上绘制有坐标刻度，用于对LED光源（2）的位置进行标定；
所述探测器（5）可以在标定板（4）上移动，用于将接收到的光信号转换为电信号；
所述采集模块（6）与探测器（5）连接，用于对输入信号进行处理和解调，并输出到计算机（7）上进行显示。
进一步的，在上述可见光通信实验装置中，还包括与其中一个或多个驱动模块（3）相连接的发送模块（8）和输入设备（9）；
所述输入设备（9）可以是摄像头或麦克风，用于采集目标信源的图像或音频信号；
所述发送模块（8）用于对采集到的信号进行编码调制并发送到驱动模块（3）。
进一步的，在上述可见光通信实验装置中，其中一个或多个LED光源（2）是具有红、绿、蓝三色灯芯的LED光源，其三个颜色的灯芯分别连接着一路驱动模块（3）、发送模块（8）和输入设备（9）。
进一步的，在上述可见光通信实验装置中，所述探测器（5）的数量是三个，每个探测器（5）上安装有一个滤光片（10），分别为红光、绿光、蓝光带通型滤光片，用于过滤三种颜色的光信号。进一步的，在上述可见光通信实验装置中，所述LED光源（2）构成的阵列分布可以是三角形、四边形、六边形。
本实用新型的有益效果是：
本实验装置可以开展基于可见光通信的定位实验、数据传输实验和波分复用实验，实验内容所覆盖的知识点丰富，通过该实验的操作，能够加深学生对可见光通信原理、器件及应用的理解。本实验装置为桌上型设计，结构紧凑，可操作性强，适用于可见光通信技术的实验教学，填补了市场空白。
附图说明
图1为本实用新型提供的可见光通信实验装置的一种结构示意图。
图2为本实用新型提供的可见光通信实验装置的另一种结构示意图。
图3为本实用新型提供的可见光通信实验装置的再一种结构示意图。
图中，1为灯架；2为LED光源；3为驱动模块；4为标定板；5为探测器；6为采集模块；7为计算机；8为发送模块；9为输入设备；10为滤光片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型，根据本实用新型的思想，可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
请参阅图1，其示出了本实用新型提供的可见光通信实验装置的一种结构示意图，用于实现可见光定位实验，其包括灯架（1）、LED光源（2）、驱动模块（3）、标定板（4）、探测器（5）、采集模块（6）和计算机（7）。
灯架（1）的底部尺寸是760mm×760mm，一般的办公桌上都可放置，LED光源（2）安装在灯架（1）的顶部，高度约为900mm。实现可见光定位最少需要3个LED光源（2），它们按照一定结构（三角形、四边形、六边形）在空间形成阵列分布，即构成了不同拓扑结构的光源分布，在本实施例中，共安装有5个LED光源（2），学生可以选择点亮其中的3个构成三角形或周边的4个构成四边形，来进行定位测量，不同的拓扑结构会对定位精度有所影响。
每个LED光源（2）都连接一个驱动模块（3），驱动模块（3）用于驱动对应的LED光源（2）发射出调制的光信号，不同的LED光源（2）加载不同的调制信号，接收端可以根据不同的调制信号区分出不同的LED光源（2）,本实施例加载了不同的ID码，如00，01，10，11作为标识，但不限定于此。
标定板（4）安装在灯架（1）的底部，标定板（4）的面积为700mm×700mm，其上绘制有坐标栅格，最小刻度为10mm，实验时，将探测器（5）放置在标定板（4）上，其位置可以移动。
探测器（5）用于将接收到的光信号转换为电信号，并传输给与之相连接的采集模块（6），采集模块（6）用于对输入信号进行处理和解调，将电信号转化为光照强度信息，即得到各个LED光源（2）所发光在探测器（5）所处位置（即待测节点）的光照强度大小，再通过理论公式和经验模型，计算得到待测节点到各个LED光源（2）的距离，以各个LED光源（2）为圆心，以对应距离为半径的多个圆之间的交点即为待测节点的位置，最终在计算机（7）上显示出来。
在实际测量前，学生首先需要对各个LED光源（2）的位置进行标定，建立起计算机（7）显示坐标系和标定板（4）坐标系之间的联系。方法是将探测器（5）依次放置在每个LED光源（2）的正下方，采集光信号，并向计算机（7）输入探测器（5）在标定板（4）上所处的实际坐标值，完成全部标定后，移动探测器（5），计算机（7）就会实时显示出其在标定板（4）上所处的坐标信息，实现了可见光定位功能。
图2示出了本实用新型提供的可见光通信实验装置的另一种结构示意图，用于实现可见光数据传输实验，在上述实施例的基础上，还需要增加发送模块（8）和输入设备（9），连接在其中一个或多个LED光源（2）的驱动模块（3）上。
输入设备（9）可以是摄像头或麦克风，用于采集目标信源的图像或音频信号，在本实施例中，学生可以拍摄一张图片或录制一段语音，作为信源信息传送到发送模块（8）。
发送模块（8）对信源信息进行编码调制后转换为驱动信号，发送给驱动模块（3），驱动LED光源（2）发出光信号，承载着传输数据的光信号在自由空间进行传输，在接收端通过探测器（5）接收，探测器（5）应放置于光信号可覆盖的范围内。
探测器（5）将光信号转换为电信号，再由采集模块（6）对电信号进行处理和解调，恢复出原始的信源信息，并输出到计算机（7）上，学生通过计算机（7）来读取图片或播放语音。
图3示出了本实用新型提供的可见光通信实验装置的再一种结构示意图，用于实现可见光波分复用实验，在上述实施例的基础上，其中有一个或多个LED光源（2）是具有红、绿、蓝三色灯芯的LED光源，这种光源是将三颗单色灯芯所发出的红光、绿光和蓝光进行混合后形成白光，它的每颗灯芯都连接着一路驱动模块（3）、发送模块（8）和输入设备（9）。
本实施例可以通过输入设备（9）同时采集三路不同的信源信号，经过编码调制后，加载到LED光源（2）不同颜色的灯芯上，发出三种不同颜色的光束，在空间耦合产生白光，然后经过自由空间的传播，由置于下方的三个探测器（5）进行接收，三个探测器（5）上分别安装了红光、绿光、蓝光带通型滤光片（10），将三种颜色的光信号进行分离，再通过采集模块（6）进一步的处理，恢复出三路信源信号，同时在计算机（7）上进行显示，通过波分复用技术，可以有效提高可见光通信系统的传输速率。
最后需要说明的是，本说明书中的各个实施例采用了递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可。
Claims (5)
1.一种可见光通信实验装置，其特征在于：包括灯架（1）、LED光源（2）、驱动模块（3）、标定板（4）、探测器（5）、采集模块（6）和计算机（7）；
所述LED光源（2）的数量至少是三个，安装在灯架（1）的顶部并构成一定结构的阵列分布；
所述驱动模块（3）与LED光源（2）连接且数量相同，用于驱动对应的LED光源（2）发射出调制的光信号；
所述标定板（4）安装在灯架（1）的底部，其上绘制有坐标刻度，用于对LED光源（2）的位置进行标定；
所述探测器（5）可以在标定板（4）上移动，用于将接收到的光信号转换为电信号；
所述采集模块（6）与探测器（5）连接，用于对输入信号进行处理和解调，并输出到计算机（7）上进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种可见光通信实验装置，其特征在于，还包括与其中一个或多个驱动模块（3）相连接的发送模块（8）和输入设备（9）；
所述输入设备（9）可以是摄像头或麦克风，用于采集目标信源的图像或音频信号；
所述发送模块（8）用于对采集到的信号进行编码调制并发送到驱动模块（3）。
3.根据权利要求2所述的一种可见光通信实验装置，其特征在于，其中一个或多个LED光源（2）是具有红、绿、蓝三色灯芯的LED光源，其三个颜色的灯芯分别连接着一路驱动模块（3）、发送模块（8）和输入设备（9）。
4.根据权利要求3所述的一种可见光通信实验装置，其特征在于，所述探测器（5）的数量是三个，每个探测器（5）上安装有一个滤光片（10），分别为红光、绿光、蓝光带通型滤光片，用于过滤三种颜色的光信号。
5.根据权利要求1所述的一种可见光通信实验装置，其特征在于，所述LED光源（2）构成的阵列分布可以是三角形、四边形、六边形。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107017944A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-08-04 | 东莞信大融合创新研究院 | 基于可见光的通信方法、发送端设备及接收端设备 |
| CN107657870A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-02-02 | 徐鹏程 | 一种可见光通信技术展示实验装置 |
| CN110310549A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-08 | 大连海事大学 | 一种可见光通信、定位科研教学一体化实验装置 |
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2016
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| CN107657870A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-02-02 | 徐鹏程 | 一种可见光通信技术展示实验装置 |
| CN110310549A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-08 | 大连海事大学 | 一种可见光通信、定位科研教学一体化实验装置 |
| CN110310549B (zh) * | 2019-07-01 | 2021-09-07 | 大连海事大学 | 一种可见光通信、定位科研教学一体化实验装置 |
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