WO2019200999A1

WO2019200999A1 - 一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法

Info

Publication number: WO2019200999A1
Application number: PCT/CN2019/073515
Authority: WO
Inventors: 伍楷舜; 王璐; 何灵利
Original assignee: 深圳大学
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN108736970B; CN108736970A; WO2019200999A9

Abstract

本发明提供一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，包括以下步骤：步骤S1，移动智能设备接收来自LED灯旁边的反射光信号来进行通信；步骤S2，所述移动智能设备通过移动网络控制设置于所述LED灯旁的镜子进行旋转，使得镜子的反射光信号能够实时照射到所述移动智能设备；步骤S3，所述移动智能设备接收到反射光信号后，在移动经过盲区时进行无缝越区切换通信，切换至新的LED灯照射区域。本发明基于室内环境下的可见光实现无线通信，并在LED灯旁边配置一面能够跟随移动智能设备运动而转动的镜子，不需要修改室内原本的路线和照明装置，就能够有效覆盖原本的通信盲区，实现方式简单有效且方便经济。

Description

说明书发明名称:一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法技术领域

[0001] 本发明涉及一种可见光通信覆盖方法，尤其涉及一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法。

背景技术

[0002] “智慧家庭”的兴起，计算机，智能设备的迅速普及，使得移动数字终端的范畴发生革命性的变化，给传统接入网技术带来了巨大的考验。光纤到户“最后一公里路”的困境、无线接入网频谱资源紧张、光载无线通信的不成熟和电磁辐射都制约这个瓶颈的突破；当今世上正在演绎一场“随时随地”的接入方式的深刻变革，社会也呼唤一种拓宽频谱资源、绿色节能以及可移动的接入方式。由此，可见光通信应运而生。

[0003] 可见光通信于 2000年横空出世，其利用发光二极管（LED灯）作为光源，在 LE D灯照明的同时还可以高速地通信。白光 LED灯现已经被广泛应用于信号发射、显示、照明灯领域；与其他光源相比，白光具有更高的调制带宽，还具有调制性能好和响应灵敏度高的优点，利用这些特性，可以将信号调制到 LED灯发出的可见光上进行传输。

[0004] 可见光的频谱不仅丰富，而且无需要授权，并具有安全性高和保密性好等众多优点，所以可见光通信备受学术界和工业界关注；在可见光通信技术迅猛发展的同时，可见光也被认为极具有吸引力的室内定位技术的解决方案；又因为室内可见光通信的逐渐成熟，也被用于室内动作识别；由于其安全保密还可以用于医院和飞机等电磁波干扰较大的场景中的无线通信。

[0005] 但是，由于 LED灯的光传播特性是直线传播，并且有一定的传播范围以及容易被物体阻隔，所以在地下车库或者较空旷的室内等地方会出现光线照射不到的区域，即存在可见光照射盲区。当在移动通信的场景下（移动通信、室内定位、室内导航和室内识别等），接收端移动到盲区的时候，会出现通信中断的情况。所以在移动场景下，从一个光源经过盲区再到另一个光源之间的越区切换是个很大的问题。一种解决方法依赖于终端缓冲区的增大，当终端离开 LED灯光小区的时候，根据存储一定的比特数，这是移动终端在找到新的射灯小区前，将会损失的最少比特数。这种方法提供了被动型的切换执行方法，这意味着移动终端在断开与 LED灯光小区的连接之前就开启切换。在离开 LED灯光小区之前，移动终端可以知道它是否会找到一个新的、邻近的射灯小区，这通过做一个强度测试即可。

[0006] 当移动终端接近 LED灯光小区的边界时，它会通过任意一个接受信号强度来判断是否有其他射灯小区的存在。一旦接收光服务小区的接受信号强度 (Received Signal Intensity.RSl) 低于原先设定的阈值，若周围没有照射小区，则移动终端的缓冲区会增大，已存储更多的比特数。这种解决方案的优点是，只需要在接收端增加缓冲区即可，简单方便，但是当盲区较大所需要的缓冲区较大，对于移动设备，此法会增加内存消耗，而且用户体验因为时延的原因会受到影响。另一种解决方案是，整个房间的可用于通信的 LED灯都由一个服务器监管，通过定位的方法和机器学习的方法预测移动终端的移动方向，从而在服务器端进行提前预切换；这种方法由服务器统一管理，高效规整，但是如果房间较大，所需要提前存储的信息较多，对计算机的处理和计算能力需求较大。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0007] 本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够自动实现通信盲区的覆盖，进而解决可见光照射盲区问题，从而实现盲区通信的越区切换的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法。

[0008] 对此，本发明提供一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，包括以下步骤：

[0009] 步骤 SI，移动智能设备接收来自 LED灯旁边的反射光信号来进行通信；

[0010] 步骤 S2, 所述移动智能设备通过移动网络控制设置于所述 LED灯旁的镜子进行旋转，使得镜子的反射光信号能够实时照射到所述移动智能设备； [0011] 步骤 S3，所述移动智能设备接收到反射光信号后，在移动经过盲区时进行无缝越区切换通信，切换至新的 LED灯照射区域。

[0012] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S1中，所述 LED灯为包括通信模块和照明模块的智能 LED灯，所述智能 LED灯为反射光信号的发射端；所述 LED灯旁边设置有用于实现反射的镜子，所述镜子根据所述移动智能设备的运动而实时跟随转动；所述移动智能设备包括光电感应器、加速度计传感器以及方向传感器中的一种或几种。

[0013] 本发明的进一步改进在于，所述镜子包括镜子本体、转动组件和控制端，所述镜子本体安装于所述转动组件上，所述转动组件和控制端相连接，所述移动智能设备通过 WIFI模块与所述控制端相连接。

[0014] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S2包括以下子步骤：

[0015] 步骤 S21，建立所述镜子的三维坐标轴，并建立移动智能设备与所述镜子之间的数学模型；

[0016] 步骤 S22, 通过移动智能设备中获得所述移动智能设备的传感数据，并根据所述步骤 S21中得到的数学模型，计算所述镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3

[0017] 步骤 S23 , 移动智能设备将计算得到的左右角度 oc和上下角度（3通过移动网络发送给所述镜子的控制端，从而控制所述镜子跟随所述移动智能设备的运动而实时转动。

[0018] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S22包括以下子步骤：

[0019] 步骤 S221，通过所述移动智能设备获取其方向传感数据；

[0020] 步骤 S222, 将所述方向传感数据转换成平面坐标系的角度数据，得到所述镜子需要转动的左右角度 oc;

[0021] 步骤 S223，通过所述移动智能设备获取其加速度传感数据和运动速度数据，进而计算得到所述镜子需要转动的上下角度（3。

[0022] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S223中，通过累计所述移动智能设备的位移得到其运动速度数据，然后通过位移所对应的时间，可以计算得到所述移动智能设备的瞬时移动速度，进而得到所述镜子需要转动的上下角度（3。 [0023] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S3包括以下子步骤：

[0024] 步骤 S31、移动智能设备正常接收 LED灯发出的光信号，并计算其接收信号强度 RSI;

[0025] 步骤 S32, 移动智能设备通过比较计算所得的接收信号强度 RSI与预设的接收信号强度阈值，进而判断所述移动智能设备是否移动到 LED灯的服务区域边界； [0026] 步骤 S33 , 当所述移动智能设备移动到 LED灯的服务区域边界时，所述移动智能设备控制所述镜子转动，使得所述镜子的反射光信号得以覆盖通信盲区；

[0027] 步骤 S34, 所述移动智能设备在通信盲区的反射光信号中，计算新的接收信号强度 RSI，判断该新的接收信号强度 RSI是否达到所述接收信号强度阈值，以此判断是否切换至新的通信服务区。

[0028] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S32中，判断所述移动智能设备是否移动到 LED灯的服务区域边界的过程为，对接收信号强度 RSI与预设的接收信号强度阈值进行比较，当接收信号强度 RSI小于所述接收信号强度阈值且排除干扰情况，则判断所述移动智能设备已移动到所述 LED灯的服务边界；所述排除干扰情况指的是从时间域上判断所述接收信号强度 RSI是否为连续变化，若否则判断为干扰。

[0029] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S33中，当所述移动智能设备移动到 LED 灯的服务区域边界时，所述移动智能设备将所述镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3发送至所述镜子的控制端，进而控制所述镜子实时跟随转动左右角度 oc 和上下角度（3; 所述移动智能设备接收转动后的镜子的反射光信号，实现通信盲区的镜面反射光通信。

[0030] 本发明的进一步改进在于，所述步骤 S34中，判断是否切换至新的通信服务区的过程为：判断该新的接收信号强度 RSI是否大于所述接收信号强度阈值且为连续信号，若是则判断为已切换至新的通信服务区；所述步骤 S34还将判断结果反馈至所述 LED灯中，进而实现将通信控制主权转交至新的通信服务区。

发明的有益效果

有益效果

[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：基于室内环境下的可见光实现无线通信，并在 LED灯旁边配置一面能够跟随移动智能设备运动而转动的镜子，不需要修改室内原本的路线和照明装置，就能够有效覆盖原本的通信盲区，本发明实现方式简单有效且方便经济。

[0032] 更为具体的，本发明是利用所述 LED灯的侧面光线，通过调整镜子的角度将光线反射到原本 LED灯的照射盲区，进而使得原本的 LED灯盲区也实现了覆盖，在此基础上，还能够进一步限定盲区越区切换协议，从而实现在移动通信的场景下，无缝实现通信服务区的切换，以保证通信的连续性和可靠性。

[0033] 并且在此过程中还涉及到镜子可以随着移动智能设备的运动而旋转，因此，本发明能够解决可见光通信中的盲区问题和盲区越区切换问题，对可见光通信系统有着很重要的意义。

对附图的简要说明

附图说明

[0034] 图 2是本发明一种实施例的结构原理示意图；

[0035] 图 3是本发明一种实施例的系统工作流程简图；

[0036] 图 4为本发明的一种实施例的反射光信号覆盖可见光盲区及越区通信切换的实现流程示意图；

[0037] 图 5为本发明的一种实施例的越区切换协议的实现过程示意图。

发明实施例

本发明的实施方式

[0038] 下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

[0039] 如图 1至图 3所示，本例提供一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，包括以下步骤：

[0040] 步骤 SI，移动智能设备接收来自 LED灯旁边的反射光信号来进行通信；

[0041] 步骤 S2, 所述移动智能设备通过移动网络控制设置于所述 LED灯旁的镜子进行旋转，使得镜子的反射光信号能够实时照射到所述移动智能设备，所述移动网络优选为 WIFI网络；

[0042] 步骤 S3，所述移动智能设备接收到反射光信号后，在移动经过盲区时进行无缝越区切换通信，切换至新的 LED灯照射区域。新的 LED灯照射区域，实际上就是可见光的新的通信服务区。

[0043] 也就是说，本例通过在 LED灯旁配置一面单面镜子并利用其反射光来覆盖 LED 灯的通信盲区。图 3中，反射通道对应的是步骤 S1，总结起来就是步骤 S1用于建立反射通道；镜子转动对应的是步骤 S2, 总结起来就是步骤 S2用于实现镜子的实时跟随转动；越区切换对应的是步骤 S3 , 总结起来就是步骤 S3用于实现无缝越区切换控制。

[0044] 由于固状 LH）灯的迅猛发展，又因 Lm）灯寿命长、节能环保、安全性能高和大量无需授权的带宽，使得 LED灯可以同时用于通信和照明，有研究表明用 LED灯进行无线通信，通信速度可以达到十几 G bit/s。随着 LED灯产业的进一步发展以及用 LED灯进行无线通信的研究也逐步发展成熟，室内无线可见光通信在不久将来可能会占据重要地位。有研究表明可用可见光来实现室内定位，定位精度可以达到毫米级，这是一个很大的突破，因为灯无处不在，又不需要额外的成本和人力去部署额外的设备，利用现成的 LED灯泡就可以实现室内定位。利用 LED 灯泡来实现室内定位的方法不同研究人员有不同的方法，常见的方法就是在 LED 灯中嵌入 LED灯的唯一标志，然后通过光信号将 LED灯的唯一标志进行不间断的广播，用手机摄像头或者光电感应器都可以识别解码出 LED灯标志，从而达到定位的目的。还有研究人员利用可见光通信来做人的手势识别，原理就是 LED灯正常照射，在地面部署光电感应器，然后通过识别人的手势动作的影子来达到识别的目的。当然还有很多有关可见光通信其它方面的研究。但是由于 LED灯有一定的照射范围，也即可见光通信存在照射盲区，换句话说，即光线照射不到，或者照射的光线非常弱小，弱小到达不到通信的要求。

[0045] 所以为解决这个问题，本例首次提出在 LED灯旁配置一面轻便灵活可旋转的镜子，利用 LED灯的侧面光线，通过调整镜子的角度，来实现盲区的覆盖。由于 L ED灯的类型也非常繁多，本例以圆形带有灯罩的 LED灯为优选例子，这样便可以使得附加的镜子当灯罩，既不影响原本 LED灯的光照区域，又能通过旋转镜子，将光线反射到 LED灯的光照盲区。本例提出的技术方案经济实惠，方便简单，有实用的价值。

[0046] 本例提出的方案相当于是可见光盲区覆盖方法及移动越区切换系统，如图 2所示，其硬件部分分为发送端和接收端，发送端包括一个可调整的智能 LED灯和一个镜子， WIFI接收芯片可嵌入至 LED灯中，亦可独立存在，若是独立存在，则需要一个总控节点，来控制通信收发过程。由 LED灯发出的无线光信号，通过室内无线自由空间，再由接收端的光电感应器接收和解调，所述接收端为移动智能设备，比如智能手机、平板以及智能手表等，用于计算其接收信号强度 RSI和镜子转动角度，再由 WIFI网络发送器反馈到发送端，从而实现正常的通信。

[0047] 具体地，所述步骤 S1移动端接收来自通过 LED灯旁镜子的反射光信号中，所述发送端优选为集通信和照明于一体的智能 LED灯；可用于通信的智能 LED灯旁边设置有由机械控制的合适大小的镜子；所述智能移动设备为外接 USB光电感应器（PD）型或者为嵌入式光电感应器的智能移动设备。

[0048] 发送端的 LH）灯嵌入 Linux系统的芯片，此芯片可用于调制编码发送的可见光信号，这种智能灯泡既可以用于生活照明，又可以用于传输信号从而实现通信。本例提出在 LED灯旁边附加一面可旋转的镜子，通过调整镜子的角度使得经过镜子反射的光线能覆盖到照射盲区。在实现上，本例只需要加一个轻便的机械总舵，便可以通过接收端发送控制指令即可控制镜子旋转。接收端可以是 USB可拔插的光电感应器（PD），亦可以是嵌入智能可移动设备芯片中光电感应器。光电感应器（PD）通过接收到光信号，再将其转换为电信号，然后再调制解码收到的信号，便可以接收通信数据。

[0049] 本例所述步骤 S2中，所述移动智能设备控制 LED灯旁的镜子旋转是基于从智能手机等移动智能设备上加速度传感器和方向传感器获得数据，进而计算其转动角度，从而控制镜子旋转。因此，移动智能设备需要为嵌入加速度传感器和方向传感器的智能设备。

[0050] 综上，本例所述步骤 S1中，所述 LED灯为包括通信模块和照明模块的智能 LED 灯，所述智能 LED灯为反射光信号的发射端；所述 LED灯旁边设置有用于实现反射的镜子，所述镜子根据所述移动智能设备的运动而实时跟随转动；所述移动智能设备包括光电感应器、加速度计传感器以及方向传感器中的一种或几种。

[0051] 本例所述镜子包括镜子本体、转动组件和控制端，所述镜子本体安装于所述转动组件上，所述转动组件和控制端相连接，所述移动智能设备通过 WIFI模块与所述控制端相连接，进而使得所述控制端接收 WIFI控制信号控制转动组件实现镜子本体的转动。

[0052] 本例所述步骤 S2包括以下子步骤：

[0053] 步骤 S21，建立所述镜子的三维坐标轴，并建立移动智能设备与所述镜子之间的数学模型；

[0054] 步骤 S22, 通过移动智能设备中获得所述移动智能设备的传感数据，并根据所述步骤 S21中得到的数学模型，计算所述镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3

[0055] 步骤 S23 , 移动智能设备将计算得到的左右角度 oc和上下角度（3通过移动网络发送给所述镜子的控制端，从而控制所述镜子跟随所述移动智能设备的运动而实时转动。

[0056] 本例所述步骤 S22包括以下子步骤：

[0057] 步骤 S221，通过所述移动智能设备获取其方向传感数据；

[0058] 步骤 S222, 将所述方向传感数据转换成平面坐标系的角度数据，得到所述镜子需要转动的左右角度 oc;

[0059] 步骤 S223，通过所述移动智能设备获取其加速度传感数据和运动速度数据，进而计算得到所述镜子需要转动的上下角度（3。

[0060] 本例所述步骤 S223中，通过累计所述移动智能设备的位移得到其运动速度数据，然后通过位移所对应的时间，可以计算得到所述移动智能设备的瞬时移动速度，进而得到所述镜子需要转动的上下角度（3。

[0061] 优先地，本例将 LED旁边镜子的模型抽象成三维坐标轴，从而建立移动智能设备和发送端（LED灯和镜子）之间的几何模型（数学模型），该几何模型（数学模型）还可以将镜子反射光信号这一参数加进去。从抽象出的几何模型中，所述镜子左右转动角度 oc可以通过智能手机内置的方向传感器获取，具体为：由于方向传感器获得的数据是方位角度，此处还需要将方位角度转换成平面坐标系的角度；当移动智能设备左右移动时，镜子也应该移动同样大小的角度，因为镜子需要随移动智能设备的移动而转动。而镜子上下角度（3 , 本例通过数学建模得知上下角度（3与移动智能设备的速度有关，而移动智能设备的速度可以通过智能手机内置的加速度传感器中的数据进行计算得到；而本例所采用的计算速度的方法，优选通过累计移动智能设备移动的位移，然后再比上所花费的时间，即可得到移动智能设备的瞬时移动速度，进而通过之前建立的数学模型计算便能够得到镜子需要上下转动的上下角度（3。本例就不对如何计算这两个角度进行展开描述，通过现在的建模和数学运算即可实现。本例所述移动智能设备通过 W IFI通信将计算得到左右角度 oc和上下（3传送到控制镜子转动的控制端，从而实现镜子随移动智能设备的移动而实时转动。

[0062] 本例所述步骤 S3包括以下子步骤：

[0063] 步骤 S31、移动智能设备正常接收 LED灯发出的光信号，并计算其接收信号强度 RSI;

[0064] 步骤 S32, 移动智能设备通过比较计算所得的接收信号强度 RSI与预设的接收信号强度阈值，进而判断所述移动智能设备是否移动到 LED灯的服务区域边界；

[0065] 步骤 S33 , 当所述移动智能设备移动到 LED灯的服务区域边界时，所述移动智能设备控制所述镜子转动，使得所述镜子的反射光信号得以覆盖通信盲区；

[0066] 步骤 S34, 所述移动智能设备在通信盲区的反射光信号中，计算新的接收信号强度 RSI，判断该新的接收信号强度 RSI是否达到所述接收信号强度阈值，以此判断是否切换至新的通信服务区。

[0067] 本例所述步骤 S32中，判断所述移动智能设备是否移动到 LED灯的服务区域边界的过程为，对接收信号强度 RSI与预设的接收信号强度阈值进行比较，当接收信号强度 RSI小于所述接收信号强度阈值且排除干扰情况，则判断所述移动智能设备已移动到所述 LED灯的服务边界；所述排除干扰情况指的是从时间域上判断所述接收信号强度 RSI是否为连续变化，若否则判断为干扰。

[0068] 本例所述步骤 S33中，当所述移动智能设备移动到 LED灯的服务区域边界时，所述移动智能设备将所述镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3发送至所述镜子的控制端，进而控制所述镜子实时跟随转动左右角度 oc和上下角度（3; 所述移动智能设备接收转动后的镜子的反射光信号，实现通信盲区的镜面反射光通信

[0069] 本例所述步骤 S34中，判断是否切换至新的通信服务区的过程为：判断该新的接收信号强度 RSI是否大于所述接收信号强度阈值且为连续信号，若是则判断为已切换至新的通信服务区；所述步骤 S34还将判断结果反馈至所述 LED灯中，进而实现将通信控制主权转交至新的通信服务区。

[0070] 本例提出用镜面反射光来解决可见光盲区覆盖的问题，当移动智能设备从一个 LED服务区域移动经过一段盲区之后再到另外一个 LED服务区域，本例所述 LED 服务区域也称为 LED服务区或通信服务区；此场景下，移动端移动到盲区时，会导致通信的中断，而本例提供的方法，可以使得移动端移动到盲区乃至一直从当前 LED服务区移动到新的 LED服务区通信不中断。

[0071] 所述移动智能设备从当前能通信的 LED服务区开始移动，并计算实时的接收信号强度 RSI，当接收信号强度 RSI小于提前提供的接收信号强度阈值时，有可能表示移动端移动到 LED服务区域的边界，也可能受到干扰或者阻碍，此处可以通过是否为突然降低还是连续降低来判断。当接收信号强度 RSI小于接收信号强度阈值是由于移动端移动到边界时，即将进入通信盲区，移动端将切换信号、左右角度 oc和上下角度（3—同通过 WIFI传递给发送端，由发送端执行切换命令和控制镜子转动，也即，此时移动端通过接收镜面反射通信，避免了移动到盲区通信中断的发生。当接收信号强度 RSI再次增强的时候，说明进入新的 LED服务区域，此时传递切换信号，将通信过程交由新的 LED服务区域的控制端。

[0072] 本本例还包括所述步骤 S34中还包括了反射光通信的可行性判断，以及确定预定的接收信号强度阈值。

[0073] 本例基于光的镜面反射的无线网络信号传输技术，提供了一种应用了所述基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法的可见光通信盲区覆盖及越区切换系统，具体包括：

[0074] 镜面反射通信信道模型建立模块，用于接收端接收来自通过镜面反射的 LED反射光信号；

[0075] 调制方式的选择模块，用于对接收的 LED反射光信号进行调整以实现可见光通信，因为要能够实现正常的通信，合适的调制方式是需要确定的；

[0076] 接收信号强度阈值确定模块，根据通道模型确定反射信道的特性，根据比特错误率得到 LED服务区域边界的接收信号强度阈值； [0077] 越区切换模块，根据接收信号强度阈值实现通信盲区和新的 LED通信服务区之间的切换。

[0078] 其中，本例所述调制方式的选择模块中调制方式包括：调制方式选择，由于光传输的特殊性， 5见有的调制方式为光强 /直接调制，所以本例同样采取光强 /直接调制；光强 /直接调制又包含开关调制（OOK），以及脉冲调制（PPM， PAM , PWM等）。

[0079] 本例所述接收信号强度阈值的确定包括：由步骤 S34可以确定反射通信的信道和调制方法，根据此，计算通道的比特错误率 BER,从而根据比特错误率 BER确定 LED通信服务区的接收信号强度阈值。

[0080] 更为具体的，如附图 4所示，在实际工作中，本例的详细工作流程包括：

[0081] 步骤 S11，集光照和通信于一体的智能 LED灯调制传输信息并将信息由灯光携世 _Ip.

友送；

[0082] 步骤 S12, LED灯旁添加一面单面镜子， LED灯携带信息的光信息可由镜子反射通信；

[0083] 步骤 S21，建立所述镜子的三维坐标轴，并建立移动智能设备与所述镜子之间的数学模型，便于根据移动智能设备的移动而控制镜子的转动；

[0084] 步骤 S31，移动智能设备配置了光电感应器（PD），通过光电感应器（PD）能够感应光信号，并将其转换为电信号；移动智能设备接收来自 LED灯的灯光信息，并且解调出原始信息；移动智能设备计算接收信号强度（RSI）;

[0085] 步骤 S32, 移动智能设备将计算所得的接收信号强度 RSI与接收信号强度阈值进行对比判断；

[0086] 步骤 S33，移动智能设备根据判断结果可确认移动智能设备是否在 LED光域内若是，执行步骤 S22, 否则返回步骤 S31 ;

[0087] 步骤 S22, 移动智能设备获取加速度计传感器和方向传感器的数据，根据建立的数学模型计算出控制镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3;

[0088] 步骤 S23，移动智能设备用 WIFI回传接收信号强度 RSI判断结果、左右角度 a和上下角度（3;

[0089] 步骤 S34, 发送端接接收 WIFI信号，控制越区切换和镜子转动，并判断是否切换至新的通信服务区；

[0090] 由此可见，本例所述步骤 S2和步骤 S3其实不完全是一个顺序步骤，在实际工作过程中是相互交叉和跳转的。更为具体的，本例所述步骤 S34中的越区切换所采用的切换协议设计如图 5所示，包括以下步骤：

[0091] 第一步，流程开始；

[0092] 第二步，移动智能设备根据接收到的信息计算接收信号强度 RSI;

[0093] 第三步，移动智能设备将计算得到接收信号强度 RSI与提前预定的接收信号强度阈值作对比，若计算得到的接收信号强度 RSI小于等于接收信号强度阈值，则执行第四步，否则返回第二步；

[0094] 第四步，判断是否为其它干扰，比如光线突然阻隔等，判断为否定时，执行第五步，否则返回第二步；

[0095] 第五步，移动智能设备获取加速度计传感器和方向传感器的数据，根据建立的数学模型计算出控制镜子需要转动的左右角度 _a和上下角度（3_;

[0096] 第六步，移动智能设备将计算所得的左右角度 a和上下角度（3通过 WIFI反馈给发送端；

[0097] 第七步，发送端接收到 WIFI信号，获取左右角度 a和上下角度（3，并将其发送到控制镜子转动的控制端，使得镜子将光线反射至移动智能设备处，并计算通信中的接收信号强度 RSI;

[0098] 第八步，将移动智能设备将反射通信中计算所得的接收信号强度 RSI与接收信号强度阈值进行比较，若大于等于接收信号强度阈值，执行第九步，否则返回到第七步；

[0099] 第九步，判断是否为其它干扰，比如其它光线突然照射等，判断为否定时，执行第十步，否则返回第 7步；

[0100] 第十步，计算所得接收信号强度 RSI是否大于等于接收信号强度阈值，若是则说明进入另一个通信区域，则通过 WIFI反馈判断结果，使得发送端将通信主权交进行转交；

[0101] 第十一步，切换协议结束，移动智能设备与新通信服务区的 LED灯进行通信。

[0102] 综上，本例基于室内环境下的可见光实现无线通信，并在 LED灯旁边配置一面能够跟随移动智能设备运动而转动的镜子，不需要修改室内原本的路线和照明装置，就能够有效覆盖原本的通信盲区，本发明实现方式简单有效且方便经济

[0103] 更为具体的，本发明是利用所述 LED灯的侧面光线，通过调整镜子的角度将光线反射到原本 LED灯的照射盲区，进而使得原本的 LED灯盲区也实现了覆盖，在此基础上，还能够进一步限定盲区越区切换协议，从而实现在移动通信的场景下，无缝实现通信服务区的切换，以保证通信的连续性和可靠性。

[0104] 并且在此过程中还涉及到镜子可以随着移动智能设备的运动而旋转，因此，本例能够解决可见光通信中的盲区问题和盲区越区切换问题，对可见光通信系统有着很重要的意义。

[0105] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 一种基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤 SI，移动智能设备接收来自 LED灯旁边的反射光信号来进行通信步骤 S2, 所述移动智能设备通过移动网络控制设置于所述 LED灯旁的镜子进行旋转，使得镜子的反射光信号能够实时照射到所述移动智能设备；

步骤 S3 , 所述移动智能设备接收到反射光信号后，在移动经过盲区时进行无缝越区切换通信，切换至新的 LED灯照射区域。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S1中，所述 LED灯为包括通信模块和照明模块的智能 LED灯，所述智能 LED灯为反射光信号的发射端；所述 LED灯旁边设置有用于实现反射的镜子，所述镜子根据所述移动智能设备的运动而实时跟随转动；所述移动智能设备包括光电感应器、加速度计传感器以及方向传感器中的一种或几种。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述镜子包括镜子本体、转动组件和控制端，所述镜子本体安装于所述转动组件上，所述转动组件和控制端相连接，所述移动智能设备通过 WIFI模块与所述控制端相连接。

[权利要求 4] 根据权利要求 1至 3任意一项所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S2包括以下子步骤：步骤 S21，建立所述镜子的三维坐标轴，并建立移动智能设备与所述镜子之间的数学模型；

步骤 S22，通过移动智能设备中获得所述移动智能设备的传感数据，并根据所述步骤 S21中得到的数学模型，计算所述镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3;

步骤 S23 , 移动智能设备将计算得到的左右角度 oc和上下角度（3通过移动网络发送给所述镜子的控制端，从而控制所述镜子跟随所述移动智能设备的运动而实时转动。

[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S22包括以下子步骤：步骤 S221，通过所述移动智能设备获取其方向传感数据；

步骤 S222, 将所述方向传感数据转换成平面坐标系的角度数据，得到所述镜子需要转动的左右角度 oc ;

步骤 S223，通过所述移动智能设备获取其加速度传感数据和运动速度数据，进而计算得到所述镜子需要转动的上下角度（3。

[权利要求 6] 根据权利要求 5所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S223中，通过累计所述移动智能设备的位移得到其运动速度数据，然后通过位移所对应的时间，可以计算得到所述移动智能设备的瞬时移动速度，进而得到所述镜子需要转动的上下角度（3。

[权利要求 7] 根据权利要求 4所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S3包括以下子步骤：步骤 S31、移动智能设备正常接收 LED灯发出的光信号，并计算其接收信号强度 RSI;

步骤 S32, 移动智能设备通过比较计算所得的接收信号强度 RSI与预设的接收信号强度阈值，进而判断所述移动智能设备是否移动到 LED 灯的服务区域边界；

步骤 S33 , 当所述移动智能设备移动到 LED灯的服务区域边界时，所述移动智能设备控制所述镜子转动，使得所述镜子的反射光信号得以覆盖通信盲区；

步骤 S34, 所述移动智能设备在通信盲区的反射光信号中，计算新的接收信号强度 RSI，判断该新的接收信号强度 RSI是否达到所述接收信号强度阈值，以此判断是否切换至新的通信服务区。

[权利要求 8] 根据权利要求 7所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S32中，判断所述移动智能设备是否移动到 LED灯的服务区域边界的过程为，对接收信号强度 RSI与预设的接收信号强度阈值进行比较，当接收信号强度 RSI小于所述接收信号强度阈值且排除干扰情况，则判断所述移动智能设备已移动到所述 L ED灯的服务边界；所述排除干扰情况指的是从时间域上判断所述接收信号强度 RSI是否为连续变化，若否则判断为干扰。

[权利要求 9] 根据权利要求 7所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S33中，当所述移动智能设备移动到 LE D灯的服务区域边界时，所述移动智能设备将所述镜子需要转动的左右角度 oc和上下角度（3发送至所述镜子的控制端，进而控制所述镜子实时跟随转动左右角度 oc和上下角度（3; 所述移动智能设备接收转动后的镜子的反射光信号，实现通信盲区的镜面反射光通信。

[权利要求 10] 根据权利要求 7所述的基于反射光的可见光通信盲区覆盖及越区切换方法，其特征在于，所述步骤 S34中，判断是否切换至新的通信服务区的过程为：判断该新的接收信号强度 RSI是否大于所述接收信号强度阈值且为连续信号，若是则判断为已切换至新的通信服务区；所述步骤 S34还将判断结果反馈至所述 LED灯中，进而实现将通信控制主权转交至新的通信服务区。