一种远距离可见光通信收发系统技术方案

本发明专利技术涉及可见光通信技术领域，具体公开了一种远距离可见光通信收发系统，包括发射装置和接收装置；发射装置包括观瞄镜，LED光源和准直镜头；观瞄镜设于发射装置顶端；LED光源和准直镜头设于发射装置内部，LED光源设于准直镜头的焦点处；接收装置包括观瞄镜，物镜和探测装置；观瞄镜设于接收装置顶端；物镜包括主镜和副镜，副镜设于接收装置靠近接收口的一端；主镜内设于接收装置另一端，且主镜中心设有通孔，通孔与探测装置连接，所探测装置设有图像传感器，可旋转反光镜和探测器。本发明专利技术通过对发射光进行准直，同时利用观瞄镜对可见光通信方向进行粗调，再利用图像传感器进行细调，从而提升了接收信噪比，减少通信干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种远距离可见光通信收发系统
本专利技术涉及可见光通信
，具体公开了一种远距离可见光通信收发系统。
技术介绍
在可见光通信中，接收端接收到的信号信噪比是影响可见光通信质量的重要参数之一。对于常见的远距离可见光通信系统，接收到的信息存在着噪声干扰，影响通信质量，如何使接收信号能量最大化和噪声最小化一直是需要考虑的问题，这些技术难点都影响着远距离可见光通信的应用。而对于远距离通信接收端而言，一是收发两端距离较大，如果接收端接收方向不正确，其将不能接收到发射端发送的光信号；二是远距离环境复杂，不可避免接收到背景光信号；三是远距离大气环境会对传输的光信号造成一定的干扰而使光信号能量随机起伏。因此，亟需一种能够改善远距离可见光通信质量的收发系统。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种远距离可见光通信收发系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下方案。一种远距离可见光通信收发系统，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括观瞄镜，LED光源和准直镜头；所述观瞄镜设于发射装置顶端；所述LED光源和准直镜头设于发射装置内部，LED光源设于准直镜头的焦点处；所述接收装置包括观瞄镜，物镜和探测装置；所述观瞄镜设于接收装置顶端；所述物镜包括主镜和副镜，所述副镜设于接收装置靠近接收口的一端；所述主镜内设于接收装置另一端，且主镜中心设有通孔，所述通孔与探测装置连接，所述探测装置设有图像传感器，可旋转反光镜和探测器。进一步地，所述主镜的通孔与副镜在同一直线上，且两者直径大小相同。作为优选地，所述主镜为抛物面反射镜。作为优选地，所述副镜为双曲面反射镜。作为优选地，所述探测装置设有可调节光阑。作为优选地，所述探测器为单点探测器，包括PMT、APD或SPAD。作为优选地，所述准直镜头为反光杯、折射透镜或TIR透镜。作为优选地，所述发射装置的观瞄镜与准直镜头光轴一致，所述接收装置的观瞄镜与物镜光轴一致。作为优选地，所述物镜直径为200mm。作为优选地，所述图像传感器为CCD或CMOS。本专利技术的有益效果：提供一种远距离可见光通信收发系统，通过对发射光进行准直，同时利用观瞄镜对可见光通信方向进行粗调，再利用图像传感器进行细调，从而提升了接收信噪比，减少通信干扰。附图说明图1为本专利技术实施例的流程示意图。图2为本专利技术实施例发射装置的示意图。图3为本专利技术实施例接收装置的示意图。具体实施方式本专利技术提供了解决上述
技术介绍
所提问题的思路：一是可以通过将LED光源置于光学准直镜头的焦点处压缩光源出射光的发散角，从而可以实现出射方向上的光能量更加集中，同时利用观瞄镜调整发射端光源出射方向使接收端位于观瞄镜的视场中心，从而使接收端处于发射端的出射方向上；二是在接收端利用现有大口径望远镜接收光，在接收装置上安置观瞄镜，利用此观瞄镜调整接收端接收方向使发射端位于观瞄镜的视场中心,从而粗调接收装置的接收方向，同时在接收装置的探测装置处安置图像传感器，其作用为精调接收装置的接收方向。为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。本实施例提供一种远距离可见光通信收发系统，如图2和图3所示，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括观瞄镜23，LED光源21和准直镜头22；所述观瞄镜23设于发射装置顶端；所述LED光源21和准直镜头22设于发射装置内部，LED光源21设于准直镜头22的焦点处；所述接收装置包括观瞄镜31，物镜和探测装置；所述观瞄镜31设于接收装置顶端；所述物镜包括主镜和副镜，所述副镜32设于靠近接收装置接收入口的一端，所述主镜33内设于接收装置另一端，且主镜33中心设有通孔，所述通孔与探测装置连接，所述探测装置设有图像传感器34，可旋转反光镜35和探测器36。本实施例中，如图1所示，可见光通信发射装置通过电信号控制LED光源21闪烁将电信号转换成光信号，通过准直镜头22缩小LED光源21出射光的发散角，使得出射光从发射装置准直射出，通过可见光信道后到达接收装置。在接收端，首先通过接收装置的观瞄镜31粗调接收方向，使接收装置的观瞄镜31对准发射装置，此时调节接收装置探测装置的可旋转反光镜35，使发射端出射光被探测装置处的图像传感器34接收，细调接收方向使发送端成像于图像传感器34的中心，再调节探测装置的可旋转反光镜35，使发送端出射光被探测装置处的探测器36接收，经信号处理系统解调后可得到所传输的信息。本实施例中，主镜33为抛物面反射镜，副镜32为双曲面反射镜。主镜33的通孔和副镜32在同一直线上，且两者直径大小相同。当经过准直的入射光平行进入接收装置，进入接收装置的入射光投射至主镜33（抛物面反射镜），经过主镜33（抛物面反射镜）反射，使得光线在主镜33（抛物面反射镜）前聚焦，在光线尚未完全汇聚时，光线又受到焦点前的副镜32（双曲面反射镜）再一次反射，使得光线穿过主镜33（抛物面反射镜）中心的通孔后再聚焦，在焦点处用探测装置的探测器36可接收到稳定的光信号，以此根据卡塞格林望远镜原理设计的接收装置可大大减少可见光远距离通信的干扰。本实施例中，探测装置设有可调节光阑37，通过可调节光阑37可进一步调节接收装置接收发射装置信号的范围，这样可以去除发射装置LED光源21以外的背景光，从而可以减小背景光噪声带来的影响。本实施例中，准直镜头22为反光杯、折射透镜或TIR透镜。反光杯准直利用的是抛物面反射镜反光原理，将LED光源21置于抛物面反射镜的焦点处，LED光源21大角度出射光照射在抛物面反射镜后经反射进行准直，同时其小角度出射光不能照射到反光杯而直接出射，从而不能进行准直，因此该方法只能对LED光源21的大角度出射光进行准直；折射透镜准直利用透镜对光源出射光进行折射达到准直效果，因折射透镜对LED光源21的小角度出射光折射进行准直，其能量利用率较反光杯大；TIR透镜为反光杯和折射透镜的结合体，其能量利用率在三者中最高，但是生产成本也较高。因此，可根据实际使用情况选择相应的准直镜头。本实施例中，所述图像传感器34为CCD或CMOS；所述探测器36为单点探测器，包括PMT、APD或SPAD。本实施例中，物镜的口径大于探测装置的口径，通过较大的物镜口径能够接收较大的光能量，同时消除大气湍流带来的闪烁效应，其中物镜口径可达200mm。本实施例中，发射装置的观瞄镜与准直镜头光轴一致，接收装置的观瞄镜与物镜光轴一致，便于发射装置与接收装置对准。以上内容仅为本专利技术的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本专利技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。术语解释：LED：发光二极管CCD：电荷耦合器件CMOS：互补金属氧化物半导体PMT：光电倍增管APD：雪崩光电二极管SPAD：单光子探测器TIR：全内反射。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远距离可见光通信收发系统，其特征在于，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括观瞄镜， LED光源和准直镜头；所述观瞄镜设于发射装置顶端；所述LED光源和准直镜头设于发射装置内部， LED光源设于准直镜头的焦点处；所述接收装置包括观瞄镜，物镜和探测装置；所述观瞄镜设于接收装置顶端；所述物镜包括主镜和副镜，所述副镜设于接收装置靠近接收口的一端；所述主镜内设于接收装置另一端，且主镜中心设有通孔，所述通孔与探测装置连接，所述探测装置设有图像传感器，可旋转反光镜和探测器。

【技术特征摘要】
1.一种远距离可见光通信收发系统，其特征在于，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括观瞄镜，LED光源和准直镜头；所述观瞄镜设于发射装置顶端；所述LED光源和准直镜头设于发射装置内部，LED光源设于准直镜头的焦点处；所述接收装置包括观瞄镜，物镜和探测装置；所述观瞄镜设于接收装置顶端；所述物镜包括主镜和副镜，所述副镜设于接收装置靠近接收口的一端；所述主镜内设于接收装置另一端，且主镜中心设有通孔，所述通孔与探测装置连接，所述探测装置设有图像传感器，可旋转反光镜和探测器。2.根据权利要求1所述的一种远距离可见光通信收发系统，其特征在于，所述主镜的通孔与副镜在同一直线上，且两者直径大小相同。3.根据权利要求1所述的一种远距离可见光通信收发系统，其特征在于，所述主镜为抛物面反射镜。4.根据权利要求1所述的一种远距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二峰，田忠骏，朱义君，汪涛，郑晓东，刘洛琨，梁进山，王小景，
申请(专利权)人：东莞信大融合创新研究院，中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：广东,44