一种可见光通信装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种可见光通信装置及方法，所述装置包括LED发射模块和可见光接收模块，所述方法包括：选取n个LED参考点并进行编号，在所述LED发射模块的驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，LED灯全亮作为帧头，LED灯全灭作为帧尾；用所述可见光接收模块中带有光学滤波片的光电检测器接收LED光信号并完成光电转换，经放大器和模数转换器获得采样信号并输入到微处理器；获取所述采样信号中信号强度最大值作为帧头表示有效数据的开始，获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束，得到不同数据帧。本发明专利技术快速识别出每帧数据，保持通信同步，提高通信效率，属于通信技术领域。

A Visible Light Communication Device and Method

The invention provides a visible light communication device and method. The device includes an LED transmitting module and a visible light receiving module. The method includes: selecting n LED reference points and numbering them, loading periodic signals of different time slots in the driving circuit of the LED transmitting module to modulate the transmitting signal, using the LED lamp as the frame head and the LED lamp as the frame tail; In the optical receiving module, the photoelectric detector with optical filter receives the LED light signal and completes the photoelectric conversion. The sampling signal is obtained by amplifier and analog-to-digital converter and input to the microprocessor. The maximum signal intensity in the sampling signal is obtained as the beginning of the frame head to indicate the effective data, and the minimum signal intensity is obtained as the end of the frame to indicate the effective data, and different numbers are obtained. According to the frame. The invention quickly identifies each frame of data, keeps communication synchronization and improves communication efficiency, belonging to the field of communication technology.

【技术实现步骤摘要】
一种可见光通信装置及方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种可见光通信装置及方法。
技术介绍
可见光通信是利用半导体照明的光线实现新型高速数据传输技术。可见光通信技术将人眼无法识别的高频信号加载到发光二极管(LED)上进行传输，使得LED集照明与通信功能于一体，可见光通信技术绿色低碳、可实现近乎零耗能通信，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间，具有广泛的应用前景。比如室内定位是可见光通信技术的一个重要应用领域，在室内定位、数据传输过程中为了获取准确的帧数据往往需要信号发送端和接收端具有高精度的时钟同步周期，或者需要在发送信号的同时发送时间标记，这会影响一定的数据通信效率率。
技术实现思路
本专利技术提出一种可见光通信装置及方法，解决可见光通信时钟失步问题，便于信号接收端能快速、正确识别出每帧数据，保持通信同步。本专利技术提供一种可见光通信装置，所述装置包括至少三个LED发射模块和一个可见光接收模块，所述LED发射模块与所述可见光接收模块以可见光通信连接；所述LED发射模块包括LED灯和恒流源驱动电路，所述可见光接收模块包括光学滤波片、光电检测器、放大器、模数转换器和微处理器；所述LED发射模块用于在所述恒流源驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，在所述发射信号调制过程中，选取n个LED参考点并进行编号，1帧信号被平均分隔为n+2个时隙，n个LED灯全亮作为帧头，n个LED灯全灭作为帧尾；所述可见光接收模块用于通过光电检测器接收LED光信号并完成光电转换，经放大器输入到模数转换器，最后将采样到的信号传输到微处理器，所述微处理器用于获取所述采样信号中信号强度最大值作为帧头表示有效数据的开始，获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束，得到完整数据帧。优选的，在上述装置中，所述LED发射模块中，用数据k表示只让编号为k的LED灯点亮，其他LED灯灭，k＝1,2，…，n，调制后的可见光信号速率满足人眼看不见的闪烁。优选的，在上述装置中，所述可见光接收模块还包括定时器，通过所述定时器控制模数转换器的信号采集间隔，所述定时器的时间为LED发射信号的时隙长度。优选的，在上述装置中，所述微处理器还提取信号强度向量，判断所述帧头和帧尾间是否有n个有效数据，若有效数据为n个，则帧头后第k个有效数据值减去帧尾数据值作为第K个LED灯照射到光电检测器上的信号强度，得到所述光电检测器所在位置处的信号强度向量；否则，有效数据丢失，放弃本次数据处理，重新用所述可见光接收模块接收信号并再次提取信号强度向量。本专利技术还提出一种可见光通信方法，通过搭建可见光通信装置，所述装置包括至少三个LED发射模块和一个可见光接收模块，所述方法包括：选取n个LED参考点并进行编号，在所述LED发射模块的驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，将1帧信号平均分隔为n+2个时隙，n个LED灯全亮作为帧头，n个LED灯全灭作为帧尾；用所述可见光接收模块中带有光学滤波片的光电检测器接收LED光信号并完成光电转换，经放大器和模数转换器获得采样信号并输入到微处理器；获取所述采样信号中信号强度最大值作为帧头表示有效数据的开始，获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束，得到完整数据帧。优选的，在上述方法中，所述对发射信号进行调制还包括：用数据k表示只让编号为k的LED点亮，其他LED灭，其中k＝1,2,3,…,n，调制后的可见光信号速率满足人眼看不见的闪烁。优选的，在上述方法中，所述数模转换器中，通过定时器控制模数采集间隔，定时器的时间为LED发射信号的时隙长度。优选的，在上述方法中，所述获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束后还包括：提取接收到的信号强度向量；所述提取接收到的信号强度向量的具体方式为：判断所述帧头和帧尾间是否有n个有效数据，若有效数据为n个，则帧头后第k个有效数据值减去帧尾数据值作为第K个LED灯照射到光电检测器上的信号强度，得到所述光电检测器所在位置处的信号强度向量；否则，有效数据丢失，放弃本次数据处理，重新用所述可见光接收模块接收信号并再次处理。本专利技术提出一种可见光通信装置及方法，在LED驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，在信号发送端以LED灯全亮作为帧头，以LED灯全灭作为帧尾，在信号接收端以接收到的信号强度最大值作为帧头，以接收到的信号强度最小值作为帧尾，以此来正确识别出每帧数据，以实现收发数据帧的同步功能，从而更好保持可见光通信的同步性，以提高可见光通信的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的可见光通信装置结构示意图；图2为本专利技术提供的可见光通信方法流程示意图；图3为办专利技术提供的LED发射模块信号调制示意图；具体实施方式本专利技术提出一种可见光通信装置及方法，在数据传输的同时使信号接收端能快速、正确识别出每帧数据，保持通信同步。请参见图1，本专利技术提供一种可见光通信装置，所述装置包括n(n>2)个LED发射模块和一个可见光接收模块，所述LED发射模块与所述可见光接收模块以可见光通信连接；所述LED发射模块包括LED灯和恒流源驱动电路，所述可见光接收模块包括光学滤波片、光电检测器、放大器、模数转换器和微处理器；所述LED发射模块用于在所述恒流源驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，在所述发射信号调制过程中，选取n个LED参考点并进行编号，1帧信号被平均分隔为n+2个时隙，n个LED灯全亮作为帧头，n个LED灯全灭作为帧尾，n>2；可选的，所述LED发射模块中，用数据k表示只让编号为k的LED灯点亮，其他LED灯灭，k＝1,2，…，n，调制后的可见光信号速率满足人眼看不见的闪烁。所述可见光接收模块用于通过光电检测器接收LED光信号并完成光电转换，经放大器输入到模数转换器，最后将采样到的信号传输到微处理器；可选的，所述可见光接收模块还包括定时器，通过所述定时器控制模数转换器的信号采集间隔，所述定时器的时间为LED发射信号的时隙长度。所述微处理器用于获取所述采样信号中信号强度最大值作为帧头表示有效数据的开始，获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束，得到完整数据帧。可选的，所述微处理器还提取信号强度向量，具体方式为：判断所述帧头和帧尾间是否有n个有效数据，若有效数据为n个，则帧头后第k个有效数据值减去帧尾数据值作为第K个LED灯照射到光电检测器上的信号强度，得到所述光电检测器所在位置处的信号强度向量；否则，有效数据丢失，放弃本次数据处理，重新用所述可见光接收模块接收信号并再次提取信号强度向量。请参见图2本专利技术还提出一种可见光通信方法，搭建可见光通信装置，所述装置包括至少三个LED发射模块和一个可见光接收模块；具体的，所述LED发射模块包括LED灯和恒流源驱动电路，所述可见光接收模块包括光学滤波片、光电检测器、放大器、模数转换器和微处理器。所述方法包括：S1、选取n个LED参考点并进行编号，在所述LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光通信装置，其特征在于，所述装置包括至少三个LED发射模块和一个可见光接收模块，所述LED发射模块与所述可见光接收模块以可见光通信连接；所述LED发射模块包括LED灯和恒流源驱动电路，所述可见光接收模块包括光学滤波片、光电检测器、放大器、模数转换器和微处理器；所述LED发射模块用于在所述恒流源驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，在所述发射信号调制过程中，选取n个LED参考点并进行编号，1帧信号被平均分隔为n+2个时隙，n个LED灯全亮作为帧头，n个LED灯全灭作为帧尾；所述可见光接收模块用于通过光电检测器接收LED光信号并完成光电转换，经放大器输入到模数转换器，最后将采样到的信号传输到微处理器；所述微处理器用于获取所述采样信号中信号强度最大值作为帧头表示有效数据的开始，获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束，得到不同数据帧。

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信装置，其特征在于，所述装置包括至少三个LED发射模块和一个可见光接收模块，所述LED发射模块与所述可见光接收模块以可见光通信连接；所述LED发射模块包括LED灯和恒流源驱动电路，所述可见光接收模块包括光学滤波片、光电检测器、放大器、模数转换器和微处理器；所述LED发射模块用于在所述恒流源驱动电路中加载不同时隙的周期信号对发射信号进行调制，在所述发射信号调制过程中，选取n个LED参考点并进行编号，1帧信号被平均分隔为n+2个时隙，n个LED灯全亮作为帧头，n个LED灯全灭作为帧尾；所述可见光接收模块用于通过光电检测器接收LED光信号并完成光电转换，经放大器输入到模数转换器，最后将采样到的信号传输到微处理器；所述微处理器用于获取所述采样信号中信号强度最大值作为帧头表示有效数据的开始，获取信号强度最小值作为帧尾表示有效数据的结束，得到不同数据帧。2.根据权利要求1所述一种可见光通信装置，其特征在于，所述LED发射模块中，用数据k表示只让编号为k的LED灯点亮，其他LED灯灭，k＝1,2，…，n，调制后的可见光信号速率满足人眼看不见的闪烁。3.根据权利要求1所述一种可见光通信装置，其特征在于，所述可见光接收模块还包括定时器，通过所述定时器控制模数转换器的信号采集间隔，所述定时器的时间为LED发射信号的时隙长度。4.根据权利要求2所述一种可见光通信装置，其特征在于，所述微处理器还提取信号强度向量，判断所述帧头和帧尾间是否有n个有效数据，若有效数据为n个，则帧头后第k个有效数据值减去帧尾数据值作为第K个LED灯照射到光电检测器上的信号强度，得到所述光电检测器所在位置处的信号强度向量；否则，有效数据丢失，放弃...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明璋，李修权，黑创，张鑫，宋钢兵，刘杰，李少军，张俊强，吴子樊，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42