一种相机通信方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种相机通信方法及装置，涉及通信领域，解决了光学相机通信系统中多路光源的场景，如何实现多路光源同时传输，提高传输效率的问题。方案为：生成N个导频符号和M×N个UPPM符号，N个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，用于指示光源序号，W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，W个波形段中每个波形段的时长相等，通过N个光源发送N个导频符号和M×N个UPPM符号，其中，一个光源发送一个导频符号和M个UPPM符号。本申请实施例用于光学相机通信过程中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种相机通信方法及装置
本申请实施例涉及通信领域，尤其涉及一种相机通信方法及装置。
技术介绍
随着发光二极管(Light-emitting Diode，LED)技术的发展，这种高能效、体积小、寿命长的LED灯被广泛应用于照明、指示、屏幕等场景。另外，由于LED时间响应特性好，信号可通过肉眼观测不到的高速明暗闪烁发送出去，从而具有作为光通信系统信号发射器的潜力，因此，可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)正成为照明、通信界日益关注的课题。通常，对于一个LED光信号，可以采用光电二极管(photodiode，PD)作为光电探测器，对于多个LED光信号，可以采用包括PD阵列的图像传感器(Image Sensor，IS)作为光电接收器。目前，手机、汽车等设备均已内置了LED光源、摄像头等模块，虽然这些光源和摄像头仅用于照明和拍摄视频，但这给基于IS的VLC系统的实际应用铺设了硬件基础，仅需简单改造即可实现使用LED光源和光学相机之间的光学相机通信(Optical Camera Communications，OCC)。基于欠采样脉冲宽度调制(Undersampled Pulse Width Modulation，UPWM)的脉冲位置调制(UPWM-based Pulse Position Modulation，UPPM)是一种可实现无闪烁的相机通信技术，利用卷帘快门接收方式可实现较高的频谱利用率。但是，现有基于UPPM调制的OCC系统中只规定了单光源的相机通信，并没有规定对于多个光源通信方法。因此，对于多路光源的场景，如何实现多路光源同时传输，提高传输效率是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种相机通信方法及装置，解决了光学相机通信系统中多路光源的场景，如何实现多路光源同时传输，提高传输效率的问题。为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：本申请实施例的第一方面，提供一种相机通信方法，方法应用于发送节点，发送节点包括N个光源，方法包括：首先，生成N个导频符号和M×N个UPPM符号，N个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，第一光源序号指示部分用于指示光源序号，W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，W个波形段中每个波形段的时长相等，奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，偶数序号的波形段的平均占空比为预设占空比的互补占空比，或者，奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比的互补占空比，偶数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，N个导频符号中每个导频符号与N个光源一一对应，N为大于等于2的正整数，W＝2k，k为大于等于1的正整数，M为大于等于1的正整数；然后，通过N个光源发送N个导频符号和M×N个UPPM符号，其中，一个光源发送一个导频符号和M个UPPM符号，M×N个UPPM符号包括原始数据。本申请实施例提供的通信方法，通过在发送节点发送的帧的帧结构中增加导频符号，利用导频符号来指示N个光源的光源序号，以便于接收节点根据导频符号确定光源序号，接收UPPM符号，进一步解析接收到的UPPM符号，获取原始数据，从而实现N个光源同时传输，提高传输效率。需要说明的是，光源可以是LED或激光二极管(Laser Diode，LD)。预设占空比可以是D％，预设占空比的互补占空比可以是1-D％，其中，D大于0小于100。若D％与1-D％不相等，例如，D％为20％，1-D％为80％，；若D％与1-D％相等，例如，50％，奇数序号的波形段的波形与偶数序号的波形段的波形相同。本申请实施例的第二方面，提供一种相机通信方法，方法应用于接收节点，方法包括：首先，接收X个导频符号，X个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，第一光源序号指示部分用于指示光源序号，W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，W个波形段中每个波形段的时长相等，奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，偶数序号的波形段的平均占空比为预设占空比的互补占空比，或者，奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比的互补占空比，偶数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，X个导频符号中每个导频符号与X个光源一一对应，X为大于等于1且小于等于N的正整数，W为大于等于1的正整数；根据X个导频符号确定X个光源的光源序号；然后，接收M×X个UPPM符号，M为大于等于1的正整数；解析M×X个UPPM符号，得到发送节点通过N个光源发送的原始数据。本申请实施例提供的通信方法，通过在发送节点发送的帧的帧结构中增加导频符号，利用导频符号来指示N个光源的光源序号，使得接收节点根据导频符号确定光源序号，接收UPPM符号，进一步解析接收到的UPPM符号，获取原始数据，从而实现N个光源同时传输，提高传输效率。在本方案中，接收节点接收X个导频符号，即可以仅接收X个导频符号中每个导频符号包括的一个波形段，也可以仅接收X个导频符号中每个导频符号包括的两个以上波形段，还可以接收X个导频符号中每个导频符号包括的任意个数的波形段。当然，接收节点还可能会接收到不完整的波形段等。接收节点只要能接收到一个完整的波形段，即可确定光源的光源序号。另外，接收节点接收到的导频符号包括的波形段可能是从发送节点发送的导频符号包括的奇数序号的波形段开始接收，也可能是从发送节点发送的导频符号包括的偶数序号的波形段开始接收，因此，接收节点接收到的导频符号包括的奇数序号的波形段可以对应发送节点发送的导频符号包括的奇数序号的波形段，也可以对应发送节点发送的导频符号包括的偶数序号的波形段。若接收节点接收到的导频符号包括的奇数序号的波形段对应发送节点发送的导频符号包括的偶数序号的波形段，此时，接收节点接收到的导频符号包括的奇数序号的波形段的平均占空比为发送节点发送的导频符号包括的偶数序号的波形段的平均占空比。结合第二方面，在一种可能的实现方式中，接收X个导频符号包括：等时间间隔对发送节点进行卷帘快门逐行曝光，获得视频信息；根据视频信息，获取待处理波形；将待处理波形进行处理，得到X个导频符号中每个导频符号包括W个波形段。在上述方案中，接收节点无论是在近距离接收信号还是远距离接收信号，均需要以等时间间隔对发送节点进行卷帘快门逐行曝光，即可以通过相机来拍摄一直在发射UPPM信号和导频符号的光源序列。可选地，根据视频信息，获取待处理波形，包括：若视频信息中包含有条纹信息，则对视频信息中各帧的条纹信息的像素按行进行数学处理，获得待处理波形。在上述方案中，若获取到的视频信息中包含有条纹信息，则对视频信息中各帧的条纹信息的像素按行进行数学处理，获得待处理波形，需要说明的是，所述数学处理可以是求和处理或求平均处理。接收节点可以对视频信息中的任意一帧中的条纹信息进行按条纹行求和，从而得到待处理波形。本申请实施例的第三方面，提供一种发送节点，发送节点包括N个光源，发送节点包括：处理单元，用于生成N个导频符号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相机通信方法，其特征在于，所述方法应用于发送节点，所述发送节点包括N个光源，所述方法包括：/n生成N个导频符号和M×N个基于欠采样脉冲宽度调制的脉冲位置调制UPPM符号，所述N个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，所述W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，所述第一光源序号指示部分用于指示光源序号，所述W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，所述W个波形段中每个波形段的时长相等，所述奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，或者，所述奇数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比，所述N个导频符号中每个导频符号与所述N个光源一一对应，N为大于等于2的正整数，W＝2k，k为大于等于1的正整数，M为大于等于1的正整数；/n通过所述N个光源发送所述N个导频符号和所述M×N个UPPM符号，其中，一个所述光源发送一个导频符号和M个UPPM符号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种相机通信方法，其特征在于，所述方法应用于发送节点，所述发送节点包括N个光源，所述方法包括：
生成N个导频符号和M×N个基于欠采样脉冲宽度调制的脉冲位置调制UPPM符号，所述N个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，所述W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，所述第一光源序号指示部分用于指示光源序号，所述W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，所述W个波形段中每个波形段的时长相等，所述奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，或者，所述奇数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比，所述N个导频符号中每个导频符号与所述N个光源一一对应，N为大于等于2的正整数，W＝2k，k为大于等于1的正整数，M为大于等于1的正整数；
通过所述N个光源发送所述N个导频符号和所述M×N个UPPM符号，其中，一个所述光源发送一个导频符号和M个UPPM符号。


一种相机通信方法，其特征在于，所述方法应用于接收节点，所述方法包括：
接收X个导频符号，所述X个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，所述W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，所述第一光源序号指示部分用于指示光源序号，所述W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，所述W个波形段中每个波形段的时长相等，所述奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，或者，所述奇数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比，所述X个导频符号中每个导频符号与X个光源一一对应，X为大于等于1且小于等于N的正整数，W为大于等于1的正整数；
根据所述X个导频符号确定X个光源的光源序号；
接收M×X个基于欠采样脉冲宽度调制的脉冲位置调制UPPM符号，M为大于等于1的正整数；
解析所述M×X个UPPM符号，得到发送节点通过N个光源发送的原始数据。


根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收X个导频符号包括：
等时间间隔对发送节点进行卷帘快门逐行曝光，获得视频信息；
根据所述视频信息，获取待处理波形；
将待处理波形进行处理，得到所述X个导频符号中每个导频符号包括W个波形段。


一种发送节点，其特征在于，所述发送节点包括N个光源，所述发送节点包括：
处理单元，用于生成N个导频符号和M×N个基于欠采样脉冲宽度调制的脉冲位置调制UPPM符号，所述N个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，所述W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，所述第一光源序号指示部分用于指示光源序号，所述W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，所述W个波形段中每个波形段的时长相等，所述奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，或者，所述奇数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比，所述N个导频符号中每个导频符号与所述N个光源一一对应，N为大于等于2的正整数，W＝2k，k为大于等于1的正整数，M为大于等于1的正整数；
发送单元，用于通过所述N个光源发送所述N个导频符号和所述M×N个UPPM符号，其中，一个所述光源发送一个导频符号和M个UPPM符号。


一种接收节点，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收X个导频符号，所述X个导频符号中每个导频符号包括W个波形段，所述W个波形段中每个波形段包括第一光源序号指示部分，所述第一光源序号指示部分用于指示光源序号，所述W个波形段中奇数序号的波形段的波形相同，偶数序号的波形段的波形相同，所述W个波形段中每个波形段的时长相等，所述奇数序号的波形段的平均占空比为预设占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，或者，所述奇数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比的互补占空比，所述偶数序号的波形段的平均占空比为所述预设占空比，所述X个导频符号中每个导频符号与所述X个光源一一对应，X为大于等于1且小于等于N的正整数，W为大于等于1的正整数；
处理单元，用于根据所述X个导频符号确定X个光源的光源序号；
所述接收单元，还用于接收M×X个基于欠采样脉冲宽度调制的脉冲位置调制UPPM符号，M为大于等于1的正整数；
所述处理单元，还用于解析所述M×X个UPPM符号，得到发送节点通过N个光源发送的原始数据。


根据权利要求5所述的接收节点，其特征在于，所述接收单元，具体用于：
等时间间隔对发送节点进行卷帘快门逐行曝光，获得视频信息；
根据所述视频信息，获取待处理波形；
将待处理波形进行处理，得到所述X个导频符号中每个导频符号包括W个波形段。


根据权利要求1-3中任一项所述的方法、或权利要求4所述的发送节点、或权利要求5-6中任一项所述的接收节点，其特征在于，所述W个波形段中每个波形段还包括起始定界符和结束定界符，所述起始定界符用于指示所在波形段的起始，所述结束定界符用于指示所在波形段的结束。


根据权利要求7所述的方法、发送节点或接收节点，其特征在于，所述W个波形段中所述奇数序号的波形段包括的所述起始定界符的平均占空比、所述第一光源序号指示部分的平均占空比和所述结束定界符的平均占空比均与所述预设占空比相同，所述W个波形段中所述偶数序号的波形段包括的所述起始定界符的平均占空比、所述第一光源序号指示部分的平均占空比和所述结束定界符的平均占空比均与所述预设占空比的互补占空比相同；
或者，所述W个波形段中所述奇数序号的波形段包括的所述起始定界符的平均占空比、所述第一光源序号指示部分的平均占空比和所述结束定界符的平均占空比均与所述预设占空比的互补占空比相同，所述W个波形段中所述偶数序号的波形段包括的所述起始定界符的平均占空比、所述第一光源序号指示部分的平均占空比和所述结束定界符的平均占空比均与所述预设占空比相同。


根据权利要求8所述的方法、发送节点或接收节点，其特征在于，所述W个波形段中每个波形段的时长为T
s，T
s＝T
sd+T
li1+T
ed＝T
c/2k，其中，T
sd表示所述起始定界符的时长，T
li1表示所述第一光源序号指示部分的时长，T
ed表示所述结束定界符的时长，T
c表示所述接收节点的采样间隔，所述起始定界符包括Q个脉冲，所述Q个脉冲中每个脉冲的宽度小于第一阈值，所述结束定界符包括P个脉冲，所述P个脉冲中每个脉冲的宽度小于第二阈值，Q为大于等于1的整数，P为大于等于1的整数，k为大于等于1的正整数。



根据权利要求9所述的方法、发送节点或接收节点，其特征在于，同一个导频符号内的所述W个波形段中所有所述第一光源序号指示部分包括的脉冲宽度调制波形的频率相同，不同导频符号内的所述第一光源序号指示部分包括的脉冲宽度调制波形的频率不同，所述第一光源序号指示部分包括的脉冲宽度调制波形的频率为N个频率中任意一个频率，所述N个频率互不相同，所述第一光源序号指示部分包括的脉冲宽度调制波形的频率大于200赫兹且小于预设频率，所述起始定界符包括的脉冲宽度调制波形的频率为f01，所述结束定界符包括的脉冲宽度调制波形的频率为f02，f01大于等于所述预设频率，f02大于等于所述预设频率。


根据权利要求9所述的方法、发送节点或接收节点，其特征在于，所述第一光源序号指示部分包括的脉冲个数用于指示光源序号，同一个导频符号内的所述W个波形段中所有所述第一光源序号指示部分包括的脉冲个数相同，不同导频符号内的所述第一光源序号指示部分包括的脉冲个数不同。


根据权利要求8所述的方法、发送节点或接收节点，其特征在于，当N大于等于3时，所述W个波形段中每个波形段还包括第二光源序号指示部分和间隔定界符，所述第一光源序号指示部分和所述第二光源序号指示部分用于联合指示光源序号，所述间隔定界符用于分隔所述第一光源序号指示部分和所述第二光源序号指示部分。


根据权利要求12所述的方法、发送节点或接收节点，其特征在于，所述W个波形段中所述奇数序号的波形段包括的所述第二光源序号指示部分的平均占空比和所述间隔定界符的平均占空比均与所述预设占空比相同，所述W个波形段中所述偶数序号的波形段包括的所述第二光源序号指示部分的平均占空比和所述间隔定界符的平均占空比均与所述预设占空比的互补占空比相同；
或者，所述W个波形段中所述奇数序号的波形段包括的所述第二光源序号指示部分的平均占空...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鹏飞，姜彤，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44