用于Li-Fi通信和地理定位的电子设备制造技术

一种电子设备，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于Li
‑
Fi通信和地理定位的电子设备

技术介绍
1.

[0001]本专利技术涉及一种用于LiFi通信和地理定位的电子设备、一种包括电子设备的网络、一种信标、一种此类网络和信标的组装以及一种用于定位信标的方法。
[0002]2.相关技术说明
[0003]LiFi或Li
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Fi(光保真度)是一种无线数据通信手段，这使得能够以非常快的速率传输大量数据。当前实施的Li
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Fi本质上是光信号的时间调制。调制不是周期性的，而是随机的，使得LiFi信号不会干扰其它类型的辐射。在WO2017005826中公开了一种允许使用Li
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Fi进行地理定位的设备。
[0004]然而，Li
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Fi仅在光的发射器与接收器之间的直接或间接视线下工作。因此，如果设备例如位于口袋中或门/墙后面，则不可能通过Li
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Fi与此设备通信。此特性严重限制了Li
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Fi通信的应用，特别是在用于地理定位目的时。
[0005]鉴于以上所述，提供至少部分克服现有技术的一些不便的解决方案将会备受期待。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术，提供了一种电子设备，该电子设备包括：照明设备，能够照亮房间等；光电探测器；超宽带(UWB)脉冲发射器；UWB脉冲接收器；控制器，适于对信号进行编码并将信号发射至照明设备和/或脉冲发射器，以及适于对由所述光电探测器或所述脉冲接收器接收到的信号进行解码；其中，所述照明设备适于将所述信号作为LiFi信号发射，并且所述脉冲发射器适于将信号作为UWB信号发射。
[0007]使用Li
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Fi信号结合超宽带(UWB)脉冲或信号，电子设备适合于不受视线限制的无线通信。Li
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Fi信号和UWB脉冲可以传输相同的数据，使得当传输路径中的开放视线出现中断时，UWB可以形成备份。UWB信号与光的区别在于，信号可以穿过墙壁和关闭门，而Li
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Fi光信号则无法穿透此类物体。UWB信号的范围与数据速度成反比，这意味着数据速率越高，范围越短。UWB范围与Li
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Fi的范围相当类似(约10m
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30m)，但是对于低数据速度，UWB的范围可以超过Li
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Fi的范围。
[0008]UWB脉冲或信号有时也被称为脉冲无线电信号，并且覆盖3.1GHz
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10.6GHz范围内的大部分频谱。由于这些脉冲不是周期性的，因此没有频率，这意味着脉冲不会与其它辐射或其它(反射)UWB脉冲相互作用。对于维护数据的完整性和安全性来说，这是有利的。UWB信号的典型功率发射低，在微瓦范围内。电子设备不会产生可测量的无线电波或有害的电场。脉冲隐藏在自然背景电磁噪声中，由于宇宙辐射和其它自然来源的累积，自然背景电磁噪声始终存在。
[0009]该电子设备适合于物体的地理定位或跟踪以及追踪，因为这仅需要经由UWB进行有限量的数据通信。此少量的数据使得在相对较大的范围内操作成为可能。在短范围内，更
大量的数据可以通过电子设备传送。
[0010]照明设备能够以与传统灯泡或发光二极管(LED)照明设备相同的方式照亮房间。换句话说，电子设备网络在夜间提供建筑物中所需的光，即可以代替建筑物中的灯光网络。每个照明设备可以被额定为在全功率下在介于100流明与5000流明之间发射，优选的是超过400流明或超过800流明或任选地超过1000流明。
[0011]Li
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Fi和UWB是物理上不同的技术，在本专利技术中，它们是通过相同的电子设备生成和处理的。控制器被配置为同时进行LiFi信号和UWB信号的多路复用、编码/解码和生成数据作。结果是由电子设备生成的调制光，其上面带有UWB信号。优选地，LiFi信号是闭塞信号，其中，强度上升的时刻对应于UWB脉冲的发射。以此方式，LiFi信号的开始与UWB脉冲同时发生。LiFi信号的结束优选的不对应于UWB脉冲，使得LiFi信号的长度对于UWB传输无关紧要。
[0012]控制器是电子设备的一部分，并且优选的安装在照明设备和UWB发射器上或附近。由控制器发射的信号具有高频率，当使用长电缆/电线时，所述频率会恶化。优选地，照明设备和控制器的数量因此相等，使得每个控制器与照明设备相关联。不排除当不同的照明设备彼此靠近放置时，控制器可以在不同的照明设备之间共享。
[0013]在一个实施方式中，由照明设备发射的光可以以3％至10％的占空比被调制用于数据传输，使得照明设备仅在3％至10％的时间关闭。以此方式，对照明设备的照明特性的损害非常有限。在一些实施方式中，调制可以随着时间的推移而变化。而在需要照明的夜间条件下，灯可能大部分打开，在白天条件下，灯可能大部分关闭。在白天，照明设备可以例如被调制，使得它在＞90％的时间是关闭的，并且仅产生眼睛不可见的非常短的光脉冲。当照明不需要光而仅需要数据通信时，这将减少能量。当需要数据传输并且当光强度进一步降低是可能的时，光脉冲占空比可以从3％修改为30％。在一个实施方式中，照明设备可以基本上独立于照明度而被调制用于数据传输。
[0014]与射频(RF)通信相比，使用UWB脉冲具有显著的优势：UWB的场强低得多(即UWB消耗的能量少得多)，并且使用UWB的数据传输速度也高得多。RF通信可能会经受无线电波的干扰，所述无线电波可能干扰通信。RF信号可能传播得相对较远，导致信息失控和安全性受限。此外，由于场强的原因，RF信号的使用受到法规的约束，并且通常不允许在具有敏感测量设备的区域、医院或高爆炸风险区域使用。
[0015]相对于RF信号，UWB的另一个优点是可以非常精确地测量UWB信号的飞行时间(ToF)。使用UWB的ToF测量用于使用信标或信号标签的位置和资产跟踪。分布在仓库或建筑物中的UWB天线或锚测量ToF，并以分米精度计算信号标签的位置。位置信号到达高达数百米或更远的距离，因为当仅需标识标签标识码时，数据速率可能较低。利用本专利技术，建筑物中的每盏灯或照明设备都可以充当用于定位跟踪的天线，这使得单独的UWB天线变得不必要。因此，电子设备网络可以代替建筑物中的灯网络以及跟踪天线。
[0016]在一个实施方式中，照明设备包括一个或多个LED，优选地包括无磷光体LED和/或板上芯片(COB)LED。COB LED具有更好的视觉外观，实现更真实的照明效果。可选地，照明设备可以包括激光LED或VCSEL(垂直腔表面发射激光器)。照明设备可以包括颜色为红色、青色和蓝色或红色、绿色和蓝色或红色、黄色和蓝色的光源。由于照明设备需要快速切换来发送LiFi信号，所以用于将蓝光转换成白光的磷光体不方便，因为它们会衰减。因此，光源中
的至少一者或所有是无磷光体的。优选地，照明设备(或光源中的至少一者)能够以大约2MHz的频率切换。照明设备(或光源中的至少一者)的切换可以凭借诸如场效应晶体管(FET)等晶体管来完成。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子设备，包括：
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照明设备，能够照亮房间等；
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光电探测器；
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超宽带(UWB)脉冲发射器；
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UWB脉冲接收器；
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控制器，适于对信号进行编码并将信号发射至所述照明设备和/或所述脉冲发射器，以及适于对由所述光电探测器或所述脉冲接收器接收到的信号进行解码；其中，所述照明设备适于将信号作为LiFi信号发射，并且所述脉冲发射器适于将信号作为UWB信号发射。2.根据前述权利要求所述的电子设备，其中，所述照明设备、所述光电探测器、所述脉冲发射器、所述脉冲接收器和所述控制器中的至少三者安装在单个芯片上，优选地，其中，所述照明设备、所述光电探测器、所述脉冲发射器、所述脉冲接收器和所述控制器都安装在单个芯片上。3.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中，所述照明设备包括一个或多个LED，优选地包括无磷光体LED和/或板上芯片LED。4.根据权利要求3所述的电子设备，其中，所述照明设备包括多个LED，并且其中，所述多个LED中的一个或多个能够发射LiFi信号，并且所述多个LED中的一个或多个不能够发射LiFi信号。5.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中，由所述照明设备发射的光的相关色温能够被控制，优选地由所述控制器控制。6.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，进一步包括能够发射LiFi信号的红外发射器。7.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中，由所述照明设备发射的光适用于以3％至10％的占空比发射LiFi信号，使得所述照明设备关闭3％至10％的时间。8.一种用于确定信标位置的网络，所述网络包括多个根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，多个所述电子设备间隔开并分布在诸如建筑物的封闭区域或容积上方；进一步包括中央处理器，所述中央处理器经由有线或无线通信连接至所述电子设备，并适用于借助于从信标向所述电子设备发射的LiFi信号和/或UWB信号来确定所述信标相对于所述电子设备的位置的位置，反之亦然。9.根据权利要求8所述的网络，其中，每个控制器与单个照明设备相关联，并且优选地安装在与所述照明设备相同的芯片上。10.根据权利要求8至9中任一项所述的网...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯，
申请(专利权)人：欧中光学研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：