集成光接收电路的标签、采用光信号精确定位的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集成光接收电路的标签、采用光信号精确的定位方法及系统，该标签包括：与第一放大电路连接的光接收器，光接收器是片上集成的、具有通过P型衬底和N+构成的PN结的光电二极管；光接收器在接收到光信号时，在反偏电场作用下向第一放大电路提供电流；第一放大电路与比较器连接，在未接收到提供的电流时输出第一电压值，在接收到提供的电流时输出第二电压值；第二放大电路与比较器连接，用于输出小于第一电压的电压值；比较器比较两个放大电路输入的电压值，在第一放大电路的电压值小于第二放大电路的电压值时产生翻转信号并发送至数字基带；数字基带根据翻转信号将存储的数据发送至接收端；该数据用于辅助接收端对标签的位置定位。对标签的位置定位。对标签的位置定位。

【技术实现步骤摘要】
集成光接收电路的标签、采用光信号精确定位的方法及系统


[0001]本专利技术属于传感
，具体涉及一种集成光接收电路的标签、采用光信号精确定位的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着物联网的不断发展，无线传感网络(WSN)技术的应用也越来越广泛。目前，WSN被广泛应用于城市管理、传输数据、环境检测、状态检测、目标识别等，在这些实际应用中，节点的位置信息至关重要，缺乏位置信息的数据没有实用价值，因此，物联网节点或标签的定位技术是无线传感网络的重要支撑之一。
[0003]随着WSN的不断发展，基于WSN的定位技术也越来越成熟。WSN的节点定位技术中节点主要分两种，一种是位置固定同时已知自己位置信息的锚节点，另一种是随机分布，不知道自己位置信息需要进行定位的节点。目前，许多节点定位方法在节点处仍需要硬件辅助，或是对节点的芯片功能、面积以及功耗要求较高，以便辅助完成节点对自身的定位。这些仍未解决的问题使一些基于射频波的定位方法的应用受到极大的限制，导致许多硬件、面积、功耗、成本等无法满足需求的节点无法使用这些方法来完成对节点自身的定位。特别是对于低功耗的无源RFID标签芯片而言，由于其标签芯片对功耗、面积的要求较高，很难使用这些方法完成对标签位置的定位。也就是说，目前还没有一种低成本、集成度高，并且，辅助其他设备完成自身定位的节点。

技术实现思路

[0004]为了解决相关技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种集成光接收电路的标签、采用光信号精确定位的方法及系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术提供一种集成光接收电路的标签，所述标签包括：
[0006]光接收器、第一放大电路和第二放大电路、比较器和数字基带；
[0007]所述光接收器与所述第一放大电路连接，所述光接收器是片上集成的光电二极管，所述光电二极管具有通过P型衬底和N+构成的PN结，在所述第一放大电路提供偏置电压时，P端接地、且N端接正电压，所述光接收器工作在反偏状态下；所述光接收器用于在接收到光信号时，在反偏电场的作用下向所述第一放大电路提供电流；
[0008]所述第一放大电路，输出端与所述比较器的一个输入端连接；所述第一放大电路用于在未接收到所述光接收器提供的电流时，输出第一电压值，在接收到所述光接收器提供的电流时，输出第二电压值；所述第二电压值小于所述第一电压值；
[0009]所述第二放大电路，输出端与所述比较器的另一个输入端连接；所述第二放大电路用于输出第三电压值；所述第一电压值大于所述第三电压值、且所述第一电压值与所述第三电压值之差为预设电压；
[0010]所述比较器，用于对所述第一放大电路输入的电压值和所述第二放大电路输入的电压值进行比较，并在所述第一放大电路输入的电压值小于所述第二放大电路输入的电压
值时，确定所述光接收器接收到预设光信号，并产生翻转信号，将所述翻转信号发送至所述数字基带；
[0011]所述数字基带，与所述比较器的输出端连接；用于存储数据；并用于当接收到所述翻转信号时，将自身存储的数据发送至对应的接收端；所述发送的数据用于辅助所述接收端对所述标签的位置进行定位。
[0012]本专利技术还提供一种采用光信号精确定位的方法，包括：
[0013]发射端在第一位置处依次以不同的第一预设角度发射第一光信号，并在每次发射第一光信号之后，将所述第一位置和每次的第一发射角度发送至对应的接收端；
[0014]至少一个标签中的每个标签在接收到所述第一光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将自身存储的数据发送至所述接收端；所在位置不同的标签接收到的第一光信号的第一发射角度不同；所述数据包括所述标签的标识；不同标签的标识不同；
[0015]所述接收端在接收到所述数据时，将所述数据，以及与所述数据的接收时刻最近的时刻所接收的所述第一位置和第一发射角度进行关联记录；
[0016]当所述发射端以不同预设角度发射第一光信号之后，沿预设方向移动预设距离到达第二位置处，并在所述第二位置处依次以不同的第二预设角度发射第二光信号，并在每次发射第二光信号之后，将所述第二位置和每次的第二发射角度发送至对应的接收端；
[0017]所述标签在接收到所述第二光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将所述数据发送至所述接收端；
[0018]所述接收端在接收到所述数据时，将所述数据，以及与所述数据的接收时刻最近的时刻所接收的所述第二位置和第二发射角度进行关联记录；
[0019]所述接收端根据所述标签的标识关联的第一发射角度和第二发射角度，以及所述预设距离，通过三角函数计算出所述标签相对于所述第一位置的直线距离，得到所述标签的相对位置信息。
[0020]本专利技术还提供一种采用光信号精确定位的方法，所述方法包括：
[0021]沿预设方向依次间隔设置的多个发射端中的每个发射端，向预设位置发射光信号；其中，不同发射端对应的发射的位置不同；
[0022]至少一个标签中的每个标签在沿所述预定方向运动的过程中，当接收到一个发射端发射的光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将自身存储的信息发送至对应的接收端；所述信息包括：预设信息和标签的标识；所述信息包括：预设信息和标签的标识；不同的标签的数字基带中存储的预设信息和标识均不同；
[0023]所述接收端根据接收到的信息确定所述标签的第一当前位置，根据自身存储的信息记录表，确定该信息在所述第一当前位置处对应的处理方法；
[0024]当所述处理方法为移动所述标签时，所述接收端通过控制执行装置将所述标签进行移动；所述信息记录表中包含每种预设信息对应的移动位置；
[0025]当所述处理方法为不移动所述标签时，所述接收端对所述标签不处理；
[0026]当所述接收端对所述标签不处理时，所述标签继续沿所述预定方向运动，并当接收到另一个发射端发射的光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将所述信息发送至所述接收端；
[0027]所述接收端根据接收到的信息确定所述标签的第二当前位置，根据所述信息记录表，确定该信息在所述第二当前位置处对应的处理方法；
[0028]当所述处理方法为移动所述标签时，所述接收端通过控制所述执行装置将所述标签进行移动。
[0029]本专利技术还提供一种采用光信号精确定位的系统，包括：
[0030]发射端，用于在第一位置处依次以不同的第一预设角度发射第一光信号，并在每次发射第一光信号之后，将所述第一位置和每次的第一发射角度发送至对应的接收端；
[0031]至少一个标签中的每个标签，用于在接收到所述第一光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将自身存储的数据发送至所述接收端；所在位置不同的标签接收到的第一光信号的第一发射角度不同；所述数据包括所述标签的标识；不同标签的标识不同；
[0032]所述接收端，用于在接收到所述数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成光接收电路的标签，其特征在于，所述标签包括：光接收器、第一放大电路和第二放大电路、比较器和数字基带；所述光接收器与所述第一放大电路连接，所述光接收器是片上集成的光电二极管，所述光电二极管具有通过P型衬底和N+构成的PN结，在所述第一放大电路提供偏置电压时，P端接地、且N端接正电压，所述光接收器工作在反偏状态下；所述光接收器用于在接收到光信号时，在反偏电场的作用下向所述第一放大电路提供电流；所述第一放大电路，输出端与所述比较器的一个输入端连接；所述第一放大电路用于在未接收到所述光接收器提供的电流时，输出第一电压值，在接收到所述光接收器提供的电流时，输出第二电压值；所述第二电压值小于所述第一电压值；所述第二放大电路，输出端与所述比较器的另一个输入端连接；所述第二放大电路用于输出第三电压值；所述第一电压值大于所述第三电压值、且所述第一电压值与所述第三电压值之差为预设电压；所述比较器，用于对所述第一放大电路输入的电压值和所述第二放大电路输入的电压值进行比较，并在所述第一放大电路输入的电压值小于所述第二放大电路输入的电压值时，确定所述光接收器接收到预设光信号，并产生翻转信号，将所述翻转信号发送至所述数字基带；所述数字基带，与所述比较器的输出端连接；用于存储数据；并用于当接收到所述翻转信号时，将自身存储的数据发送至对应的接收端；所述发送的数据用于辅助所述接收端对所述标签的位置进行定位。2.根据权利要求1所述的集成光接收电路的标签，其特征在于，所述第一放大电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一MOS管和第二MOS管；其中，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第一MOS管构成第一串联支路，作为输入级共栅放大器，同时为所述第二MOS管与所述光电二极管提供偏置电压；所述第三电阻和所述第二MOS管构成第二串联支路，作为辅助放大器，通过反馈降低输入电阻，同时为所述第一MOS管提供偏置电压；所述第一串联支路和所述第二串联支路并联；所述第二放大电路包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三MOS管和第四MOS管；其中，所述第四电阻、所述第五电阻和所述第三MOS管构成第三串联支路，作为输入级共栅放大器，同时为所述第四MOS管提供偏置电压；所述第六电阻和所述第四MOS管构成第四串联支路，作为辅助放大器，通过反馈降低输入电阻，同时为所述第三MOS管提供偏置电压；所述第三串联支路和所述第四串联支路并联；其中，所述第一电阻大于所述第二电阻，且所述第一电阻与所述第二电阻之间的电阻差值与所述预设电压正相关；所述第二电阻与所述第五电阻的电阻值相同、所述第三电阻与所述第六电阻的电阻值相同、所述第一MOS管与所述第三MOS管的尺寸相同，以及所述第二MOS管与所述第四MOS管的尺寸相同。3.一种采用光信号精确定位的方法，其特征在于，包括：发射端在第一位置处依次以不同的第一预设角度发射第一光信号，并在每次发射第一光信号之后，将所述第一位置和每次的第一发射角度发送至对应的接收端；至少一个标签中的每个标签在接收到所述第一光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将自身存储的数据发送至所述接收端；所在位置不同的标签接
收到的第一光信号的第一发射角度不同；所述数据包括所述标签的标识；不同标签的标识不同；所述接收端在接收到所述数据时，将所述数据，以及与所述数据的接收时刻最近的时刻所接收的所述第一位置和第一发射角度进行关联记录；当所述发射端以不同预设角度发射第一光信号之后，沿预设方向移动预设距离到达第二位置处，并在所述第二位置处依次以不同的第二预设角度发射第二光信号，并在每次发射第二光信号之后，将所述第二位置和每次的第二发射角度发送至对应的接收端；所述标签在接收到所述第二光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将所述数据发送至所述接收端；所述接收端在接收到所述数据时，将所述数据，以及与所述数据的接收时刻最近的时刻所接收的所述第二位置和第二发射角度进行关联记录；所述接收端根据所述标签的标识关联的第一发射角度和第二发射角度，以及所述预设距离，通过三角函数计算出所述标签相对于所述第一位置的直线距离，得到所述标签的相对位置信息。4.根据权利要求3所述的采用光信号精确定位的方法，其特征在于，所述接收端根据所述标签的标识关联的第一发射角度和第二发射角度，以及所述预设距离，通过三角函数计算出所述标签相对于所述第一位置的直线距离，得到所述标签的相对位置信息，包括：所述接收端根据公式计算出d，其中，θ1表示所述标签的标识关联的第一发射角度、θ2表示所述标签的标识关联的第二发射角度、x表示预设距离、tan(.)表示三角函数中的正切函数，d表示所述直线距离；根据所述第一发射角度和所述直线距离，得到所述标签相对于所述第一位置的位置信息。5.一种采用光信号精确定位的方法，其特征在于，所述方法包括：沿预设方向依次间隔设置的多个发射端中的每个发射端，向预设位置发射光信号；其中，不同发射端对应的发射的位置不同；至少一个标签中的每个标签在沿所述预定方向运动的过程中，当接收到一个发射端发射的光信号时产生翻转信号，并通过所述翻转信号控制自身的数字基带将自身存储的信息发送至对应的接收端；所述信息包括：预设信息和标签的标识；所述信息包括：预设信息和标签的标识；不同的标签的数字基带中存储的预设信息和标识均不同；所述接收端根据接收到的信息确定所述标签的第一当前位置，根据自身存储的信息记录表，确定该信息在所述第一当前位置处对应的处理方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小明，王凯，安亚斌，张旭，张继冬，庄奕琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：