一种光学无线多目标控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集成照明、通信、控制功能于一体的光学无线多目标控制系统，该系统在照明的同时能实现光学无线通信和控制功能，包括硬件电路部分和软件设计部分，硬件电路部分包括发射机硬件电路和接收机硬件电路，发射机硬件电路包括半导体照明光源、光源驱动电路和光源调制电路，接收机硬件电路包括光电探测器、放大及解调电路、继电器开关、控制指令代码处理部分和受控设备；软件设计部分包括发射端软件设计和接收端软件设计。利用本发明专利技术，可以把控制指令、文本、语音、视频等多媒体信号以及网页信息通过半导体照明灯以光学无线的方式发送出去，实现无电磁污染的光学无线控制和多媒体信息的光学无线广播。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学无线通信控制
，尤其是一种集成照明、通信、控制功能于 一体的光学无线多目标控制系统。
技术介绍
因为半导体照明具有节能环保的突出特点，LED照明灯的应用是未来照明的主流。 利用半导体照明灯作为通信光源可以在照明的同时实现通信控制功能，实现对灯光覆盖范 围内多个目标的光学无线控制。该技术可以用于智能家居系统中家用电器、安防设备等的光学无线控制，也可用 于医院等电磁敏感区仪器设备、服务机器人等的光学无线控制，还可以用于电动玩具的光 学无线控制等类似应用场合。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种集成照明、通信、控制功能于一体的光 学无线多目标控制系统，以便在照明的同时能实现光学无线通信和控制功能。( 二 )技术方案为实现上述目的，本专利技术提供了一种集成照明、通信、控制功能于一体的光学无线 多目标控制系统，该系统在照明的同时能实现光学无线通信和控制功能，包括硬件电路部 分和软件设计部分，其中硬件电路部分包括发射机硬件电路和接收机硬件电路，发射机硬件电路包括半导 体照明光源、光源驱动电路和光源调制电路，接收机硬件电路包括光电探测器、放大及解调 电路、继电器开关、控制指令代码处理部分和受控设备；软件设计部分包括发射端软件设计和接收端软件设计；其中，发射端软件设计包 括数据编码功能，发射端的编码部分除了完成数据压缩及纠错编码外，还为发送给不同接 收机的数据加上不同的地址码；接收端软件设计包括数据解码功能，接收端若干个接收机 在收到信息后检测码地址是否匹配，如果与本地的码地址匹配则进行指令接收和数据处 理，否则不予响应。上述方案中，所述半导体照明光源是LED灯，所述光源驱动电路是LED驱动电路， 用于将交流电转化成光源所需的稳压恒流的直流电源，包括变压、整流、稳压、恒流和过载 保护，所述光源调制电路用于实现外部输入数据信号的光调制，调制方式采用光强调制方 式，外部输入数据信号至少包括控制指令、文本、语音或视频信息，以及网页信息。 上述方案中，所述光电探测器采用PIN管或APD管，所述放大及解调电路包括信 号放大电路和信号解调电路，同时还包括一个微控制器处理芯片，完成对接收数据和指令 的处理；所述继电器开关是放大及解调电路的执行机构，用于对受控设备进行开关量控制； 所述控制指令代码处理部分也是放大及解调电路的执行机构，用于控制指令或者通信信息的处理，对受控设备进行模拟量控制，或者用于文本、语音或视频信息以及网页信息的传 送；所述受控设备是电器、安防设备、电动玩具或多媒体终端。上述方案中，所述半导体照明光源除了作为照明光源外还兼做通信光源，在照明 的同时能进行光学无线数据的传输通信。上述方案中，该系统具备码地址功能，支持多个接收终端，能够对多个接收终端进 行光学无线的单独控制和集群控制。上述方案中，该系统的光学无线控制功能已作用于家用电器、安防设备、电动玩具 或智力拼图玩具，支持智能家居环境和楼宇自动化环境中设备的光学无线智能控制方式。上述方案中，该系统支持电动玩具的光学无线的控制，改变了传统智力拼图玩具 的玩法，为每块拼图加上电动装置和光学无线接收电路能够玩无线控制的拼图类游戏。上述方案中，该系统在照明的同时支持文本、图片、语音或视频信号的光学无线传 送，以及支持基于光学无线形式的网页浏览。上述方案中，该系统的控制执行机构的输出包括继电器开关和控制指令代码，对 受控设备的光学无线控制方式包括开关量和模拟量。上述方案中，该系统的调制电路采用强度或幅度调制的方式，或者采用相位调制 或频率调制。(三)有益效果利用本专利技术可以把控制指令、文本、语音、视频等多媒体信号以及网页信息通过半 导体照明灯以光学无线的方式发送出去，因为发送的数据带有地址码，所以可以对灯光覆 盖范围内的电器、安防设备、电动玩具、电脑等多媒体终端进行单独控制和群控。这样可以 实现无电磁污染的光学无线控制和多媒体信息的光学无线广播。附图说明从以下结合附图通过实施例的方式，进一步详细描述本专利技术，可使本专利技术的上述 目的、方案和优点变得更加清晰，其中图1表示本专利技术系统的一种硬件结构示意图；图2表示本专利技术系统的一种软件编解码示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供的这种集成照明、通信、控制功能于一体的光学无线多目标控制系统， 是在原有大功率LED驱动电路的基础上增加了调制功能，使LED灯在照明的同时能实现光 学无线通信发射。同时该专利技术还提供了一种具备码地址功能的光接收机。利用软件编码控 制可以实现不同接收机对来自LED灯的不同控制指令的响应，也可以实现不同接收机对同 一控制指令的响应。接收机的输出可以是继电器的响应也可以是电器和电动玩具等的控制 指令代码。以下结合附图描述本专利技术光学无线多目标控制系统的具体实施例。图1示出本专利技术一种实施例的光学无线多目标控制系统的硬件结构示意图。如图 1所示，本实施例的光学无线多目标控制系统包括半导体照明光源(LED灯)、LED驱动电路(A)部分和调制电路⑶部分、光电探测器、放大及解调电路(C)部分、继电器开关⑶部 分、控制指令代码处理(E)部分、受控设备(F)部分。其中半导体照明光源部分可以是LED 灯也可以是其他既能用于照明又能用于通信调制的其他光源。LED驱动电路(A)部分把交 流电转化成光源所需的稳压恒流的直流电源，主要包括变压、整流、稳压、恒流、过载保护等 电路。调制电路(B)部分实现外部输入数据信号(控制指令、文本、语音、视频等多媒体信 号以及网页信息)的光调制，调制方式可以采用光强调制或者其他调制方式。光电探测器 采用PIN管和APD管或者其他能实现光电转化的器件。放大及解调电路(C)部分包括信号 放大电路和信号解调电路，同时还包括一个微控制器处理芯片，完成对接收数据和指令的 处理。继电器开关(D)部分是放大及解调电路(C)部分的执行机构，对受控设备(F)部分 进行开关量控制。控制指令代码处理(E)部分也是放大及解调电路(C)部分的执行机构， 负责控制指令或者通信信息的处理，可对受控设备(F)部分进行模拟量控制，或者文本、语 音、视频等多媒体信号以及网页信息的传送。受控设备(F)部分可以是电器、安防设备和电 动玩具，也可以是电脑等多媒体终端。图2示出本专利技术一种实施例的光学无线多目标控制系统的软件编解码示意图。如 图2所示，本实施例的光学无线多目标控制系统的编解码包括发射端的编码部分和接收端 的解码部分。其中发射端的编码部分除了完成数据压缩及纠错编码外还必须为发送给不同 接收机的数据加上不同的地址码。接收端若干个接收机在收到信息后检测码地址是否匹 配，如果与本地的码地址匹配则进行指令接收和数据处理，否则不予响应。利用本专利技术可以把控制指令、文本、语音、视频等多媒体信号以及网页信息通过半 导体照明灯以光学无线的方式发送出去，因为发送的数据带有地址码，所以可以对灯光覆 盖范围内的电器、安防设备、电动玩具、电脑等多媒体终端进行单独控制和群控。这样可以 实现无电磁污染的光学无线控制和多媒体信息的光学无线广播。以上是信号单向传输的描述，通过发射和接收功能的复用就能实现数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成照明、通信、控制功能于一体的光学无线多目标控制系统，其特征在于，该系统在照明的同时能实现光学无线通信和控制功能，包括硬件电路部分和软件设计部分，其中：　　硬件电路部分包括发射机硬件电路和接收机硬件电路，发射机硬件电路包括半导体照明光源、光源驱动电路和光源调制电路，接收机硬件电路包括光电探测器、放大及解调电路、继电器开关、控制指令代码处理部分和受控设备；　　软件设计部分包括发射端软件设计和接收端软件设计；其中，发射端软件设计包括数据编码功能，发射端的编码部分除了完成数据压缩及纠错编码外，还为发送给不同接收机的数据加上不同的地址码；接收端软件设计包括数据解码功能，接收端若干个接收机在收到信息后检测码地址是否匹配，如果与本地的码地址匹配则进行指令接收和数据处理，否则不予响应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄斌，陈弘达，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]