[发明专利]光源追踪装置及其光源追踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光源追踪装置及其光源追踪方法。

背景技术

无线可见光通信技术利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，速率可达每秒数十兆至数百兆，未来可能与光纤通信速率相当，是便捷、可行的室内无线接入方式之一。宏观角度上，光的沿直线传播的特性限制了对发射和接受的对准产生了新的、更高的要求，如何实现自动接收机-光源自动对准及实时追踪成了一个重要课题。

现有的光源自动对准技术(例如最常见的用于太阳能板自动指向太阳的追踪系统)通常是利用多个电机分别驱动多轴旋转系统来实现光源追踪，但此种方式存在系统结构复杂，难以小型化、轻量化的问题，实现成本较高，阻碍了在无线光通信方面的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种结构简单、实现成本低廉且便于微型化的光源追踪装置，适用于无线光通信。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种光源追踪装置，包括：

旋转机构，可在外部驱动力作用下使得其表面上至少一个位置点的法线指向空间中一定范围内的任一方向；

光传感器阵列，设置于旋转机构表面其中一个所述位置点处；

永磁体，其与所述旋转机构机械耦合，旋转机构表面的所述位置点的法线指向随该永磁体的磁极指向变化而变化；

电磁铁阵列，用于在所述永磁体所在位置处产生方向可控的磁场；

控制单元，用于根据光传感器阵列所采集的信号控制所述永磁体所在位置处的磁场方向，进而控制所述永磁体的磁极指向。

作为其中一个优选方案，所述旋转机构是由转轴相互垂直的内、外两个旋转体构成的二维滚环系统。

进一步优选地，所述二维滚环系统的内旋转体为球体。

进一步优选地，所述永磁体与所述内旋转体相对固定。

作为其中又一个优选方案，所述旋转机构包括一个莲蓬状旋转部件、杆状支承件、夹持片层和支撑底座，莲蓬状旋转部件的根部通过所述杆状支承件固定于支撑底座上。

进一步优选地，所述旋转机构还包括可激励所述支撑底座发生振动的励振装置。

进一步优选地，所述永磁体与所述莲蓬状旋转部件的轴线相对固定。

优选地，所述光传感器阵列为呈等边三角形排布的三个相同的光传感器。

优选地，所述电磁铁阵列包括三组电磁铁，各组电磁铁在所述永磁体所在位置处产生的磁场方向相互正交。

以上任一技术方案所述装置的光源追踪方法，包括以下步骤：

步骤1、令所述旋转机构旋转，使得光传感器阵列所在位置点处法线指向遍历所述空间中一定范围内的所有方向，同时获取每一方向下所述光传感器阵列采集到的光信号；

步骤2、控制单元选出光信号最强的方向作为光源的方向，通过所述电磁铁阵列控制所述永磁体所在位置处的磁场方向，该磁场产生的磁力驱动永磁体磁极指向与所述磁场方向趋同，进而带动光传感器阵列所在位置处法线指向随旋转机构旋转至光源的方向。

进一步地，该方法还包括以下步骤：

步骤3、通过比较光传感器阵列中各光传感器所采集光信号的变化情况，确定光源位置相对于光传感器阵列所在位置点处法线指向的变化，并通过所述电磁铁阵列驱动光传感器阵列所在位置处法线指向光源新的位置。

相比现有技术，本发明技术方案及其改进和优选方案具有以下有益效果：

本发明巧妙利用磁场进行取向确立，相对于现有电动机控制有极大的原理上的简化，并可以较低成本实现寻找光源-对准光源-跟踪光源的效果，适合于无线光通信方面的应用；整体看来，本发明具有利用工业化生产的低成本和微型化的潜能。

附图说明

图1为本发明装置中旋转机构的一种具体结构；

图2为永磁体和光传感器阵列在图1所示旋转机构中的一个设置实例；

图3为图1所示旋转机构所对应电磁铁阵列的一个设置实例；

图4为本发明装置中旋转机构和电磁铁阵列的另一种具体结构；

图5为本发明装置中旋转机构和电磁铁阵列的又一种具体结构；

图6为光传感器阵列的一种优选结构；

图7为利用图6所示光传感器阵列实现光源跟踪的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：