[实用新型]一种用于动态可见光通信的动态检测系统

说明书

本实用新型公开了一种用于动态可见光通信的动态检测系统，该实用新型基于脉冲编码调制技术，在传输中实现传输由光电检测器接收的高速脉冲编码调制通讯信号和由图像传感器接收的低速脉冲编码调制跟踪信号这两种信号，实现对可见光信号源的自动识别追踪和稳定通讯。该系统包含发射子系统，传输子系统和接收子系统，其中，发射子系统基于脉冲编码调制技术，在传输中实现传输上述两种信号，接收子系统基于图像传感器和光电检测器以及电机控制器，使用图像传感器搜寻和检测低速脉冲编码调制跟踪信号以识别可见光信号源，将安装于电机云台上的光电检测器对准可见光信号源，实现通讯信号的接收。

技术领域

本实用新型涉及可见光通讯以及可见光灯具追踪技术领域，具体涉及一种用于动态可见光通信的动态检测系统。

背景技术

近年来，被誉为“绿色照明”的半导体照明技术迅速发展。与传统的白炽灯等照明光源相比，LED具有低功耗、寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。与此同时，LED更具有调制性能好、响应灵敏度高等优势。将信号以人眼无法识别的高频加载到LED上进行传输，进而催生出一门能够实现照明与通信一体化的技术——可见光通信。

与传统的红外和无线通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和信息的保密性等优点。然而，可见光通信中仍然面临着不少的问题，其中一个挑战便是可见光通讯的实现，很大程度上依赖于对发送信号的灯具的准确的追踪和对信号的持续接受。这也是目前可见光通讯领域着重解决的一个问题。

可见光通讯上有两种类型的接收器。第一种类型是光电二极管(光电检测器)，另一种类型是图像传感器，其中包含许多光电二极管。光电检测器的好处是，与图像传感器相比，它可以接收更高的速度数据，几百MHz到几个GHz。而图像传感器的帧率只有几百到上千fps(帧率)最大值。因此，图像传感器只能接收百bps(比特每秒)到千bps数据。另一方面，在相同的视场下，光电检测器更受背景噪声的影响。因为所有的背景噪音，如道路灯、阳光、照明都收到了期望的信号，并同时处理。而另一方面，图像传感器将它们细分为像素以减轻其影响。因此，光电传感器的视场必须缩小，以减少背景噪音。当我们使用窄视场的光电检测器时，通信范围变得更短。因此，光电检测器和图像传感器也有各自的问题。

因此，极有必要实用新型一种自动化的可见光通讯系统，将图像传感器和光电检测器相结合，既可以快速搜寻可见光信号源，又可以在运动中实现对可见光信号源的可靠追踪，以实现高速稳定的可见光通讯。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种用于动态可见光通信的动态检测系统。

根据公开的实施例，本实用新型的第一方面公开了一种用于动态可见光通信的动态检测方法，所述的动态检测方法包括以下步骤：

S1、LED灯具传输一种由高速脉冲编码调制通讯信号和低速脉冲编码调制跟踪信号调制而成的综合可见光波形信号；

S2、图像传感器的一个或多个像素接收并识别来自LED灯具的低速脉冲编码调制跟踪信号；

S3、在跟踪信号接收像素之间选择中心像素，并将其坐标传递给电机控制器；

S4、电机控制器控制水平和垂直的电机，使得安装在云台上的光电检测器准确稳定地跟踪可见光信号源，使得可见光信号源处在信号接收视场内；

S5、光电检测器接收来自LED灯具的高速脉冲编码调制通讯信号。

进一步地，所述的综合可见光波形信号的生成方法是改变信号调制深度，在平均传输光功率恒定的条件下，根据以下公式来调制：

进一步地，所述的步骤S3中通过增大图像传感器的分辨率来减小入射图像传感器光线在成像平面上的投影到像素然后再计算坐标过程中产生的内部角度误差。

进一步地，所述的步骤S4包括：