本發(fā)明涉及室內(nèi)導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其是一種LBS定位人工智能除塵裝置。

背景技術(shù)：

太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式），主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。

太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。

人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。

隨著智能手機(jī)和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對導(dǎo)航和定位服務(wù)的需求日益增大。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，GPS和北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)在室內(nèi)都難定位，原因是定位系統(tǒng)星座發(fā)射的微波信號過于微弱，并且頻率很高，即要沿著直線傳播，且難以穿過墻壁，近些年來，可見光通信技術(shù)飛速發(fā)展，相對于傳統(tǒng)的通信技術(shù)（如藍(lán)牙和Wi-Fi），其具有低能耗、高速率、無電磁干擾等顯著優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的路燈結(jié)構(gòu)單一，通常僅能夠起到照明的作用，功能有限，未能充分利用其上端空間資源。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠吸附霧霾的除塵路燈，能夠改善現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過設(shè)置在路燈桿體上的太陽能板實(shí)現(xiàn)太陽能供電，并采用電場發(fā)生器與吸塵板相互配合，實(shí)現(xiàn)除塵效果，同時(shí)采用霧化噴霧設(shè)備，能夠使空氣中的顆粒物凝聚沉降，提高除塵效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種低能耗、高速率、無電磁干擾，并將用戶設(shè)備與移動互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的基于可見光通信的節(jié)能室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案：

一種LBS定位人工智能除塵裝置，包括中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、信號調(diào)制控制設(shè)備、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、LED燈、用戶設(shè)備、導(dǎo)航服務(wù)器、光鑰匙模塊；

所述智能凈化器包括微控制器、凈化開關(guān)以及光接收模塊，所述光接收模塊從LED燈組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據(jù)所述控制指令生成凈化開關(guān)的執(zhí)行指令；所述智能路燈，包括耐高溫防火PVC制成的路燈桿體（101）及設(shè)置在所述的路燈桿體（101）上端的太陽能板（102），所述的路燈桿體（101）為中空筒狀結(jié)構(gòu)，在所述的路燈桿體（101）內(nèi)側(cè)設(shè)置有蓄電池（103），在所述的太陽能板（102）下方設(shè)置有電場發(fā)生器，所述的電場發(fā)生器與所述的蓄電池（103）電連接，所述的電場發(fā)生器包括設(shè)置在上端的陽極端（104）和設(shè)置在下方的陰極端（105），在所述的陰極端（105）和所述的陽極端（104）之間的路燈桿體（101）上覆蓋有吸塵板（121），在所述的吸塵板（121）上設(shè)置有呈不規(guī)則排布的通孔結(jié)構(gòu)，在所述的陰極端（105）下方設(shè)置有擋板（106），在所述的擋板（106）下方的路燈桿體（101）上設(shè)置有照明燈（107），所述的照明燈（107）為沿所述的路燈桿體（101）外壁周向等間隔設(shè)置的4個(gè)，在所述的照明燈（107）外部套裝有透明的罩體（108），在所述的罩體（108）下方的路燈桿體（101）的側(cè)壁上設(shè)置有等間隔排布的數(shù)個(gè)通孔，在所述的通孔內(nèi)分別設(shè)置有霧化噴頭（109），在所述的路燈桿體（101）內(nèi)側(cè)設(shè)置有輸送管（110），所述的輸送管（110）分別與所述的霧化噴頭（109）相連接，在所述的路燈桿體（101）內(nèi)部設(shè)置有水箱（111），所述的水箱（111）上設(shè)置有靜音泵，所述的靜音泵與所述的輸送管（110）相連接，所述的靜音泵和所述的照明燈（107）分別與所述的蓄電池（103）電連接，在所述的太陽能板（102）與所述的擋板（106）之間設(shè)置有保護(hù)罩，所述的保護(hù)罩包括第一保護(hù)罩（112）及套裝在所述的第一保護(hù)罩（112）外側(cè)的第二保護(hù)罩（113），所述的電場發(fā)生器位于所述的第一保護(hù)罩（112）內(nèi)側(cè)，所述的第一保護(hù)罩（112）和所述的第二保護(hù)罩（113）上分別設(shè)置有通孔，所述的第一保護(hù)罩（112）和所述的第二保護(hù)罩（113）上的通孔相互錯(cuò)開設(shè)置，所述的擋板（106）為耐高溫防火PVC制成。

所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內(nèi)部連線三個(gè)部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程；為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電

在使用時(shí)，多余的電能將被存儲在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。

進(jìn)一步地， LED燈為安裝在室內(nèi)已知位置的照明設(shè)備，每一個(gè) LED 燈使用一個(gè)小的集成電路，可通過通斷電控制，讓其發(fā)出唯一的閃爍光，對應(yīng)唯一的編碼信息。LED 燈發(fā)出的閃爍光大于120Hz，所以人眼無法看到這種閃爍，但是手機(jī)攝像頭使用卷簾快門可撲捉到這種閃爍。LED 燈發(fā)射出的光，對應(yīng)唯一的編碼信息，并且對應(yīng)唯一的位置信息。編碼信息和位置信息的對應(yīng)關(guān)系表存儲在的導(dǎo)航服務(wù)器中。待發(fā)送密鑰為 TTL 電平信號，即+5V 表示高電平“1”，0V 表示低電平“0”；所述LED驅(qū)動模塊包括PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號到光信號的轉(zhuǎn)換；

所述光鑰匙模塊一個(gè)一對多的裝置；光鑰匙是基于單片機(jī) STC12C2052AD 設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。

進(jìn)一步地，導(dǎo)航服務(wù)器存儲 LED燈編碼和位置的對應(yīng)信息、地圖信息等。服務(wù)器強(qiáng)大的計(jì)算能力可輔助用戶手持設(shè)備進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。例如，室內(nèi)定位的計(jì)算涉及比較大的計(jì)算量，這部分的計(jì)算可以放到服務(wù)器中，用戶手持設(shè)備只需要接收最后的結(jié)果。

進(jìn)一步地，首先由用戶設(shè)備（如手機(jī)）中輸入目標(biāo)資源后，使用手持設(shè)備攝像頭拍攝 LED 燈；然后，手持設(shè)備上的應(yīng)用程序?qū)?LED 進(jìn)行解碼，得到對應(yīng)的編碼信息；接下來，手持設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)航服務(wù)器進(jìn)行連接，查詢導(dǎo)航服務(wù)器中的關(guān)系表，獲取 LED燈位置；最后，服務(wù)器上的應(yīng)用程序使用室內(nèi)定位算法得到手持設(shè)備的位置信息，并返回給手持設(shè)備，結(jié)合手持設(shè)備上的地圖，將需要的導(dǎo)航信息顯示到用戶設(shè)備屏幕上。

該發(fā)明的有益效果：

應(yīng)用人工智能專家系統(tǒng)、知識工程、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù),進(jìn)行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的新一代的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽兀艽a容易被截獲。然而可見光通信是一種點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。

通過采用太陽能板結(jié)構(gòu)，能夠用于太陽能發(fā)電，將太陽能發(fā)電經(jīng)過電路轉(zhuǎn)化之后存儲在蓄電池內(nèi)，用于為路燈供電，同時(shí)由于采用了電場發(fā)生器結(jié)構(gòu)，能夠利用電場作用時(shí)霧霾固體顆粒物吸附在吸塵板上，由于電場發(fā)生器為需要通電結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中將其置于保護(hù)罩內(nèi)側(cè)，為了避免外部結(jié)構(gòu)進(jìn)入保護(hù)罩內(nèi)，本發(fā)明采用了內(nèi)外兩層保護(hù)罩結(jié)構(gòu)，通過使內(nèi)外兩層保護(hù)罩結(jié)構(gòu)的通孔相互錯(cuò)開，能避免外部的雨水進(jìn)入保護(hù)罩內(nèi)，同時(shí)不影響空氣流動，實(shí)現(xiàn)除塵效果；

本發(fā)明中采用在照明燈外部覆蓋透明的保護(hù)罩，能夠避免照明燈受損，同時(shí)，由于在照明燈下方設(shè)置了噴霧結(jié)構(gòu)，能夠通過靜音泵將水箱中的水泵到霧化噴頭，將其霧化噴出之后，能夠增加空氣濕度，從事利用霧化水吸附空氣中的固體顆粒物，使得固體顆粒物凝聚沉降，從而可以有效減少固體顆粒物含量；光鑰匙和智能移動終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于 Linux 的一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動終端（手機(jī)和平板）中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺相比，有很大的優(yōu)勢。它的優(yōu)勢最主要的體現(xiàn)在它的開放性。Android系統(tǒng)是完全開源的系統(tǒng)，所有的愛好者和廠商都可以參與到 Android 系統(tǒng)的開發(fā)中來，這就為 Android 系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android 系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機(jī)量第一大的系統(tǒng)。Android 系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢就是基于谷歌公司的平臺，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無縫的應(yīng)用到 Andriod 系統(tǒng)中去。

所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內(nèi)部連線三個(gè)部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程；為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。

所述微控制器是采用單片機(jī) ,其CPU由控制器和運(yùn)算器組成， 主要進(jìn)行運(yùn)算及指令識別。存儲器為８Ｋ可擦寫閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡單可靠， 功能強(qiáng)大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

在使用時(shí)，多余的電能將被存儲在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。

本發(fā)明的基于可見光通信的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，將室內(nèi)定位導(dǎo)航和服務(wù)相結(jié)合，將網(wǎng)絡(luò)通訊新技術(shù)很好地運(yùn)用到實(shí)際工作當(dāng)中，同時(shí)具有低能耗、高速率、無電磁干擾等顯著優(yōu)點(diǎn)。可見光通信嵌入到室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)中, 推動了可見光通信的發(fā)展和應(yīng)用, 具有巨大的市場前景。遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)，在發(fā)射端采用了OOK調(diào)制方式，OOK 帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡單，解碼時(shí)候只需要通過直接檢測的方法，通過判斷光的有無來確定接收到的信息時(shí)0或者1；使得發(fā)射端成本合理；在接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設(shè)備使用高幀頻（100fps 以上）、高靈敏度、高響應(yīng)度 CCD 相機(jī)；相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對CCD 相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。選擇 CCD 作為光探測器，其靈敏度和響應(yīng)度比傳統(tǒng)的 PIN 光電二極管高很多。對比于傳統(tǒng)光電二極管，采用 CCD 相機(jī)可以使光源的位置可以在圖像中清晰的顯示出來，這樣，只要能夠判斷出信號的位置，將來可以使用多個(gè)光源，在接收端的接受能力之內(nèi)，成倍的提高傳輸速率。并且 CCD 作為光探測器還可以同時(shí)用于APT 通信系統(tǒng)當(dāng)中。

可見光通信的室內(nèi)定位技術(shù)將可見光通信與無線定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)長，則既可以提供較好的精度和響應(yīng)速度，可以覆蓋較廣的范圍，實(shí)現(xiàn)無縫的、精確的定位?；诳梢姽獾氖覂?nèi)定位無電磁污染，部署容易，既滿足照明要求，又降低了功耗和成本。功耗低，調(diào)制解調(diào)算法簡單，成本低，體積小，不需要重新部署燈源，只需把一個(gè)低成本的LED燈安裝到原有的燈座上即可實(shí)現(xiàn)定位，滿足了可擴(kuò)展性和強(qiáng)壯性的要求。因此，基于可見光通信的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)具有巨大的市場經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于可見光通信的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的工作流程圖；

圖2是基于可見光通信的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是路燈結(jié)構(gòu)圖

其中：101.路燈桿體，102.太陽能板，103.蓄電池，104.陽極端，105.陰極端，106.擋板，107.照明燈，108.罩體，109.霧化噴頭，110.輸送管，111.水箱，112.第一保護(hù)罩，113.第二保護(hù)罩，114.凸緣結(jié)構(gòu)，115.反光紙，116.輸水口，117.進(jìn)水閥門，118.保護(hù)板，119.凹槽，120.連接器，121.吸塵板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種LBS定位人工智能除塵裝置作進(jìn)一步詳盡描述：

1、如圖1所示，一種LBS定位人工智能除塵裝置， 包括中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、信號調(diào)制控制設(shè)備、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、LED燈、用戶設(shè)備、導(dǎo)航服務(wù)器、光鑰匙模塊；

所述智能凈化器包括微控制器、凈化開關(guān)以及光接收模塊，所述光接收模塊從LED燈組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器；所述智能路燈，包括耐高溫防火PVC制成的路燈桿體（101）及設(shè)置在所述的路燈桿體（101）上端的太陽能板（102），所述的路燈桿體（101）為中空筒狀結(jié)構(gòu)，在所述的路燈桿體（101）內(nèi)側(cè)設(shè)置有蓄電池（103），在所述的太陽能板（102）下方設(shè)置有電場發(fā)生器，所述的電場發(fā)生器與所述的蓄電池（103）電連接，所述的電場發(fā)生器包括設(shè)置在上端的陽極端（104）和設(shè)置在下方的陰極端（105），在所述的陰極端（105）和所述的陽極端（104）之間的路燈桿體（101）上覆蓋有吸塵板（121），在所述的吸塵板（121）上設(shè)置有呈不規(guī)則排布的通孔結(jié)構(gòu)，在所述的陰極端（105）下方設(shè)置有擋板（106），在所述的擋板（106）下方的路燈桿體（101）上設(shè)置有照明燈（107），所述的照明燈（107）為沿所述的路燈桿體（101）外壁周向等間隔設(shè)置的4個(gè)，在所述的照明燈（107）外部套裝有透明的罩體（108），在所述的罩體（108）下方的路燈桿體（101）的側(cè)壁上設(shè)置有等間隔排布的數(shù)個(gè)通孔，在所述的通孔內(nèi)分別設(shè)置有霧化噴頭（109），在所述的路燈桿體（101）內(nèi)側(cè)設(shè)置有輸送管（110），所述的輸送管（110）分別與所述的霧化噴頭（109）相連接，在所述的路燈桿體（101）內(nèi)部設(shè)置有水箱（111），所述的水箱（111）上設(shè)置有靜音泵，所述的靜音泵與所述的輸送管（110）相連接，所述的靜音泵和所述的照明燈（107）分別與所述的蓄電池（103）電連接，在所述的太陽能板（102）與所述的擋板（106）之間設(shè)置有保護(hù)罩，所述的保護(hù)罩包括第一保護(hù)罩（112）及套裝在所述的第一保護(hù)罩（112）外側(cè)的第二保護(hù)罩（113），所述的電場發(fā)生器位于所述的第一保護(hù)罩（112）內(nèi)側(cè)，所述的第一保護(hù)罩（112）和所述的第二保護(hù)罩（113）上分別設(shè)置有通孔，所述的第一保護(hù)罩（112）和所述的第二保護(hù)罩（113）上的通孔相互錯(cuò)開設(shè)置，所述的擋板（106）為耐高溫防火PVC制成。

所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED 燈、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應(yīng)較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸；

所述LED燈為安裝在室內(nèi)已知位置的照明設(shè)備，每一個(gè) LED 燈使用一個(gè)小的集成電路，可通過通斷電控制，讓其發(fā)出唯一的閃爍光，對應(yīng)唯一的編碼信息。LED 燈發(fā)出的閃爍光大于120Hz，所以人眼無法看到這種閃爍，但是手機(jī)攝像頭使用卷簾快門可撲捉到這種閃爍。LED 燈發(fā)射出的光，對應(yīng)唯一的編碼信息，并且對應(yīng)唯一的位置信息。編碼信息和位置信息的對應(yīng)關(guān)系表存儲在的導(dǎo)航服務(wù)器中。待發(fā)送密鑰為 TTL 電平信號，即+5V 表示高電平“1”，0V 表示低電平“0”；所述LED驅(qū)動模塊包括PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號到光信號的轉(zhuǎn)換；

所述光鑰匙模塊一個(gè)一對多的裝置；光鑰匙是基于單片機(jī) STC12C2052AD 設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。

所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內(nèi)部連線三個(gè)部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程；為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。

在使用時(shí)，多余的電能將被存儲在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。

所述導(dǎo)航服務(wù)器存儲 LED燈編碼和位置的對應(yīng)信息、地圖信息等。服務(wù)器強(qiáng)大的計(jì)算能力可輔助用戶手持設(shè)備進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。例如，室內(nèi)定位的計(jì)算涉及比較大的計(jì)算量，這部分的計(jì)算可以放到服務(wù)器中，用戶手持設(shè)備只需要接收最后的結(jié)果。

所述用戶設(shè)備（如手機(jī)）中輸入目標(biāo)資源后，使用手持設(shè)備攝像頭拍攝 LED 燈；然后，手持設(shè)備上的應(yīng)用程序?qū)?LED 進(jìn)行解碼，得到對應(yīng)的編碼信息；接下來，手持設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)航服務(wù)器進(jìn)行連接，查詢導(dǎo)航服務(wù)器中的關(guān)系表，獲取 LED燈位置；最后，服務(wù)器上的應(yīng)用程序使用室內(nèi)定位算法得到手持設(shè)備的位置信息，并返回給手持設(shè)備，結(jié)合手持設(shè)備上的地圖，將需要的導(dǎo)航信息顯示到用戶設(shè)備屏幕上。

所述濕度采集傳感器是SHT21傳感器，此時(shí)不在需要溫度傳感器；該傳感器能夠?qū)Νh(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測，濕度精度±2%(相對濕度20%～80%)， 溫度精度±0.3℃(環(huán)境溫度25～42℃)。傳感器經(jīng)過標(biāo)定，既能提供I2C數(shù)字接口，也能提供PWM模擬輸出模式。因?yàn)閿?shù)字通信可大大降低功耗，在正常工作狀態(tài)下，功耗可在3μW以內(nèi)，在延長測量間隔的情況下，功耗還可進(jìn)一步降低。使用 SHT21 過程中， A/D電路進(jìn)行數(shù)字化信號轉(zhuǎn)換。除此之外，SHT21的分辨率還可以通過指令進(jìn)行8/12bit 到12/14bit的改變，便于檢測電量狀態(tài)，同時(shí)輸出校驗(yàn)和，有助于提高通信的可靠性。

所述微控制器是采用單片機(jī) ,其CPU由控制器和運(yùn)算器組成， 主要進(jìn)行運(yùn)算及指令識別。存儲器為８Ｋ可擦寫閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡單可靠， 功能強(qiáng)大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

所述溫度傳感器是DS18B20傳感器，DS18B20傳感器具有一線接口， 使用簡單方便， 在實(shí)際使用中無需外部元件， 直接利用數(shù)據(jù)總線供電， 測量溫度范圍較大。因此， 使用范圍較廣， 用途較大。

所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)具體包括：

調(diào)制器，用于可見光通信發(fā)射端需要將基帶信號調(diào)制到光載波上，調(diào)制器的作用就是要根據(jù)不同的調(diào)制方式，如 OOK 調(diào)制、PPM 調(diào)制等，將信息先調(diào)制成電信號。調(diào)制器硬件上可以采用常用的 51 單片機(jī)系列，為了達(dá)到更高的速度和精度的要求，還可以選擇 FPGA 等。

LED 驅(qū)動，用于將電信號轉(zhuǎn)化為光信號。LED 驅(qū)動模塊用于完成對LED 光源的驅(qū)動功能，同時(shí)將調(diào)至好的電信號轉(zhuǎn)化為光信號加載到 LED 光源上。如 51 單片機(jī)，其觸發(fā)方式是 TTL 觸發(fā)，完成對 LED 光源驅(qū)動。

LED，是可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿足通信系統(tǒng)的需求，應(yīng)盡可能選擇功率大、束散角小、白光 LED 光源。此外，選擇陣列形式 LED 光源可以增大光功率，而對束散角一般達(dá)到4度。

LED控制器，用來控制光源和相機(jī)的設(shè)備，完成輔助功能。

大氣信道，光源將調(diào)至好的信號光發(fā)射出去，通過大氣信道傳輸，傳輸過程中將受到大氣信道的影響。

相機(jī)鏡頭，相機(jī)鏡頭即是接收天線，主要完成光信號的捕捉接收功能，鏡頭能夠進(jìn)行變焦，變化接收視場角，可以放大或者縮小目標(biāo)。為了便于和 CCD相機(jī)相互配合，配置了電動變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)電腦控制自動變焦。

CCD 相機(jī)，CCD 是感光元器件，主要是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號再成像。

CCD 相機(jī)需能夠匹配光源的速率， CCD 相機(jī)能夠完成高幀頻采集。CCD 相機(jī)通過千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。

成像處理過程，用于將接收到的已調(diào)光信號進(jìn)行接收成像，分析其灰度光強(qiáng)度，解調(diào)出原始信息，完成信息接收。

如圖2所示，基于可見光通信的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)工作流程為用戶在手機(jī)屏幕上輸入需要的目標(biāo)資料，通過查詢服務(wù)器中的地圖，得到目標(biāo)資源的具體位置信息，作為導(dǎo)航目的地。進(jìn)一步地，用戶使用手持設(shè)備拍攝最近的若干個(gè)LED 燈，攝像頭使用卷簾快門獲得這些LED 燈的閃爍信息，并采用圖像處理技術(shù)，手持設(shè)備或服務(wù)器可以對拍攝到的閃爍信息進(jìn)行解碼，得到對應(yīng)的編碼信息。進(jìn)一步地，服務(wù)器端的應(yīng)用程序在服務(wù)器上的編碼位置對應(yīng)表中進(jìn)行查找，得到這些LED 燈的位置信息。進(jìn)一步地，導(dǎo)航服務(wù)器基于被拍攝的若干個(gè) LED 燈的位置信息，以及它們在手持設(shè)備攝像頭中的成像信息，采用基于多個(gè) LED 燈的定位方法，得到手持設(shè)備的位置和拍攝角度信息，作為導(dǎo)航的起點(diǎn)和方向。進(jìn)一步地，導(dǎo)航服務(wù)器使用路徑尋找算法，得到從起點(diǎn)到目的地的導(dǎo)航信息，這些信息將會被發(fā)送到用戶的手持設(shè)備上，結(jié)合手持設(shè)備中的加速度傳感器，為用戶提供導(dǎo)航服務(wù)。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。