專利名稱：電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著電腦的普及，越來越多人使用電腦來處理資料。這里所涉及的電腦包括臺式機、筆記本、個人數(shù)字助理PDA，以及帶操作系統(tǒng)的智能手機等。當(dāng)在電腦上處理完數(shù)據(jù)后，如果需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其他智能處理器中的話，需要用到存儲設(shè)備存儲設(shè)備，包括U盤、SD卡等諸多選擇,主流的接口是采用通用串行總線(Universal Serial Bus,縮寫USB),是連接計算機系統(tǒng)與外部設(shè)備的一個串口總線標(biāo)準(zhǔn)。USB接口是目前消費電子市場中常用的接口，普及度很高，電腦中有USB接口，就能支持USB設(shè)備進行訪問。這種現(xiàn)象一方面方 便了客戶的使用，但是，另一方面，由于不能對訪問人員進行控制，所以USB接口技術(shù)的推廣對數(shù)據(jù)的保密提出了新的挑戰(zhàn)。在日常生活工作中，電腦也無處不在?，F(xiàn)在的電腦，不管是品牌機、組裝機還是個人筆記本，均存在USB接口，是電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置，所以只要USB接口電路不損壞，都有辦法使得能通過USB接口進行數(shù)據(jù)傳輸，包括電腦中的私人數(shù)據(jù)或者通過USB在電腦中安裝病毒程序。所以，個人的私密性要求使得需要研究更加秘密的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決目前的采用USB接口與電腦進行數(shù)據(jù)傳輸方法存在的保密性差，受USB接口束縛嚴重的問題，從而提供一種電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法。電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，它是基于電腦和可見光收發(fā)設(shè)備實現(xiàn)的；所述電腦的顯示屏由現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏組成；所述數(shù)據(jù)傳輸方法包括下述兩種數(shù)據(jù)傳輸方法一、電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，二、可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟Al、電腦中央控制器CPU通過驅(qū)動電路驅(qū)動現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏，并將待發(fā)送數(shù)據(jù)以圖像的方式在具備可見光通信功能的顯示屏上顯示；步驟A2、可見光收發(fā)設(shè)備采用光學(xué)透鏡將具備可見光通信功能的顯示屏顯示的圖像聚焦在光敏元件的感光面上；步驟A3、將光敏元件的電信號進行自適應(yīng)放大，獲得放大后的信號；步驟A4、將步驟A3獲得的放大后的信號進行匹配濾波，獲得濾波后的信號；
步驟A5、將步驟A4獲得的濾波后的信號進行采樣，獲得采樣信號；步驟A6、將步驟A5獲得的采樣信號在可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU中進行判決，獲得電腦的發(fā)射數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸；可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟BI、將待發(fā)送數(shù)據(jù)在可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU中進行調(diào)制，獲得調(diào)制
信號;步驟B2、可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU控制驅(qū)動電路將步驟BI獲得的調(diào)制信號在可見光通信發(fā)光區(qū)域發(fā)射；步驟B3、電腦采用光學(xué)透鏡將可見光通信發(fā)光區(qū)域顯示的圖像聚焦在光敏元件的感光面上；步驟B4、將光敏元件的電信號進行自適應(yīng)放大，獲得放大后的信號；步驟B5、將步驟B4獲得的放大后的信號進行匹配濾波，獲得濾波后的信號；步驟B6、將步驟B5獲得的濾波后的信號進行采樣，獲得采樣信號；步驟B7、將步驟B6獲得的采樣信號在電腦中央控制器CPU中進行判決，獲得可見光收發(fā)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸?？梢姽馐瞻l(fā)設(shè)備中的光學(xué)透鏡采用自動對焦電路進行對焦。電腦中的光學(xué)透鏡采用自動對焦電路進行對焦。電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸為單向、半雙工或全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。步驟A2中的光敏元件采用CXD傳感器實現(xiàn)。步驟B3中的光敏元件采用CXD傳感器實現(xiàn)。本發(fā)明實現(xiàn)了電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，由于光媒介是可見的，用戶可以控制距離與方向，所以可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密傳輸，保密能力強。同時，本發(fā)明完全擺脫了 USB接口的束縛，為下一代電腦告別USB接口提供了一種實現(xiàn)方案。


圖I是本發(fā)明的電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端的信號發(fā)射原理示意圖；圖2是本發(fā)明的可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的信號接收原理示意圖；圖3是本發(fā)明的可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端的信號發(fā)射原理示意圖；圖4是本發(fā)明的電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端的信號發(fā)射原理示意圖；圖5是可見光收發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；其中標(biāo)記21是可見光收發(fā)設(shè)備上的CCD傳感器；標(biāo)記22是可見光通信發(fā)光區(qū)域；圖6是電腦顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中標(biāo)記31是電腦顯示器的邊框；標(biāo)記32是現(xiàn)有顯示屏；標(biāo)記33是電腦顯示器上的CXD傳感器；標(biāo)記34是具備可見光通信功能的顯示屏；圖7是電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸原理示意圖8是可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸原理示意圖；圖9是電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸原理示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖I至圖9說明本具體實施方式
，電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，它是基于電腦和可見光收發(fā)設(shè)備實現(xiàn)的；所述電腦的顯示屏由現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏組成；所述數(shù)據(jù)傳輸方法包括下述兩種數(shù)據(jù)傳輸方法一、電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，二、可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，它由以
下步驟實現(xiàn)步驟Al、電腦中央控制器CPU通過驅(qū)動電路驅(qū)動現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏，并將待發(fā)送數(shù)據(jù)以圖像的方式在具備可見光通信功能的顯示屏上顯示；步驟A2、可見光收發(fā)設(shè)備采用光學(xué)透鏡將具備可見光通信功能的顯示屏顯示的圖像聚焦在光敏元件的感光面上；步驟A3、將光敏元件的電信號進行自適應(yīng)放大，獲得放大后的信號；步驟A4、將步驟A3獲得的放大后的信號進行匹配濾波，獲得濾波后的信號；步驟A5、將步驟A4獲得的濾波后的信號進行采樣，獲得采樣信號；步驟A6、將步驟A5獲得的采樣信號在可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU中進行判決，獲得電腦的發(fā)射數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸；可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟BI、將待發(fā)送數(shù)據(jù)在可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU中進行調(diào)制，獲得調(diào)制
信號;步驟B2、可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU控制驅(qū)動電路將步驟BI獲得的調(diào)制信號在可見光通信發(fā)光區(qū)域發(fā)射；步驟B3、電腦采用光學(xué)透鏡將可見光通信發(fā)光區(qū)域顯示的圖像聚焦在光敏元件的感光面上；步驟B4、將光敏元件的電信號進行自適應(yīng)放大，獲得放大后的信號；步驟B5、將步驟B4獲得的放大后的信號進行匹配濾波，獲得濾波后的信號；步驟B6、將步驟B5獲得的濾波后的信號進行采樣，獲得采樣信號；步驟B7、將步驟B6獲得的采樣信號在電腦中央控制器CPU中進行判決，獲得可見光收發(fā)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸?？梢姽馐瞻l(fā)設(shè)備中的光學(xué)透鏡采用自動對焦電路進行對焦。電腦中的光學(xué)透鏡采用自動對焦電路進行對焦。
電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸為單向、半雙工或全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。步驟A2中的光敏元件采用CXD傳感器實現(xiàn)。步驟B3中的光敏元件采用CXD傳感器實現(xiàn)。本發(fā)明中采用的硬件的結(jié)構(gòu)及原理為基于可見光通信的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，主要是針對目前市場上電腦與其他可見光收發(fā)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸使用單一的USB接口的現(xiàn)象，基于可見光通信技術(shù)，實現(xiàn)了電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。由于光媒介是可見的，用戶可以控制距離與方向，所以可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密傳輸，為下一代電腦告別USB接口提供了一個備用方案?；诳梢姽馔ㄐ诺碾娔X與可見光收發(fā)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，存在兩個可見光通信鏈路，如圖7至9所示，其中，LI表示電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的距離；鏈路一為電 腦作為發(fā)射端，可見光收發(fā)設(shè)備作為接收端，電腦通過發(fā)射調(diào)制可見光將數(shù)據(jù)傳輸給可見光收發(fā)設(shè)備；鏈路二為可見光收發(fā)設(shè)備作為發(fā)射端，電腦作為接收端，可見光收發(fā)設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸給電腦。通過此兩個可見光通信鏈路，可以實現(xiàn)電腦與可見光收發(fā)設(shè)備之間的單向、半雙工、全雙工三種形式的數(shù)據(jù)傳輸形式。首先，如圖6所示，電腦的顯示屏按照功能的不同分成兩個部分，一個是“普通顯示區(qū)域”，該區(qū)域僅僅完成顯示功能，還有一個“具備可見光通信功能的顯示屏”，是指電腦顯示屏上(一般設(shè)置為左下角或者右下角)開辟的可以支持可見光數(shù)據(jù)通信的特殊區(qū)域，該區(qū)域的長定義為“L”，高定義為“H”，視實際需要確定。該特殊區(qū)域的主要功能有兩個，一是完成電腦的正常顯示功能，其次，該區(qū)域用來實現(xiàn)電腦往可見光收發(fā)設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔l(fā)射端；其次，如圖5所示，在可見光收發(fā)設(shè)備端配置有一個光學(xué)電荷耦合器件(Charge-Coupled Device,縮寫CCD)傳感器,并配套一套具備自動對焦功能的光學(xué)透鏡組合，用于快速對電腦的顯示屏顯示的圖像數(shù)據(jù)進行捕捉、識別。該信號經(jīng)過放大、匹配濾波以及采樣、判決等處理，最終獲得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供給可見光收發(fā)設(shè)備。再次，如圖6所示，在可見光收發(fā)設(shè)備端配置有一個LED或者顯示屏，功能是作為可見光收發(fā)設(shè)備的發(fā)射端，分別對應(yīng)于基于單個LED的可見光通信和基于圖像的可見光通信?？梢姽馐瞻l(fā)設(shè)備的中央控制器通過將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行調(diào)制后，控制LED或者顯示屏進行閃爍而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)射。最后，如圖5所示，在電腦上也同樣存在一個光學(xué)CXD傳感器，類似的，配套一套具備自動對焦功能的光學(xué)透鏡組合，用于快速捕捉、識別可見光收發(fā)設(shè)備所發(fā)出的攜帶信息的光學(xué)信號，該信號同樣經(jīng)過放大、匹配濾波以及采樣、判決等處理，最終使電腦獲得可見光收發(fā)設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)。這樣，如圖I至4所示，在電腦以及可見光收發(fā)設(shè)備上進行配置基于可見光通信的設(shè)備，包括發(fā)射器件與接收器件，實現(xiàn)了單向、半雙工、全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。其中，借助電腦上的可見光數(shù)據(jù)通信區(qū)域和可見光收發(fā)設(shè)備端的CCD，實現(xiàn)了電腦的數(shù)據(jù)到可見光收發(fā)設(shè)備之間的傳輸，同時，借助可見光收發(fā)設(shè)備端的LED或者可見光通信區(qū)域以及電腦上的光學(xué)CCD，可以實現(xiàn)可見光收發(fā)設(shè)備數(shù)據(jù)到電腦的傳輸。
權(quán)利要求
1.電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是它是基于電腦和可見光收發(fā)設(shè)備實現(xiàn)的；所述電腦的顯示屏由現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏組成； 所述數(shù)據(jù)傳輸方法包括下述兩種數(shù)據(jù)傳輸方法一、電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，二、可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中 電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，它由以下步驟實現(xiàn) 步驟Al、電腦中央控制器CPU通過驅(qū)動電路驅(qū)動現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏，并將待發(fā)送數(shù)據(jù)以圖像的方式在具備可見光通信功能的顯示屏上顯示； 步驟A2、可見光收發(fā)設(shè)備采用光學(xué)透鏡將具備可見光通信功能的顯示屏顯示的圖像聚焦在光敏元件的感光面上； 步驟A3、將光敏元件的電信號進行自適應(yīng)放大，獲得放大后的信號； 步驟A4、將步驟A3獲得的放大后的信號進行匹配濾波，獲得濾波后的信號； 步驟A5、將步驟A4獲得的濾波后的信號進行采樣，獲得采樣信號； 步驟A6、將步驟A5獲得的采樣信號在可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU中進行判決，獲得電腦的發(fā)射數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電腦作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸; 可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸方法，它由以下步驟實現(xiàn) 步驟BI、將待發(fā)送數(shù)據(jù)在可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU中進行調(diào)制，獲得調(diào)制信號；步驟B2、可見光收發(fā)設(shè)備中央控制器CPU控制驅(qū)動電路將步驟BI獲得的調(diào)制信號在可見光通信發(fā)光區(qū)域發(fā)射； 步驟B3、電腦采用光學(xué)透鏡將可見光通信發(fā)光區(qū)域顯示的圖像聚焦在光敏元件的感光面上； 步驟B4、將光敏元件的電信號進行自適應(yīng)放大，獲得放大后的信號； 步驟B5、將步驟B4獲得的放大后的信號進行匹配濾波，獲得濾波后的信號； 步驟B6、將步驟B5獲得的濾波后的信號進行采樣，獲得采樣信號； 步驟B7、將步驟B6獲得的采樣信號在電腦中央控制器CPU中進行判決，獲得可見光收發(fā)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可見光收發(fā)設(shè)備作為數(shù)據(jù)發(fā)射端且電腦作為數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于可見光收發(fā)設(shè)備中的光學(xué)透鏡采用自動對焦電路進行對焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于電腦中的光學(xué)透鏡采用自動對焦電路進行對焦。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸為單向、半雙工或全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于步驟A2中的光敏元件采用CCD傳感器實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于步驟B3中的光敏元件采用CCD傳感器實現(xiàn)。
全文摘要
電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，涉及一種基于可見光通信的數(shù)據(jù)傳輸方法。它解決了目前的采用USB接口與電腦進行數(shù)據(jù)傳輸方法存在的保密性差，受USB接口束縛嚴重的問題。傳輸過程一電腦中央控制器CPU將圖像在現(xiàn)有顯示屏幕和具備可見光通信功能的顯示屏進行顯示；可見光收發(fā)設(shè)備將該圖像聚焦在光敏元件上，并進行自適應(yīng)放大、匹配濾波、采樣、判決后獲得電腦的發(fā)射數(shù)據(jù)；傳輸過程二將待發(fā)調(diào)制后通過可見光通信發(fā)光區(qū)域發(fā)射；電腦將該可見聚焦至光敏元件上，并進行自適應(yīng)放大、濾波、采樣、判決后獲得可見光收發(fā)設(shè)備的發(fā)射數(shù)據(jù)。本發(fā)明適用于電腦與可見光收發(fā)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H04B10/116GK102983908SQ20121051978
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者何勝陽, 趙雅琴, 任廣輝 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)