(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基于led的可見光通信(visiblelightcommunication，縮寫為vlc)通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

(二)

背景技術(shù)：

隨著對(duì)通信服務(wù)質(zhì)量和速度的要求不斷提升，現(xiàn)有的無線通信由于頻譜資源限制以及電磁干擾等因素而面臨瓶頸。而可見光通信(visiblelightcommunication，縮寫為vlc)憑借其豐富和自由的頻譜資源，無電磁干擾和保密性優(yōu)良成為具有潛力的通信技術(shù)。此外，隨著近年來led燈逐漸取代傳統(tǒng)白熾燈作為光源，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)和照明用途，為可見光通信提供了基礎(chǔ)和條件。

一般的基于白光led的可見光通信系統(tǒng)包括完整的發(fā)射端，信道傳輸和接收端三個(gè)部分。在發(fā)射端，原始信號(hào)經(jīng)過調(diào)制和預(yù)處理后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)由led發(fā)送，通過自由空間發(fā)射。在接收端，光線通常由經(jīng)接收機(jī)前端的透鏡聚焦到光電探測(cè)器上，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)之后再進(jìn)行解調(diào)等操作就可以提取出原始信號(hào)。迄今為止，大量實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了可見光系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境下最高可以達(dá)到大約1gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

為了達(dá)到高速的數(shù)據(jù)率，接收端需要速率合適的光電檢測(cè)器(photodetector，縮寫為pd)。而目市面上常見的攝像頭可以作為可見光通信的接收機(jī)，攝像頭采用卷簾效應(yīng)可以達(dá)到比普通攝像頭更高的速率。目前已有實(shí)驗(yàn)提出了數(shù)據(jù)速率達(dá)到1.68kbit/s的基于卷簾效應(yīng)(rollingshuttereffect，縮寫為rse)的可見光通信系統(tǒng)。盡管此速率無法滿足室內(nèi)無線通信的要求，但是可以適用于對(duì)速率要求較低的近場(chǎng)識(shí)別通信系統(tǒng)。

目前，市面上廣泛的應(yīng)用的近場(chǎng)身份識(shí)別通信系統(tǒng)采用射頻識(shí)別技術(shù)(radiofrequencyidentification，縮寫為rfid)。rfid具有便攜，快速和靈活的優(yōu)點(diǎn)，但由于是基于射頻的傳輸，系統(tǒng)不可避免的會(huì)存在電磁干擾的問題。這使得rfid技術(shù)不適用于對(duì)電磁波敏感的環(huán)境下?；谀壳皬V泛應(yīng)用led光源和基于卷簾效應(yīng)的攝像頭的情況，本發(fā)明提出了一種面向近場(chǎng)通信的可見光識(shí)別收發(fā)裝置，即可見光身份識(shí)別技術(shù)(visiblelightidentification，縮寫為vlid)。該裝置利用led光源和攝像頭作為發(fā)射端和接收端部件進(jìn)行近場(chǎng)的身份信息傳輸和識(shí)別，可以應(yīng)用于不同的近場(chǎng)場(chǎng)景的身份識(shí)別驗(yàn)證，尤其在對(duì)電磁干擾敏感的環(huán)境下具有顯著優(yōu)勢(shì)。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述情況，本發(fā)明提出了一種面向近場(chǎng)通信的可見光識(shí)別收發(fā)裝置。此裝置利用led光源作為發(fā)射端發(fā)射光信號(hào)部件，基于rse的攝像頭作為光電檢測(cè)器，可以實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)的可見光身份識(shí)別信息通信。整個(gè)裝置分為移動(dòng)裝置和識(shí)別裝置兩個(gè)部分，每個(gè)裝置都具有接收和發(fā)送的功能，移動(dòng)裝置和識(shí)別裝置之間通過可見光進(jìn)行數(shù)據(jù)交換通信。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置具體方案如下：

通過攝像頭檢測(cè)和接收傳輸?shù)目梢姽庑盘?hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸至微處理器。微處理器在對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理之后，通過數(shù)字電路調(diào)制和處理后，控制led觸發(fā)器控制led光源將信號(hào)發(fā)送出去。識(shí)別裝置具有本地儲(chǔ)存器和網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)為其他可能的應(yīng)用預(yù)留了外部接口，如顯示器，usb等。

本發(fā)明還提供了可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置，包括：

一個(gè)基于rse的攝像頭，用于檢測(cè)和接收可見光信號(hào)，將可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；

一個(gè)微處理器，用于接收電信號(hào)的分析處理，對(duì)接收的身份信息進(jìn)行識(shí)別認(rèn)證以及后續(xù)控制信息的發(fā)送；

一個(gè)內(nèi)置的儲(chǔ)存器，用于保存部分需要使用的數(shù)據(jù)，提高識(shí)別過程的效率和可靠性；

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，用于與數(shù)據(jù)中心的信息交換，完成身份識(shí)別驗(yàn)證等過程；

一個(gè)數(shù)字電路模塊，接收來自微處理器的信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以調(diào)制后的信號(hào)控制led觸發(fā)器工作；

一個(gè)led觸發(fā)器，通過數(shù)字電路的輸入信號(hào)控制led進(jìn)行可見光光信號(hào)的發(fā)送；

一個(gè)led光源，將電信號(hào)裝換為光信號(hào)發(fā)送；

數(shù)個(gè)預(yù)留接口，可以外接裝置完成不同的功能要求，如音響、顯示器或攝像頭等。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置具體方案如下：

由于識(shí)別設(shè)備的雙向通信功能，移動(dòng)裝置的大致結(jié)構(gòu)與識(shí)別裝置相同。通過軟件控制給處理器命令信號(hào)，處理器處理信號(hào)后通過數(shù)字電路控制觸發(fā)器，觸發(fā)器控制led的發(fā)送光信號(hào)。同時(shí)移動(dòng)裝置通過攝像頭接收光信號(hào)。但由于移動(dòng)裝置的便攜要求，移動(dòng)裝置自帶有電源以供使用。

本發(fā)明還提供了可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置，除去和識(shí)別設(shè)備相同的模塊，還包括：

軟件控制模塊，使得使用者可以通過軟件界面選擇發(fā)送的信息；

內(nèi)置電源，為移動(dòng)裝置的運(yùn)行供電。

本發(fā)明采用的面向近場(chǎng)通信的可見光識(shí)別收發(fā)裝置使用可見光進(jìn)行身份信息的識(shí)別驗(yàn)證過程，不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，也不會(huì)受到電磁干擾。相比于傳統(tǒng)的rfid技術(shù)，本發(fā)明更加適用于對(duì)電磁波影響敏感或是電磁波干擾嚴(yán)重的環(huán)境中。

(四)附圖說明

圖1是本發(fā)明的可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置示意圖。

圖中：

1-接收光信號(hào)

2-基于rse的攝像頭

3-微處理器

4-本地存儲(chǔ)器

5-數(shù)字電路

6-led驅(qū)動(dòng)器

7-led光源

8-發(fā)送光信號(hào)

9-數(shù)據(jù)中心

10-可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置

圖2是本發(fā)明的可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置示意圖。

圖中：

11-接收光信號(hào)

12-基于rse的攝像頭

13-微處理器

14-本地存儲(chǔ)器

15-數(shù)字電路

16-led驅(qū)動(dòng)器

17-led光源

18-發(fā)送光信號(hào)

19-軟件控制模塊

20-可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做具體說明。

圖1所示為可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置，其中包括：

接收的光信號(hào)1，由移動(dòng)設(shè)備發(fā)送，識(shí)別設(shè)備接收的包含有身份認(rèn)證信息的可見光信號(hào)。

基于rse的攝像頭2，其作用是檢測(cè)并接收光信號(hào)，將接收光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微處理器可讀的電信號(hào)輸出；

微處理器3，主要作用是接收，識(shí)別以及處理身份信息，在接收到電信號(hào)之后，微處理器首先識(shí)別此信號(hào)是否為身份驗(yàn)證信息，是否為本地儲(chǔ)存的信息。如果有需要，微處理器便可以與數(shù)據(jù)中心信息交換，在通過與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換9后完成身份的識(shí)別和認(rèn)證。認(rèn)證完成之后微處理器會(huì)產(chǎn)生需要反饋給移動(dòng)設(shè)備的信息；

本地儲(chǔ)存器4，主要保存一些常用的設(shè)備信息或管理員信息等關(guān)鍵信息。這些信息可以讓識(shí)別設(shè)備在離線模式下完成特定的身份認(rèn)證過程，如管理員認(rèn)證或是鎖定設(shè)備等操作，也能夠減少微處理器和數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)的次數(shù)，提高效率；

數(shù)字電路5，用于信息的調(diào)制過程，微處理器生成的反饋信息在調(diào)制之后會(huì)生成一定格式的電平信號(hào)；

led驅(qū)動(dòng)器6，用于控制led光源7發(fā)送光信號(hào)到移動(dòng)設(shè)備。接收到電平信號(hào)后led驅(qū)動(dòng)器就能控制led燈的亮滅等以發(fā)送不同格式的可見光信號(hào)8給移動(dòng)設(shè)備。

led光源7，主要作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成發(fā)送包含身份識(shí)別信息的可見光信號(hào)。

可見光發(fā)送信號(hào)8，從識(shí)別裝置發(fā)送至接收裝置的包含有身份識(shí)別信息的可見光信號(hào)。

數(shù)據(jù)中心9，識(shí)別設(shè)備通過有線鏈路與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，完成身份識(shí)別過程的身份認(rèn)證等操作。

可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置10，由上述部件組成的固定識(shí)別裝置，通過可見光與可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置進(jìn)行信息交換以完成整個(gè)身份識(shí)別認(rèn)證過程。

圖2所示為可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置，其中包括：

接收的光信號(hào)11，由識(shí)別設(shè)備發(fā)送，移動(dòng)設(shè)備接收的包含有身份認(rèn)證信息的可見光信號(hào)。

基于rse的攝像頭12，其作用是檢測(cè)并接收光信號(hào)，將接收光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微處理器可讀的電信號(hào)輸出；

微處理器13，作用是接收到來自軟件控制模塊的信息后，與內(nèi)置存儲(chǔ)器中進(jìn)行一系列的信息確認(rèn)、驗(yàn)證和處理后，生成需要發(fā)送給識(shí)別裝置的信息。在收到來自攝像頭的信號(hào)后，微處理器將信息處理傳遞到軟件控制模塊供用戶確認(rèn)；

本地儲(chǔ)存器14，作用是用于保存一些用戶信息，如權(quán)限，時(shí)間等信息，可以提供進(jìn)行身份確認(rèn)；

數(shù)字電路15，用于信息的調(diào)制過程，微處理器生成的反饋信息在調(diào)制之后會(huì)生成一定格式的電平信號(hào)；

led驅(qū)動(dòng)器16，用于控制led光源17發(fā)送光信號(hào)到移動(dòng)設(shè)備。接收到電平信號(hào)后led驅(qū)動(dòng)器就能控制led燈的亮滅等以發(fā)送不同格式的可見光信號(hào)18給識(shí)別設(shè)備；

led光源17，主要作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成發(fā)送包含身份識(shí)別信息的可見光信號(hào)；

可見光發(fā)送信號(hào)18，從移動(dòng)裝置裝置發(fā)送至識(shí)別裝置的包含有身份識(shí)別信息的可見光信號(hào)；

軟件控制模塊19，作用是接收用戶的輸入或其他操作后，將信息發(fā)送到微處理器。同時(shí)，在移動(dòng)裝置接收來自識(shí)別裝置額信號(hào)之后，也會(huì)反饋到軟件處理模塊上供用戶進(jìn)行確認(rèn)或是其他操作；

可見光身份識(shí)別通信移動(dòng)裝置20，由上述部件組成的移動(dòng)通信裝置，通過可見光與可見光身份識(shí)別通信識(shí)別裝置進(jìn)行信息交換以完成整個(gè)身份識(shí)別認(rèn)證過程。

本發(fā)明所述的面向近場(chǎng)通信的可見光識(shí)別收發(fā)裝置，通過可見光進(jìn)行身份信息的傳輸和交換以完成身份識(shí)別的功能。通過可見光傳輸不僅不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，同時(shí)又不受電磁輻射的影響。

總之本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可見光不受電磁輻射干擾，也不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，同時(shí)又具有良好的保密性能，適用于電磁擾動(dòng)較大或是對(duì)電磁輻射敏感的環(huán)境中，且速率要求不高使得成本相對(duì)較低。