一种基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法与流程

文档序号:12375138阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,其硬件包括照明端设备和用户端设备,照明端设备和用户端设备无线相连。其中,照明端设备包括照明LED的数据发送和接收装置、照明LED端自动跟踪装置匹配电路、AC-DC开关电源及其开关电路;用户端设备包括、用户端数据发送和接收装置、用户端对照明LED的自动追踪装置、电源及其开关电路

所述含有照明LED的数据发送和接收装置与照明LED端自动跟踪装置匹配电路互连,两者同时被AC-DC开关电源及其开关电路连接;

所述用户端数据发送和接收装置与用户端对照明LED的自动追踪装置互连,两者同时被电源及其开关电路连接;

所述含有照明LED的数据发送和接收装置和用户端数据发送和接收装置以无线光的方式互连,无线光中包含的信号为DMT信号;

所述AC-DC开关电源及其开关电路中的开关电源为高效率、低纹波电源,其中的开关控制电源和与之相连部件的工作状态。

2.如权利要求1所述的基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,其特征在于:所述含有照明LED的数据发送和接收装置包括第一LED光源、第一LED驱动电路、第二LED光源、第二LED驱动电路、LED光源选择部件、模拟数据选择通道、加法器、第一模拟数据接口、第二模拟数据接口、第一滤波透镜组、第一高速光电二极管以及第一高速光电信号处理电路、第一分路器、第三模拟数据接口、第一低通滤波器、第四模拟数据接口

所述第一模拟数据接口和第二模拟数据接口分别连接于加法器;

所述加法器连接于模拟数据选择通道;

所述模拟数据选择通道连接于LED光源选择部件;

所述LED光源选择部件连接于第一LED驱动电路和第二LED驱动电路;

所述第一LED驱动电路和第二LED驱动电路分别连接于第一LED光源和第二LED光源;

所述第一滤波透镜组连接于第一高速光电二极管;

所述第一高速光电二极管连接于第一高速光电信号处理电路;

所述第一高速光电信号处理电路连接于第一分路器;

所述第一分路器连接于第三模拟数据接口和第一低通滤波器;

所述第一低通滤波器连接于第四模拟数据接口;

所述第一LED光源为应用于照明的大功率直流白光发光二极管,并且是LED个数大于3的阵列光源;

所述第一LED驱动电路和第二LED驱动电路均是线性驱动,线性驱动管的压降远小于加载在LED上的压降和,LED驱动的静态工作点处于线性区的中点;

所述第二LED光源为宽带宽直流蓝光发光二极管,其带宽为第一LED光源十倍以上,并且是LED个数大于3的阵列光源,蓝光光源整体的发光范围和第一光源的整体发光角度一致,蓝光光源的发射功率需确保第二LED光源和第一LED光源在用户端光接收器的电信号计算得到的信道容量一致;

所述第一高速光电信号处理电路包括跨阻放大电路单元等无射频载波宽带宽电路;

所述第一分路器的两路输出的频谱信息均和输入完全一致。

3.如权利要求1所述的基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,其特征在于:所述用户端数据发送和接收装置包括第三LED光源、第一线性单颗LED驱动电路、第一数字数据接口、加法器、第五模拟数据接口、第六模拟数据接口、第二滤波透镜组、第二高速光电二极管以及第二高速光电信号处理电路、第二分路器、第七模拟数据接口、第二低通滤波器、第八模拟数据接口

所述第五模拟数据接口和第六模拟数据接口分别连接于加法器;

所述加法器和第一数字数据接口连接于第一线性单颗LED驱动电路;

所述第一线性单颗LED驱动电路连接于第三LED光源;

所述第二滤波透镜组连接于第二高速光电二极管;

所述第二高速光电二极管连接于第二高速光电信号处理电路;

所述第二高速光电信号处理电路连接于第二分路器;

所述第二分路器分别连接于第七模拟数据接口和第二低通滤波器,其第二分路器与第一分路器特征一致;

所述第二低通滤波器连接于第八模拟数据接口;

所述第三LED光源是单颗小功率窄发射角红外LED。

4.如权利要求1所述的基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,其特征在于:所述用户端对照明LED的自动追踪装置包括高速CMOS图像采集器、图像处理电路、高速双轴转动微型平台、第九模拟数据接口、第十模拟数据接口、第二数字数据接口、第一信号处理控制电路、照明开关选择按钮

所述第九模拟数据接口由第一信号处理控制电路相连,同时连接于第五模拟数据接口;

所述第十模拟数据接口连接于第一信号处理控制电路,同时被第八模拟数据接口相连;

所述第二数字数据接口由第一信号处理控制电路相连,同时连接于第一数字数据接口;

所述第一信号处理控制电路还同时被图像处理电路和照明开关选择按钮连接,并且连接于高速双轴转动微型平台;

所述高速CMOS图像采集器被高速双轴转动微型平台连接,并且连接于图像处理电路,CMOS图像传感器平面和第三LED光源出射光中心线垂直,和第二高速光电二极管光敏面平行。

5.如权利要求1所述的基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,其特征在于:所述照明LED端自动跟踪装置匹配电路包括第十一模拟数据接口、第十二模拟数据接口、第二信号处理控制电路

所述第十一模拟数据接口被第四模拟数据接口相连,并且连接于第二信号处理控制电路;

所述第十二模拟数据接口连接于第二信号处理控制电路,并且被第一模拟数据接口连接。

6.如权利要求1所述的基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,其特征在于:实现的基本流程是

(1)需要照明,照明端打开AC-DC开关电源及其开关电路;

(2)通过LED光源选择部件确认打开第一LED光源,关闭第二LED光源,模拟数据选择通道将照明LED灯工作信息送入第一LED光源;

(3)用户端需要通信,CMOS图像采集器发现LED灯被打开,第二高速光电二极管探测到具有通信功能的照明LED存在;

(4)用户端第一信号处理控制电路控制高速双轴转动平台使得第三LED光源直接射向第一高速光电二极管,同时通过第三LED光源的低频段发送含有用户端设备标识的信息,在低频段内频率f处发送固定强度的信号;

(5)照明端第二信号处理控制电路检测到用户端设备信息,双向通信的信号建立;

(6)照明端第二信号处理控制电路始终通过第三LED光源和第一高速光电二极管接收用户端第一信号处理控制电路发出的用户端信息;照明端第二信号处理控制电路检测到频率f处信号强度变化ΔI后,第一信号处理控制电路迅速通过高速双轴转动平台调整第三红外LED光源对第一高速光电二极管的对准;

(7)用户不需要照明而只需要通信,完成(1)—(5)步骤后,通过LED光源选择部件确认关闭第一LED光源,打开第二LED光源,模拟数据选择器将待发送 数据送入第二LED光源,并进行步骤(4)(5)(6);

(8)不需要通信,关闭用户端设备电源即可,不需要照明还需要关闭照明端电源。

7.如权利要求1所述的基于照明LED的无线光通信装置及其控制方法,具有人眼保护功能:

若第三LED光源偏离最大光功率发射方向一个小角度Δφ的范围内有移动物体进入,CMOS图像采集器及其处理电路会将这一信息告知第二信号处理控制电路,进而关闭第三LED光源。

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