一种基于Li‑Fi的客舱阅读灯无线通信方法及系统与流程

本发明涉及一种无线通信方法，尤其涉及一种基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法，并涉及采用了该基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法的系统。

背景技术：

由于飞机客舱内需要考虑电磁兼容问题，因此，在客舱实现无线通信需要考虑会不会和其他无线电信号发生干扰，此为其一；第二，单个数据信道带宽是否可以做得足够大，从而提升传输速率；第三、由于使用环境的特殊性，走线是否方便也是飞机客舱实现无线通信的问题之一；第四，发热量大、能量转化率、运行稳定性和安全性等，这是都是飞机客舱实现和控制无线通信所要优先考虑的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种基于Li-Fi网络的客舱阅读灯无线通信方法，并需要提供采用了该基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法的系统。

对此，本发明提供一种基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法，包括以下步骤：

步骤S1，对服务器或互联网中的数据流进行预处理；

步骤S2，将预处理之后的数据流加入至客舱阅读灯的光线中以实现发射；

步骤S3，通过调节客舱阅读灯进而控制Li-Fi网络的覆盖范围。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，通过调节所述客舱阅读灯的灯光强度进而控制Li-Fi网络的覆盖范围。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，通过调节所述客舱阅读灯的光束角度进而控制Li-Fi网络的覆盖范围。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，所述客舱阅读灯的光束角度与Li-Fi网络的覆盖范围的关系为θ＝karctan(L-L₀)+θ₀，其中，L∈(0,+∞),k∈(0,1)，θ为所述客舱阅读灯的光束角度，L为Li-Fi网络的覆盖范围，k、θ₀和L₀均为常数，k表示光束角度θ与Li-Fi网络覆盖范围直径之间的比例常数，θ₀表示客舱阅读灯的光束初始角度，L₀表示Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值，光束角度θ的值域为

本发明的进一步改进在于，比例常数k的取值范围为1/4至1/2，光束初始角度θ₀的取值范围为π/24至π/4，Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值L₀的取值范围为20至60cm；当光束角度θ达到光束初始角度θ₀的取值范围，Li-Fi网络的覆盖范围L的直径达到Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值L₀的取值范围时，Li-Fi网络所在系统开始工作，终端设备能够介入该Li-Fi网络中实现通信。

本发明的进一步改进在于，比例常数k＝1/3，光束初始角度θ₀＝π/12，Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值L₀＝40cm，则当客舱阅读灯的光束角度θ达到π/12，Li-Fi网络的覆盖范围L的直径达到40cm时，Li-Fi网络所在系统开始工作，终端设备能够介入该Li-Fi网络中实现通信。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S1中，对服务器或互联网中的数据流进行包括编码、调制和预均衡的预处理。

本发明还提供一种基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信系统，采用了如上所述的基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法，并包括客舱阅读灯和接收适配器；在客舱阅读灯的驱动下，预处理后的数据流被加入到客舱阅读灯的光线中发射，接收适配器中的图像感应器接收到光线后，接收适配器将光波振幅中的微小信号放大并转换成电信号，经解码、解调和均衡后，转换成终端设备可以接收的数据流，进而实现Li-Fi网络通信。

本发明的进一步改进在于，所述接收适配器包括图像感应器和信号放大处理电路，所述图像感应器通过信号放大处理电路实现数据流的输出。

本发明的进一步改进在于，所述客舱阅读灯为LED灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：将服务器或互联网中的数据流经过数字信号处理技术进行预处理，然后在客舱阅读灯的驱动下，将预处理之后的数据流加入到客舱阅读灯的光线中发射；当接收适配器中的图像感应器接收到光线后，接收适配器将光波振幅中的微小信号放大并转换成电信号，经解码、解调和均衡的处理转换成电脑和移动设备等终端设备能够接收的数据流，进而完成一次完整的Li-Fi网络通信。

本发明所述基于Li-Fi网络的客舱阅读灯无线通信方法实际上就是一种基于反正切函数的角度实现客舱阅读灯可视距离控制的方法，利用客舱阅读灯的亮暗和角度变化来改变单个AP的网络覆盖范围，从而达到快速和安全的通信，本发明能够使得客舱网络通信更快速、方便、环保和安全，更加符合乘客乘机的上网体验。

附图说明

图1是本发明一种实施例的工作流程示意图；

图2是本发明一种实施例的光束角度θ与Li-Fi网络的覆盖范围L之间的关系示意图；

图3是本发明一种实施例的光束角度θ与Li-Fi网络的覆盖范围L的直径之间的关系示意图；

图4是本发明另一种是实力的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本例提供一种基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法，包括以下步骤：

步骤S1，对服务器或互联网中的数据流进行预处理；

步骤S2，将预处理之后的数据流加入至客舱阅读灯的光线中以实现发射；

步骤S3，通过调节客舱阅读灯进而控制Li-Fi网络的覆盖范围。

本例所述步骤S1中，对服务器或互联网中的数据流进行包括编码、调制和预均衡的预处理，以A330宽体机客舱为例，结合客舱阅读灯以及终端设备的位置，本例的工作方法如下：将服务器或互联网中的数据流经过数字信号处理技术进行预处理，包括编码、调制和预均衡，然后在客舱阅读灯的驱动下，将预处理之后的数据流加入到客舱阅读灯的光线中发射；当接收适配器中的图像感应器接收到光线后，接收适配器将光波振幅中的微小信号放大并转换成电信号，经解码、解调和均衡的处理转换成电脑和移动设备等终端设备能够接收的数据流，进而完成一次完整的Li-Fi网络通信。本例所述客舱阅读灯优选为LED灯。

至于所述步骤S2中，将预处理之后的数据流加入至客舱阅读灯的光线中以实现发射，其实就是利用了Li-Fi网络的原理，Li-Fi即LightFidelity(简称LiFi)，是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术，需要在客舱阅读灯上植入一个芯片形成类似于AP的设备，AP为WiFi热点，进而使得终端设备能够接入无线网络。

本例所述步骤S3中，通过调节所述客舱阅读灯的灯光强度进而控制Li-Fi网络的覆盖范围，和/或，通过调节所述客舱阅读灯的光束角度进而控制Li-Fi网络的覆盖范围。也就是说，本例通过客舱阅读灯的亮暗变换控制Li-Fi网络覆盖范围的变化，灯光强度在一定程度上，其实反映的也是光束角度的表换；当客舱阅读灯的灯光强度变化时，其光束角度也在变化，那么，Li-Fi网络的覆盖范围会随着发生变化。如图2所示，当开启客舱阅读灯后，可调节客舱阅读灯的光束角度和/或亮暗来控制Li-Fi范围，其光束角度由θ₁到θ₂时，Li-Fi网络的覆盖范围会有明显差异；θ₁为第一时刻下的光束角度，θ₂为第二时刻下的光束角度。

本例考虑到Li-Fi网络的覆盖范围及安全性的影响，需要控制客舱阅读灯的光束角度；所述步骤S3中，所述客舱阅读灯的光束角度与Li-Fi网络的覆盖范围的关系为θ＝karctan(L-L₀)+θ₀，光线角度用软件控制来实现，其实现方法用一个IF函数实现，当θ＞θ₀时，所述客舱阅读灯无线通信方法所在的系统开始工作，否则该客舱阅读灯无线通信方法所在的系统处于关闭状态。其中，L∈(0,+∞),k∈(0,1)，θ为所述客舱阅读灯的光束角度，L为Li-Fi网络的覆盖范围，k、θ₀和L₀均为常数，k表示光束角度θ与Li-Fi网络覆盖范围直径之间的比例常数，θ₀表示客舱阅读灯的光束初始角度，L₀表示Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值，光束角度θ的值域为也就是说，本例实际上等同于提出了一种基于反正切函数的角度实现客舱阅读灯可视距离控制的方法，能够更加灵活，可以有效提高用户上网体验指数，如图3所示，本例利用客舱阅读灯的亮暗和光束角度变化来改变单个AP的网络覆盖范围，从而达到快速和安全的通信，本例能够使得客舱网络通信更快速、方便、环保和安全，更加符合乘客乘机的上网体验。

优选的，比例常数k的取值范围为1/4至1/2，光束初始角度θ₀的取值范围为π/24至π/4，Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值L₀的取值范围为20至60cm；当光束角度θ达到光束初始角度θ₀的取值范围，Li-Fi网络的覆盖范围L的直径达到Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值L₀的取值范围时，Li-Fi网络所在系统开始工作，终端设备能够介入该Li-Fi网络中实现通信。

更为优选的，比例常数k＝1/3，光束初始角度θ₀＝π/12，Li-Fi网络覆盖范围直径的阈值L₀＝40cm，则当客舱阅读灯的光束角度θ达到π/12，Li-Fi网络的覆盖范围L的直径达到40cm时，Li-Fi网络所在系统开始工作，终端设备能够介入该Li-Fi网络中实现通信。这样的参数设定，接入的终端设备数量少，带宽足够宽；所述终端设备可以包括电脑或移动设备等。在实际应用过程中，可以结合良好的用户体验来选取各个参数的最优值。

Li-Fi技术的产生，为飞机客舱局域网系统奠定了基础。由于飞机客舱内需要考虑电磁兼容问题，而Li-Fi不会和其他无线电信号发生干扰，因此选用Li-Fi技术来进行无线通信是个理想的方法。除了上面说的优点之外，本例基于Li-Fi来实现客舱阅读灯无线通信方法的优势还包括：一、更神速，Li-Fi最高数据传输率可达3Tbps，意味着在Li-Fi网络里，单个数据信道带宽可以做的很大，从而传输速率大幅度提升。二、更方便，只要用LED光取代普通阅读灯，并加入一个微型芯片，就可以使他们变成网络发射器，减少了线缆走线的复杂度。三、更环保，目前有研究客舱内使用Li-Fi设备的厂家，但Wi-Fi设备存在发热量大、能量转化率低的问题，而Li-Fi网络就不存在这个问题，极低的发热量使其不需要冷却设备也能稳定运行。四、安全，Li-Fi信号搭载在很窄的一束光信道上，很难穿墙而过，因此“蹭网”现象能有效地避免，能确保信息的安全传输。

实施例2：

如图4所示，本例还提供一种基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信系统，采用了如实施例1所述的基于Li-Fi的客舱阅读灯无线通信方法，并包括客舱阅读灯和接收适配器；在客舱阅读灯的驱动下，预处理后的数据流被加入到客舱阅读灯的光线中发射，接收适配器中的图像感应器接收到光线后，接收适配器将光波振幅中的微小信号放大并转换成电信号，经解码、解调和均衡后，转换成终端设备可以接收的数据流，进而实现Li-Fi网络通信。

本例所述接收适配器包括图像感应器和信号放大处理电路，所述图像感应器通过信号放大处理电路实现数据流的输出；所述图像感应器用于接收客舱阅读灯的光线，然后将光线中的光波振幅的微小信号传递给信号放大处理电路，实现放大并转换为电信号，最后再经过与实施例1步骤S1中相配套的解码、解调和均衡处理后，转换成终端设备可以接收的数据流，进而实现Li-Fi网络的无线通信。

以A330宽体机客舱为例，结合客舱阅读灯以及终端设备的位置，如图4所示，本例的工作方法如下：将服务器或互联网中的数据流经过数字信号处理技术进行预处理，包括编码、调制和预均衡，然后在客舱阅读灯的驱动下，将预处理之后的数据流加入到客舱阅读灯的光线中发射；当接收适配器中的图像感应器接收到光线后，接收适配器将光波振幅中的微小信号放大并转换成电信号，经解码、解调和均衡的处理转换成电脑和移动设备等终端设备能够接收的数据流，进而完成一次完整的Li-Fi网络通信。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。