一种LED可见光通信电子导游系统的制作方法

本实用新型属于电子导游系统领域，更特别地是涉及一种LED可见光通信电子导游系统。

背景技术：

随着旅游业的快速发展及个性化旅游的出现,传统的人工导游已经不能满足游客的需求了,有关电子导游系统的研究也应运而生。九十年代中期第一个研究原型提出后,导游系统已经取得了长足的发展, 并且其在旅游业中的应用也越来越广。

在现代生活中,嵌入式系统凭借其便携性、智能性、低功耗性的优势,人们在很多领域中都大量地使用嵌入式设备,给生活带来了很多方便与乐趣。但是在旅游领域,目前盛行的导游器也只是停留在单片机的语音播放介绍,缺乏获取信息的自由度和全面性。特别是在博物馆等具有大量馆藏展品的场所,如何快速寻找展品；在展品缺少文字说明介绍时,如何获取更多展品的相关信息；目前的语音导游器解决不了这些问题。

目前主流的博物馆电子导游主要有两种类型：一类为博物馆提供的租赁讲解导览机；另一类为手机软件。租赁讲解导览机是按照固定路线存储事先录制好的讲解词，游客需要跟随导览机的讲解路线，在游览的同时获取到藏品的信息。这种电子导游的弊端在于使用导览机的游客会聚集在同一路线，在客流量大的旅游高峰期就会造成游客拥堵，给游客造成不便的同时，不利于博物馆的安全维护和文物保护。

利用手机软件的电子导游方式主要是依靠游客使用手机扫描景区官网或者景区展板提供二维码进入软件下载页面，下载应用软件，再在展厅扫描展品二维码，就可即刻获取对应的介绍及语音讲解。这种电子导览的方式程序繁琐，对于部分年龄段和不具备智能手机的游客实施性较差，而且在游览的过程中，需要不断扫描展品二维码，操作性较差。

可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术是近几年发展起来的新技术，其原理是利用可见光波段的光信号作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通信方式。其中，最为常见的是使用光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为可见光通信的光源。由于LED比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，利用配备LED 的室内外大型显示屏、照明设备、信号器或者汽车前尾灯等发出的用肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换器件接收光信号并获得信息，即可以实现可见光通信。

以往的无线电通信电子导游传播干扰严重，尤其是距离较近的情况下信号更差，可见光通信技术的兴起,必将拥有其他通信方式所不具有的优点,与传统的射频通信相比较,可见光通信技术的优点如下：光源易得。可见光无线通信技术是使光传播在人们周围的环境中，自然光能到达的地方就会有信号。随着白炽灯、荧光灯逐渐退出市场并被LED取代，未来任何有光的地方都可以成为潜在的可见光无线通信数据传输源；传输速度快。光频谱的宽度可达到射频频谱的1万倍，这意味着可见光通信能带来更高的带宽，能带来高达1Gbps的数据传输速度；可见光无线通信不需要再新建任何基础设施，而传统射频信号的发射需要能量密集的设备。

现有的可见光通信系统包括光信号发射器和光信号接收器两部分，光信号发射器通常包括调制电路，用于将电信号调制成基于光载波强度变化的LED可见光，光信号接收部分包括接收光信号的电路，并且设置将光信号转换成电信号并输出的电路。

技术实现要素：

为了能够达到上述将可见光通信系统应用到日常生活中的导游系统领域，本新型具体采用以下技术方案实现：

一种LED可见光通信电子导游系统，所述系统包括发射音频信号模块和与其信号连接的接收音频信号模块；

所述发射音频信号模块包括相互连接的音频信号输入单元和可见光发射装置，所述可见光发射装置包括至少两个的LED光源和发射驱动电路，所述发射驱动电路置于LED光源前并与其连接，所述发射驱动电路驱动LED发射光信号，用于将电信号转换成光通信环境下的光信号并且输出；

所述接收音频信号模块包括依次相连接的可见光接收装置、音频输出电路单元和音频信号输出单元，所述可见光接收装置包括光电转换电路、集中器、滤光片、至少两个的光电探测器，所述可见光接收装置接收到光信号，并将光信号转化成电信号后输入到音频输出电路单元进行信号放大，最后通过音频信号输出单元输出音频信息。

进一步方案为，

LED光源为直流LED电源，各LED光源之间采用并联方式。

进一步方案为，

所述发射驱动电路包括直流驱动电路和信号功率放大电路，所述信号功率放大电路用于对调制后的信号进行功率放大，所述直流驱动电路驱动所述LED光源发光。

进一步方案为，

所述信号功率放大电路包括有一个射随放大器。

进一步方案为，

所述直流驱动电路包括有直流驱动器。

进一步方案为，

所述光电转换电路包括光电探测器和接收所述光电探测器输出信号的脉冲放大器。

进一步方案为，

所述可见光接收装置内包括有放大器，所述放大器用于将所述光电转换电路输出的信号放大后输出。

进一步方案为，

所述集中器为菲涅尔透镜集中器。

进一步方案为，

所述滤光片为蓝光滤光片。

进一步方案为，

所述光电探测器包括高速光电探测器和普通光电探测器，所述音频输出电路包括喇叭以及与喇叭连接的驱动电路。

有益效果：

(1)本系统的运行，使得游客在电子导游接收端通过耳机就可以接收到讲解信息，讲解时刻跟随着游客游览路径，不需要游客进行操作，更加人性化。

(2)本系统可以实现快速寻找展品，并且在展品缺少文字说明介绍时,可以获取更多展品的相关信息，增加了获取信息的自由度和全面性。

(3)将无线电通信电子导游更换为可见光通信电子导游，距离较近的情况下，可见光传递信息为视距传输，LED给展品提供照明的同时传递信息，将光源限制在一定区域内，减少了不同信号之间的干扰，提高了用户的使用体验。

附图说明

图1是本实用新型原理图；

图2是本实用新型可见光发射装置部分示意图；

图3是本实用新型可见光接收装置部分示意图；

图4是本实用新型光源布局示意图；

图5是本实用新型LED驱动电路电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

具体实施例1

如图1所示，一种LED可见光通信电子导游系统，系统包括发射音频信号模块和与其信号连接的接收音频信号模块，

发射音频信号模块包括音频信号输入单元和可见光发射装置，所述可见光发射装置包括至少两个的LED光源和发射驱动电路，用于将电信号转换成光通信环境下的光信号并且输出，发射驱动电路包括直流驱动电路和信号功率放大电路，直流驱动电路包括有直流驱动器，信号功率放大电路包括有射随放大器，用于对调制后的信号进行功率放大。

接收音频信号模块包括可见光接收装置、音频输出电路电路单元和音频信号输出单元，可见光接收装置包括光电转换电路、集中器、滤光片、至少两个的光电探测器，光电转换电路包括光电探测器和接收所述光电探测器输出信号的脉冲放大器，光电探测器包括高速光电探测器和普通光电探测器，用于接收可见光通信信号并转换成电信号输出；还包括有放大器，用于将所述光电转换电路输出的信号放大后输出，音频信号输出单元包括喇叭以及与喇叭连接的驱动电路。

如图2，在本发射端，通过调制模块对基带信号进行编码调制得到调制信号，由于调制信号非常微弱不足以驱动LED驱动板，所以将其和偏置电流共同加载到LED驱动板上，使LED发出人肉眼觉察不出来的高速调制的光信号完成信息的发射工作。

本实施例中，音频信号可以通过智能手机、电脑、MP3音乐播放器灯电子设备输入，其向可见光发射装置发出音频信号，该音频信号为数字信号，并且该电子导游系统的接收端设置了可见光通信信号的接收器，通过接收器可以接收通过可见光作为载体的音频信号，再经过光电转换处理后形成音频并驱动喇叭播放。

这样游客在电子导游接收端通过耳机就可以接收到讲解信息，讲解时刻跟随着游客游览路径，不需要游客进行操作，更加人性化，由于在每个类型的展品上方设置有能发射音频信号的LED光源，所以增加了获取信息的自由度和全面性。

具体实施例2

在实施例1的基础上，LED光源为白光LED所述LED光源为直流光源，所述发射端各LED光源之间采用并联方式，滤光片为蓝光滤光片。

如图3所示，在接收端，光信号首先通过一个聚光透镜和光滤波片光信号进行汇聚和滤波，提高光信号的质量，同时减少一部分噪声。光探测器对初步处理后的光信号进行光电转换，通过信号放大器和信号解调模块电路对电信号进行处理，最终将信息传送到耳机完成信号的接收。

如图4所示，为本实施例中一种光源布局，此处以长宽高0.5× 0.5×1.5m的展柜为例，在展柜的顶部四边处，放置与驱动板相连接的LED光源，兼顾展柜照明的同时，可完成向展柜四周发送音频信号的任务。

如图5所示，LED一般在直流电源下工作，因此LED的驱动电路往往是一个AC/DC变换器，在存在直流电源的场合则使用DC/DC变换器。图5是一个简单的LED驱动电路，该电路输入电压为市电，20mA 左右恒流输出，可驱动10只以上小功率LED。图中AC 220V经过桥式整流为直流，经MOS管开关电路降压为65V左右，经恒流输出20mA 电流点亮LED。

在本实施例中，调制电路对直流驱动电路的调制深度为10％左右，由于调制信号的频率非常高，肉眼无法分辨高速的点灭变化，因此不会影响LED光源的发光效果。

具体实施例3

在实施例1的基础上，为了增加到达光电探测器表面的光信号强度，在接收端前端添加菲涅尔透镜集中器，聚光透镜采用的菲涅尔透镜，尽可能地减小了汇聚后光斑的大小，在室内LED可见光通信系统中采用的集光器应该满足尺寸小、汇聚作用好并且能够帮助减小码间干扰和克服多径效应等要求。

虽然在上文中已经参考了一些实施例对本实用新型进行描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效无替换其中的技术点，尤其是，只要不存在技术冲突，本实用新型所纰漏的各种实施例中的各项特征均可通过任一方式结合起来使用，在本实用新型中未对这些组合的情况进行穷举描述，仅仅是处于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而且包括落入权利要求。