CN105429703A - 基于可见光通信的移动终端交互的***及方法 - Google Patents

基于可见光通信的移动终端交互的***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于可见光通信的移动终端交互的***及方法，涉及可见光通信应用领域。该***包括发送端和接收端，发送端、接收端均包括LED灯和摄像头，发送端、接收端均打开LED灯，对向近距离放置；在发送端，待发送数据首先经过信道编码，再使用特定的调制格式进行调制，然后将信息调制到LED灯上，发出闪烁的可见光；接收端通过摄像头拍摄发送端的LED灯闪烁，经过解调解码获得信息；发送端与接收端遵循相同的数据编码规则和传输协议，通过协议实现双向传输，当反向传输时发送端与接收端对调，重复上述过程。本发明将LED灯和摄像头作为收发硬件，将信息加载到LED灯发出的可见光上，能实现近距离双向连续的传输。

Description

基于可见光通信的移动终端交互的***及方法
技术领域
本发明涉及可见光通信应用领域，具体是涉及一种基于可见光通信的移动终端交互的***及方法。
背景技术
移动终端是指可以在移动中使用的计算机设备，广义的讲包括手机、笔记本、平板电脑等，但是大部分情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机以及平板电脑。随着网络和技术朝着越来越宽带化的方向的发展，移动通信产业将走向真正的移动信息时代。另一方面，随着集成电路技术的飞速发展，移动终端的处理能力已经拥有了强大的处理能力，移动终端正在从简单的通话工具变为一个综合信息处理平台，这也给移动终端带来了更加宽广的发展空间。
移动终端经常用于近距离的消息传递，例如：手机(尤其是现在的智能手机)已经广泛应用于支付、交换名片、读取网址链接等，手机通常通过读取条形码、二维码获取消息，也可使用声波传递消息。已有的近距离通信方式多利用手机的摄像头、扬声器、话筒等硬件，可在近距离(10cm～1m)读取一段较短(通常长度<1k)的字符串。但是只能实现单向传递信息，接收端的手机能获取图片或声音，却不能反向传输实现信息交互；并且，这种近距离通信方式的传送速率和传递信息的长度都比较受限，限制了移动终端的应用场景。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于可见光通信的移动终端交互的***及方法，将移动终端的LED灯和摄像头作为收发硬件，将信息加载到LED灯发出的可见光上，实现近距离双向连续的传输。
本发明提供一种基于可见光通信的移动终端交互的***，包括发送端和接收端，所述发送端、接收端均包括LED灯和摄像头，发送端和接收端均具有一定的信息处理能力：根据待调制信息控制LED灯的明灭闪烁，对接收光进行解调解码得到信息，摄像头每秒拍摄的帧数决定了数据的最大接收速率；
发送端、接收端均打开LED灯，对向近距离放置，发送端、接收端之间无光线遮拦且相对固定，利于摄像头拍摄对端的LED灯发光状态；
在发送端，待发送数据首先经过信道编码，再使用特定的调制格式进行调制，然后将信息调制到LED灯上，发出闪烁的可见光；
在接收端，摄像头的图像传感器记录下发送端LED灯的闪烁变化，根据采样原理判决数据0/1，再根据约定的调制格式进行解调，最后进行信道解码得到数据，其中传输的调制格式、信道编码、上层的协议处理过程由用户自己定义；
发送端与接收端遵循相同的数据编码规则和传输协议，通过协议实现双向传输，当反向传输时发送端与接收端对调，重复上述过程。
在上述技术方案的基础上，所述摄像头每秒拍摄的帧数是数据最大接收速率的2倍以上。
在上述技术方案的基础上，所述摄像头根据固定帧速拍摄图像，观察LED的明灭变化，并判决为1或者0。
在上述技术方案的基础上，所述摄像头通过变焦，调整LED灯在图像中的位置大小，以实现稳定的拍摄和识别。
在上述技术方案的基础上，所述移动终端包括手机、笔记本、平板电脑。
本发明还提供一种基于可见光通信的移动终端交互的方法，包括以下步骤：
发送端、接收端均包括LED灯和摄像头，发送端和接收端均具有一定的信息处理能力：根据待调制信息控制LED灯的明灭闪烁，对接收光进行解调解码得到信息，摄像头每秒拍摄的帧数决定了数据的最大接收速率；
发送端、接收端均打开LED灯，且对向近距离放置，发送端、接收端之间无光线遮拦且相对固定，利于摄像头拍摄对端的LED灯发光状态；
在发送端，待发送数据首先经过信道编码，再使用特定的调制格式进行调制，然后将信息调制到LED灯上，发出闪烁的可见光；
在接收端，摄像头的图像传感器记录下发送端LED灯的闪烁变化，根据采样原理判决数据0/1，再根据约定的调制格式进行解调，最后进行信道解码得到数据，其中传输的调制格式、信道编码、上层的协议处理过程由用户自己定义；
发送端与接收端遵循相同的数据编码规则和传输协议，通过协议实现双向传输，当反向传输时发送端与接收端对调，重复上述过程。
在上述技术方案的基础上，所述摄像头每秒拍摄的帧数是数据最大接收速率的2倍以上。
在上述技术方案的基础上，所述摄像头根据固定帧速拍摄图像，观察LED的明灭变化，并判决为1或者0。
在上述技术方案的基础上，所述摄像头通过变焦，调整LED灯在图像中的位置大小，以实现稳定的拍摄和识别。
在上述技术方案的基础上，所述移动终端包括手机、笔记本、平板电脑。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)被称为***照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，已被广泛用于指示和照明。在手机等消费电子产品上，LED通常被用于补光和照明，已成为必备的手机配置。由于LED具有良好的调制特性，用作光源的同时可加载信号实现无线光通信，因此可以用于实现一系列的扩展通信应用。本发明在现有移动终端的硬件和处理能力的基础上，提出一种新的基于可见光通信的交互方式，将移动终端的LED灯和摄像头(或其余的图像感应器)作为收发硬件，将信息加载到LED灯发出的可见光上，移动终端进行信息收发和算法处理，实现移动终端之间的信息近距离、双向、高速、连续传输，不仅便于携带，而且硬件成本极低，可见光通信可控制光信号发送的方向，从而具有很高的保密性，具有较大的实用价值。
附图说明
图1为本发明实施例中基于可见光通信的移动终端交互的示意图；
图2为本发明实施例中基于可见光通信的数据发送与接收的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明实施例提供一种基于可见光通信的移动终端交互的***，包括发送端和接收端，发送端、接收端均包括LED灯和摄像头。发送端和接收端均具有一定的信息处理能力，可根据待调制信息控制LED灯的明灭闪烁，也可对接收光进行解调解码得到信息，摄像头每秒拍摄的帧数决定了数据的最大接收速率。
本发明实施例提供一种基于可见光通信的移动终端交互的方法，包括以下步骤：
发送端、接收端均打开LED灯，且对向近距离放置，发送端、接收端之间无光线遮拦且相对固定，利于摄像头拍摄对端的LED灯发光状态；
在发送端，待发送数据首先经过信道编码，再使用特定的调制格式进行调制，然后将信息调制到LED灯上，发出闪烁的可见光；
在接收端，摄像头的图像传感器记录下发送端LED灯的闪烁变化，根据采样原理判决数据0/1，再根据约定的调制格式进行解调，最后进行信道解码得到数据，其中传输的调制格式、信道编码、上层的协议处理过程由用户自己定义；
发送端与接收端遵循相同的数据编码规则和传输协议，通过协议实现双向传输，当反向传输时发送端与接收端对调，重复上述过程。
移动终端包括手机、笔记本、平板电脑等。下面以手机为例进行详细说明。
参见图1所示，手机的LED灯和摄像头都位于手机背面，两个手机背面对向近距离放置时，两手机间无光线遮拦且相对固定，手机的摄像头能拍摄对向手机的LED灯发光状态。手机可通过摄像头变焦，调整LED灯在图像中的位置大小，以实现稳定的拍摄和识别。
本发明实施例的原理如下：
将移动终端的LED灯和摄像头作为收发硬件，将信息加载到LED灯发出的可见光上，实现近距离双向连续的传输。
参见图2所示，在发送端，待发送数据首先经过信道编码，为避免误码，需选择合适的信道编码，例如CRC、RS码；再使用特定的调制格式进行调制，例如：OOK(On-OffKeying，开关键控)调制格式；然后驱动LED灯发出可见光。在接收端，摄像头的图像传感器记录下LED灯的闪烁变化，根据采样原理判决数据0/1，再根据约定的调制格式进行解调，最后进行信道解码得到数据，其中传输的调制格式、信道编码、上层的协议处理过程由用户自己定义。
根据人眼能否察觉闪烁，LED灯可以采用较低频率(如50Hz)闪烁或较高频率闪烁(如200Hz)，移动终端的摄像头根据固定帧速拍摄图像，观察LED的明灭变化并判决为1或者0。根据采样原理，移动终端的摄像头每秒拍摄的帧数是数据最大接收速率的2倍以上。
为减少LED灯光反射对接收端的影响，可通过调整发送距离和角度，控制光的反射。在对速率没有高要求的场合，可使用单工传输，即发送端的LED灯发送时，接收端的LED灯关闭。
为提高通信的保密性，还可通过协议建立可靠连接，或进行遮光处理。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于可见光通信的移动终端交互的***，包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端、接收端均包括LED灯和摄像头，发送端和接收端均具有一定的信息处理能力：根据待调制信息控制LED灯的明灭闪烁，对接收光进行解调解码得到信息，摄像头每秒拍摄的帧数决定了数据的最大接收速率；
发送端、接收端均打开LED灯，对向近距离放置，发送端、接收端之间无光线遮拦且相对固定，利于摄像头拍摄对端的LED灯发光状态；
在发送端，待发送数据首先经过信道编码，再使用特定的调制格式进行调制，然后将信息调制到LED灯上，发出闪烁的可见光；
在接收端，摄像头的图像传感器记录下发送端LED灯的闪烁变化，根据采样原理判决数据0/1，再根据约定的调制格式进行解调，最后进行信道解码得到数据，其中传输的调制格式、信道编码、上层的协议处理过程由用户自己定义；
发送端与接收端遵循相同的数据编码规则和传输协议，通过协议实现双向传输，当反向传输时发送端与接收端对调，重复上述过程。
2.如权利要求1所述的基于可见光通信的移动终端交互的***，其特征在于：所述摄像头每秒拍摄的帧数是数据最大接收速率的2倍以上。
3.如权利要求1所述的基于可见光通信的移动终端交互的***，其特征在于：所述摄像头根据固定帧速拍摄图像，观察LED的明灭变化，并判决为1或者0。
4.如权利要求1所述的基于可见光通信的移动终端交互的***，其特征在于：所述摄像头通过变焦，调整LED灯在图像中的位置大小，以实现稳定的拍摄和识别。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基于可见光通信的移动终端交互的***，其特征在于：所述移动终端包括手机、笔记本、平板电脑。
6.一种基于可见光通信的移动终端交互的方法，其特征在于，包括以下步骤：
发送端、接收端均包括LED灯和摄像头，发送端和接收端均具有一定的信息处理能力：根据待调制信息控制LED灯的明灭闪烁，对接收光进行解调解码得到信息，摄像头每秒拍摄的帧数决定了数据的最大接收速率；
发送端、接收端均打开LED灯，且对向近距离放置，发送端、接收端之间无光线遮拦且相对固定，利于摄像头拍摄对端的LED灯发光状态；
在发送端，待发送数据首先经过信道编码，再使用特定的调制格式进行调制，然后将信息调制到LED灯上，发出闪烁的可见光；
在接收端，摄像头的图像传感器记录下发送端LED灯的闪烁变化，根据采样原理判决数据0/1，再根据约定的调制格式进行解调，最后进行信道解码得到数据，其中传输的调制格式、信道编码、上层的协议处理过程由用户自己定义；
发送端与接收端遵循相同的数据编码规则和传输协议，通过协议实现双向传输，当反向传输时发送端与接收端对调，重复上述过程。
7.如权利要求6所述的基于可见光通信的移动终端交互的方法，其特征在于：所述摄像头每秒拍摄的帧数是数据最大接收速率的2倍以上。
8.如权利要求6所述的基于可见光通信的移动终端交互的方法，其特征在于：所述摄像头根据固定帧速拍摄图像，观察LED的明灭变化，并判决为1或者0。
9.如权利要求6所述的基于可见光通信的移动终端交互的方法，其特征在于：所述摄像头通过变焦，调整LED灯在图像中的位置大小，以实现稳定的拍摄和识别。
10.如权利要求6至9中任一项所述的基于可见光通信的移动终端交互的方法，其特征在于：所述移动终端包括手机、笔记本、平板电脑。
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