LED除了照明 還能做啥?
摘要: 除了照明優(yōu)勢外,LED還具備響應(yīng)時間短和高速調(diào)制等特性。白光LED高速調(diào)制所引起的光閃爍不容易被人眼察覺,可以在照明同時提供數(shù)據(jù)通信的功能。
除了照明優(yōu)勢外,LED還具備響應(yīng)時間短和高速調(diào)制等特性。白光LED高速調(diào)制所引起的光閃爍不容易被人眼察覺,可以在照明同時提供數(shù)據(jù)通信的功能。這種在380~780nm可見光譜段進行數(shù)據(jù)通信的技術(shù)簡稱為可見光通信(VLC)技術(shù)。VLC在中、短距離安全保密通信、高精度準(zhǔn)確定位、交通運輸通信和室內(nèi)導(dǎo)航等領(lǐng)域具有很大潛力,尤其是可以替代射頻(RF)解決“最后1m”的問題。
和無線電波相比,可見光通信有很多優(yōu)勢:1)信息量在以摩爾法則發(fā)展,無線電頻譜很多頻段已被占用,VLC利用的是高于3THz且尚屬于空白頻譜的可見光頻譜,不受使用許可證限制;2)可見光不能穿透建筑墻,相互鄰近封閉單元中VLC信號不會相互干擾,安全性高,保密性好;3)可見光收發(fā)器件設(shè)備簡單,價格低廉;4)可見光波長屬于亞微米級,在準(zhǔn)確方向定位上具有明顯優(yōu)勢;5)VLC能夠替代無線電在某些電磁干擾敏感的特定場合(如飛機、醫(yī)院、核電站或者石油鉆探等)中的應(yīng)用。
1、室內(nèi)定位
室內(nèi)定位系統(tǒng)采用的RF、藍(lán)牙以及超聲等方式存在系統(tǒng)穩(wěn)定性不高、響應(yīng)時間長、電磁干擾大、精度和準(zhǔn)確度較低等問題。VLC不受電磁干擾,可以通過室內(nèi)固定光源實現(xiàn)快速準(zhǔn)確定位和導(dǎo)航。未來的大商場、地下購物中心等地方可以通過基于VLC的智能行人自動支持系統(tǒng)的目標(biāo)定位和引導(dǎo),減少由于顧客找不到商品具體位置而帶來的損失。類似的應(yīng)用可拓展到機場、博物館以及其他數(shù)字定位廣播場合。VLC室內(nèi)定位系統(tǒng)根據(jù)需求不同,其定位精度也不同。對于室內(nèi)行人或者智障者導(dǎo)航類的定位,中等精度即可。但對于機器人等定位精度要求會更高。
(1)室內(nèi)行人導(dǎo)航
幫助視覺障礙者識別位置的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng),如下圖所示,LED安裝在天花板上,帶有地磁傳感器的智能手機掛在使用者脖子上,智能手機和耳機相連。手機通過可見光通信接收LED傳來的ID信息,獲取光源方向及定位信息;路徑優(yōu)化后并將結(jié)果傳送到耳機引導(dǎo)行人。測試結(jié)果表明在1~2m范圍內(nèi)測試者能夠準(zhǔn)確定位和導(dǎo)航,并能在-59°~66°的范圍內(nèi)實現(xiàn)方向矯正。

結(jié)合墻上標(biāo)牌面板LED光源開發(fā)的VLC定位導(dǎo)航系統(tǒng):該系統(tǒng)設(shè)計了濾波器以減少背景光的干擾。通過VLC,使用者手機接收標(biāo)牌面板LED傳來的導(dǎo)航信息。導(dǎo)航信息包括標(biāo)牌面板位置信息以及視覺障礙者達到可下載的數(shù)據(jù)信息的最佳光強點。在該系統(tǒng)中導(dǎo)航信號的數(shù)據(jù)傳輸速率為62.5kb/s,而數(shù)據(jù)信息傳輸速率為1Mb/s。測試中,視覺障礙者可通過耳機接收約5m遠(yuǎn)處標(biāo)牌面板上LED光傳來的導(dǎo)航信號,當(dāng)走到距離標(biāo)牌面板約1m遠(yuǎn)時,由于光強度足夠,所以視覺障礙者接收器能自動進行文本信息下載和存儲?! ?/p>

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