[发明专利]一种基于逆反射通信的无源光通信装置

说明书

本发明涉及一种基于逆反射的无源光通信装置，至少包括第一控制模块和第一光学传感器，其中，所述第一控制模块配置为控制所述第一光学传感器吸收能量的第一状态和识别光的第二状态的交替变换。本发明通过第一状态和第二状态的交替变化实现接收光信号的离散化进而不需要模数转换器就能实现光信号的数字化，而且通过第一状态和第二状态的交替变化实现吸收能量和接收光信号两个状态的分离以在增加接收光信号可靠性情况下，不仅能够显著降低能耗，还能够通过第一状态保证能量的供给，从而实现长时间的无源工作。

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，涉及一种基于逆反射的无源光通信装置，可以应用于室内定位技术领域或者室外光通信定位技术领域，还可以应用于停车场管理、反向寻车、门禁管理等涉及物联网的多种技术领域。

背景技术

可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。可见光通信技术相比Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络等基于无线电信号的通信技术来说，具有信号干扰少、防窃听、可用带宽丰富等天然优势。最常见的可见光通信技术基于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的快速开关调制作为信号源的基本单元，通过在室内外配备大型显示屏、照明设备、信号灯和汽车前尾灯来增加信号源的强度和多样性，最后利用光电二极管等光电转换器件接收和解调光信号中承载的信息。基于以上特性和工作原理，可见光通信在基于物联网技术的应用中可以发挥重大作用。但是，在物联网的实际应用中，大部分物联网设备的工作特点是尺寸较小，具备无线通信功能，并且在不需要主动操作的情况下尽可能长时间运行，而且由于万物互联的需求，大部分物联网设备无法案通过有线电缆进行供电。因此，如何通过例如太阳能、热能、动能等外部能源为物联网设备供能，从而保证物联网设备的长期无需更换电池的需求，成为当前需要解决的技术问题。

在基于可见光通信的物联网设备中，光源占据了大部分的功耗，而且可见光通信的高度定向特性需要两个通信终端之间需要精确的相互定向对准(即相互指向对方)。光束越窄(效率越高)，对准的精度就越高。这是实际部署中的障碍。文献[1]Jiangtao Li,AngliLiu,Guobin Shen,Liqun Li,Chao Sun,and Feng Zhao.Retro-vlc:Enabling battery-free duplex visiblelight communication for mobile and iot applications.InProc.ACM HotMobile,2015公开的通过利用光的逆反射来解决这个问题，也就是说，将光沿着入射路径反射回光源。这种逆反射能够自动实现所有光束精确的相互指向，即使是在通信的一端或两端移动的情况下。此外逆反射能够自然地将点光源发射到逆反射材料表面的所有光线汇集到点光源上。逆反射VLC属于反向散射通信范式，因为标签本身不发光，相反它通过逆反射利用通常由外部供电的读写装置发出的光，如照明灯、汽车前照灯或手电筒，因此减少了功耗的需求。

逆反射VLC系统采用普通的逆反射结构，上行可见光通信链路(即从标签到读写装置)采用开关键控(OOK)通信，标签上覆盖有微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)控制的LCD驱动器。例如，公开号为CN104715272B的中国专利文献公开了一种以光为介质的后向反射调制标签及读写器系统，包括标签和读写器，所述标签包含一块用于从读写器所发射的光和环境光中获取能量的薄膜太阳能电池板、用于后向反射的后向反射薄膜、用于对光的反射进行调制的液晶光阀、液晶光阀调制电路、用于接收读写器信号的第一光敏二极管，在所述后向反射薄膜上粘贴液晶光阀。所述读写器包含一个用于发射可见光或红外光的LED、LED驱动和调制电路、微控器、第二光敏二极管。