[发明专利]兼顾照明和通信可靠性的室内LED灯阵列的布置方法

摘要

本发明公开了一种兼顾照明和通信可靠性的室内LED灯阵列的布置方法，包括根据室内的空间参数建立三维空间模型，通过求解待优化的目标函数以对天花板平面上的LED灯阵列的布局位置进行优化，其中所述待优化的目标函数为所设定的接收器平面上的任一点(x,y)的照度E(x,y)和任一点(x,y)的信号误码率BER(x,y)的线性组合。在同时保证接收器平面上的照度要求和可见光通信系统的信号误码率要求的情况下，求解该目标函数使其达到最小值，最终得到LED灯阵列的最优布局优化参数结果。其实现方法较为简单，易于实现。本技术方案解决了现有可见光通信系统无法兼顾室内照度的均匀性需求和室内各个角落的通信可靠性的问题。

主权项

一种兼顾照明和通信可靠性的室内LED灯阵列的布置方法，用于确定可见光通信系统中的LED灯阵列在所述室内的待优化位置参数；所述可见光通信系统还包括接收器，其特征在于，该布置方法包括如下步骤：(1)基于所述可见光通信系统所处室内的空间参数建立三维空间模型，并在所述三维空间模型内的天花板平面上设置若干个所述LED灯阵列；(2)根据所述接收器在所述室内的位置，在所述三维空间模型内设定一个接收器平面，所述接收器平面接收来自所述LED灯阵列的光信号；(3)确定所述光信号在所述接收器平面上任一点(x,y)的照度E(x,y)，并确定在所述接收器平面上所述照度的平均值具体包括如下步骤：(31)确定各个所述LED灯阵列的规模和中心发光强度、以及所述LED灯阵列中各个LED光源的半出射角；(32)依照公式I(φ)＝I(0)cosm(φ)确定每个LED光源的发光强度；其中，I(0)是LED灯阵列的中心发光强度、φ是光源到接收端的出射角、m是基于LED光源的半出射角计算得出的兰伯特发射序数；(33)依照公式得出所述接收器平面上任一点(x，y)上的照度；其中，d为LED光源到所述接收器平面上的任一点(x，y)的直线距离、为接收器的入射角；(34)基于所述接收器平面上每一点(x，y)上的照度，以确定在所述接收器平面上所述照度的平均值(4)根据所述可见光通信系统的信噪比确定所述光信号在所述接收器平面上的任一点(x,y)的信号误码率BER(x,y)；具体包括如下步骤：(41)根据接收器平面上各个点(x,y)上的接收器接收到的光信号总功率和总噪声功率确定所述可见光通信系统的信噪比；(42)依照公式BER＝Q(SNR)计算得到所述光信号在所述接收器平面上的信号其中，(x0,y0)为设置为基准位置的LED灯阵列的待优化位置参数、S为接收器平面的总面积、a和b分别为两个预设的常系数；(6)以所述照度的取值范围和在所述接收器平面上所述照度的标准差与所述信号误码率的平均值的比值的取值范围为约束条件求解所述目标函数F，以确定各个所述LED灯阵列的所述待优化位置参数；具体包括如下步骤：(61)以所述照度的取值范围和在所述接收器平面上所述照度的标准差与所述信号误码率的平均值的比值的取值范围为约束条件，求解使所述目标函数达到最小值时，所对应的(x0,y0)作为所述基准位置的LED灯阵列的待优化位置参数；(62)根据所述基准位置的LED灯阵列的待优化位置参数与其他各个LED灯阵列的待优化位置参数之间的坐标关系，以确定其他各个LED灯阵列的待优化位置参数。