用于船舶的可見光通信裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于船舶的可見光通信裝置，包括：用于發(fā)出光信號的發(fā)送模塊和用于接收光信號的接收模塊；所述發(fā)送模塊包括：多個(gè)發(fā)出光信號的發(fā)光二極管LED；所述LED中設(shè)有用于降低所述LED的半功率角的第一透鏡；所述接收模塊包括：用于接收光信號的光電探測器和用于匯聚平行光的第二透鏡；所述第二透鏡位于所述光電探測器的前端。上述裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在船舶之間的可見光通信，且能夠提高船舶間通信的可靠性。
【專利說明】用于船舶的可見光通信裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光通信技術(shù)，尤其涉及一種用于船舶的可見光通信裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 可見光是電磁波譜中人眼可W感知的部分，一般指波長在400到700納米之間的 光，利用該個(gè)帶寬范圍內(nèi)的光進(jìn)行通信的技術(shù)即為可見光通信技術(shù)。近年來，發(fā)出可見光的 發(fā)光二極管（Li曲tEmittingDiode,簡稱LED)的性能不斷提高，使LED具有效率高、光通 量大、帶寬窄、壽命長、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，該些優(yōu)點(diǎn)使基于LED的可見光通信成為可能。
[0003] LED的可見光通信是WL邸作為光源，W光電轉(zhuǎn)換器件或者光學(xué)成像器件作為光 電探測器，W大氣為傳輸媒質(zhì)，將發(fā)送信號調(diào)制在L邸發(fā)出的可見光上進(jìn)行通信的無線光 通信技術(shù)。該種通信技術(shù)有通信安全性高、無需無線電頻譜認(rèn)證、無電磁干擾、信道帶寬大、 傳輸速率高。
[0004] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)用于室外的可見光通信系統(tǒng)，如圖1所示，圖1中可見 光通信系統(tǒng)包括：發(fā)送模塊和接收模塊；所述發(fā)送模塊包括編碼單元、L邸驅(qū)動單元和LED; 所述接收模塊包括：光電探測器、前置放大器、濾波單元、數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、解碼單元。
[0005] 發(fā)送模塊把發(fā)送信息轉(zhuǎn)換成高低變化的電流，L邸驅(qū)動單元驅(qū)動電流流過LED,調(diào) 制LED出射光的功率，L邸發(fā)出攜帶發(fā)送信息的可見光。
[0006] 接收模塊的光電探測器把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，前置放大器對電信號進(jìn)行低噪聲 放大，并經(jīng)過濾波單元濾除電域噪聲，數(shù)據(jù)恢復(fù)單元從濾除電域噪聲的濾波單元中恢復(fù)出 數(shù)字信號，數(shù)字信號通過解碼單元得到發(fā)送信息。
[0007] 然而，應(yīng)用于室外遠(yuǎn)距離的可見光通信系統(tǒng)，一方面隨著距離的增長其性能會下 降，并且可見光通信系統(tǒng)內(nèi)部采用的濾波、匯聚、禪合器件會帶來部分光學(xué)損耗；另一方面， 可見光通信系統(tǒng)還會受到外部天氣條件因素，如雨、雪、霧衰減的影響。
[0008] 若將上述可見光通信系統(tǒng)應(yīng)用于船舶之間進(jìn)行通信，其缺陷包括：船間通信距離 遠(yuǎn)，信號衰減大，通信傳輸媒質(zhì)中的瑞流影響明顯，嚴(yán)重影響船舶檢可見光通信的高速穩(wěn)定 傳輸。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0009] 本實(shí)用新型提供一種用于船舶的可見光通信裝置，實(shí)現(xiàn)在船舶之間進(jìn)行通信，且 提高船舶間通信的可靠性和穩(wěn)定性。
[0010] 本實(shí)用新型的用于船舶的可見光通信裝置，包括：
[0011] 用于發(fā)出光信號的發(fā)送模塊和用于接收光信號的接收模塊；
[0012] 所述發(fā)送模塊包括；多個(gè)發(fā)出光信號的LED;所述L邸中設(shè)有用于降低所述L邸的 半功率角的第一透鏡；
[0013] 所述接收模塊包括；用于接收光信號的光電探測器和用于匯聚平行光的第二透 鏡；所述第二透鏡位于所述光電探測器的前端。
[0014] 可選地，所述第二透鏡為菲涅爾透鏡。
[0015] 可選地，所述光電探測器與所述第二透鏡之間設(shè)有用于透過紅色光的第一濾光 片、用于透過綠色光的第二濾光片、用于透過藍(lán)色光的第H濾光片中的一種或多種。
[0016] 可選地，所述光電探測器的外圍嵌套有不透光套筒。
[0017] 可選地，所述L邸和所述光電探測器間隔分布在同一信號燈上。
[0018] 可選地，所述多個(gè)發(fā)出光信號的L邸包括：
[0019] 發(fā)出藍(lán)色光信號的LED,發(fā)出紅色光信號的LED,發(fā)出綠色光信號的LED。
[0020] 可選地，所述發(fā)送模塊采用半雙工工作方式，所述接收模塊采用半雙工工作方式。
[0021] 可選地，所述發(fā)送模塊的編碼方式為下述編碼方式中的一種：
[0022] 紅外編碼方式、脈沖位置調(diào)制（PulsePositionMo化lation，簡稱PPM)編碼方 式、莫爾斯編碼方式。
[0023] 可選地，所述發(fā)送模塊還包括：
[0024] 第一上位機(jī)、第一電平轉(zhuǎn)換單元、第一單片機(jī)、編碼單元、所述LED的驅(qū)動單元；
[00巧]所述第一上位機(jī)的輸出端與所述第一電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，所述第一電平 轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第一單片機(jī)的輸入端，所述第一單片機(jī)的輸出端連接所述編碼 單元的輸入端，所述編碼單元的輸出端連接所述L邸的驅(qū)動單元的輸入端，所述L邸的驅(qū)動 單元驅(qū)動所述多個(gè)發(fā)出光信號的L邸發(fā)出可見光。
[0026] 可選地，所述接收模塊還包括：
[0027] 連接所述光電探測器的前置放大器、求和濾波單元、數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、解碼單元、第 二單片機(jī)、第二電平轉(zhuǎn)換單元和第二上位機(jī)；
[0028] 所述前置放大器的輸入端連接所述光電探測器，所述前置放大器的輸出端連接所 述求和濾波單元的輸入端，所述求和濾波單元的輸出端連接所述數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的輸入端， 所述數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的輸出端連接所述解碼單元的輸入端，所述解碼單元的輸出端連接所述 第二單片機(jī)的輸入端，所述第二單片機(jī)的輸出端連接所述第二電平轉(zhuǎn)換單元的輸入單元的 輸入端，所述第二電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第二上位機(jī)的輸入端。
[0029] 由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的用于船舶的可見光通信裝置，通過在發(fā)送模 塊的LED中嵌設(shè)降低L邸半功率角的第一透鏡，在接收模塊的光電探測器的前端設(shè)置用于 匯聚平行光的第二透鏡，可使得可見光通信裝置應(yīng)用于船舶之間，實(shí)現(xiàn)了船舶之間的可見 光通信，且能夠提高船舶間通信的可靠性和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)用于室外的可見光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的可見光通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3A為本實(shí)用新型中LED和第二透鏡間隔分布的示意圖；
[0033] 圖3B為本實(shí)用新型中一個(gè)LED的一組第一透鏡的分布示意圖；
[0034] 圖4A為本實(shí)用新型中發(fā)送模塊的LED的相對福射功率譜的示意圖；
[00巧]圖4B為本實(shí)用新型中接收模塊的一個(gè)濾光片透過率頻譜的示意圖；
[0036] 圖5為多種數(shù)字調(diào)制方式性能比較示意圖；
[0037] 圖6為本實(shí)用新型的可見光通信裝置的發(fā)送模塊的示意圖；
[0038]圖7為本實(shí)用新型的可見光通信裝置的接收模塊的示意圖；
[0039] 圖8為本實(shí)用新型的可見光通信裝置的接收模塊輸出的信號示意圖；
[0040]圖9為本實(shí)用新型的可見光通信裝置的接收模塊的信息顯示的示意圖；
[0041] 圖10為現(xiàn)有技術(shù)中可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射接收示意圖；
[0042]圖11為現(xiàn)有技術(shù)中可見光通信系統(tǒng)中發(fā)送模塊和接收模塊之間的距離引起的損 耗的示意圖；
[0043]圖12為現(xiàn)有技術(shù)中可見光通信系統(tǒng)的半功率角引起的增益的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 圖2示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的可見光通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所 示，本實(shí)施例的可見光通信裝置包括：用于發(fā)出光信號的發(fā)送模塊和用于接收光信號的接 收模塊；
[0045] 在本實(shí)施例中，發(fā)送模塊包括；多個(gè)發(fā)出光信號的LED;所述LED中設(shè)有用于降低 所述LED的半功率角的第一透鏡；
[0046] 所述接收模塊包括；用于接收光信號的光電探測器；所述光電探測器的前端設(shè)有 用于匯聚平行光的第二透鏡。
[0047] 在本實(shí)施例中，第一透鏡可將LED的半功率角降低到30W內(nèi)，且第一透鏡和LED 芯片連接，可將L邸發(fā)出的可見光轉(zhuǎn)換為平行光，如圖2所示。
[0048]另外，在實(shí)際應(yīng)用中，可將L邸和所述光電探測器間隔分布在同一信號燈上，為 此，在光電探測器的外圍嵌套有不透光套筒。由此，可W防止發(fā)送模塊中的L邸對光電探測 器造成的近端串?dāng)_。為了進(jìn)一步防止近端串?dāng)_，L邸和光電探測器可在信號燈上穿插分布/ 間隔分布，如圖3A所示。
[0049] 應(yīng)說明的是，前述發(fā)送模塊中多個(gè)發(fā)出光信號的L邸可包括；發(fā)出藍(lán)色光信號的 LED(對應(yīng)圖3A中的藍(lán)色LED)，發(fā)出紅色光信號的LED(對應(yīng)圖3A中的紅色LED)，發(fā)出綠色 光信號的LED(對應(yīng)圖3A中的綠色LED)。特別地，本實(shí)施例中位于信號燈上的L邸可為發(fā) 出單色光信號的LED。也就是說，LED的驅(qū)動單元控制LED發(fā)出單色光。
[0050] 此外，由于LED和光電探測器位于同一個(gè)信號燈上，為了防止前述的近端串化可 使發(fā)送模塊采用半雙工工作方式，所述接收模塊采用半雙工工作方式。另外，需要說明的 是，在圖3A中顯示有了綠色接收透鏡、藍(lán)色接收透鏡、紅色接收透鏡，在實(shí)際應(yīng)用中，該H 個(gè)接收透鏡均為菲涅爾透鏡。其中，綠色接收透鏡表示的含義為：第一，該綠色接收透鏡后 面的濾光片（如下所述的第二濾光片）用于透過綠色光；第二，由于接收透鏡旁邊設(shè)置的是 發(fā)出紅色光的L邸和發(fā)出藍(lán)色光的LED(如圖3A所示），為較好的防止近端串?dāng)_，該處區(qū)域 的接收透鏡可用于接收綠色光。為此，在圖3中左上角區(qū)域設(shè)置為綠色接收透鏡。
[0051] 相應(yīng)地，藍(lán)色接收透鏡表示的含義為；第一，該藍(lán)色接收透鏡后面的濾光片（如下 所述的第H濾光片）用于透過藍(lán)色光；第二，由于接收透鏡旁邊設(shè)置的是發(fā)出紅色光的LED 和發(fā)出綠色光的LED(如圖3A所示），為較好的防止近端串?dāng)_，該處區(qū)域的接收透鏡可用于 接收藍(lán)色光；為此，在圖3中右上角區(qū)域設(shè)置為藍(lán)色接收透鏡。
[0052] 紅色接收透鏡表示的含義；第一，該紅色接收透鏡后面的濾光片（如下所述的第 一濾光片）用于透過紅色光；第二，由于接收透鏡旁邊設(shè)置的是發(fā)出藍(lán)色光的L邸和發(fā)出綠 色光的LED(如圖3A所示），為較好的防止近端串?dāng)_，該處區(qū)域的接收透鏡可用于接收紅色 光。為此，在圖3中下方區(qū)域設(shè)置為紅色接收透鏡。
[0053] 前述的L邸可為紅綠藍(lán)H色LED。H色L邸要比單色L邸在通信信道中的抗瑞流 方面性能更好。該樣用H色L邸通信可W減弱信道中瑞流對信號的影響，提高信噪比，增加 高速通信的可靠性。同時(shí)，單色L邸與白光L邸相比具有更窄的頻帶，可W進(jìn)一步通過光學(xué) 濾波濾除背景光噪聲，提高信噪比。
[0054]LED的選型主要從電光轉(zhuǎn)換效率、最大直流電流、封裝類型等角度來考慮。H色 L邸的封裝一共有兩種形式，第一種是多芯片LED,另外一種是單芯片LED。該兩種封裝LED 的數(shù)據(jù)手冊會給出光通量大小，一般不會給出出射光光功率。L邸作為可見光通信的光源， 重點(diǎn)考慮LED的輸出功率。光通量和光功率有如下關(guān)系：
[005引 - 683/mII-V{/i)P{/i)d/i /1
[0056] 為光通量，V(A)為視覺函數(shù)，P(A)為功率譜密度?？紤]到H色L邸中單色 光的光譜寬度不大于20nm，所W假定每種單色光的V(A)為一個(gè)常數(shù)值。下面通過表一的 對比說明單芯片的LED比多芯片的LED的性能高，如下表中單芯片的LED的光功率高。表 一中是W紅色L邸為例進(jìn)行說明。
[0057]表一：
[0058] 封裝類出射通量光功率最大直流最大脈沖 型號效率 型蟲（虹）（mW)___電流（A)電流（A) CreeMC-E 多想片 30.6 139.57 18.99% 0.7 0.7 OsramLE RTDUW 多忠片 45 205.25 11.73% 1 1.5 S2W_______ Cree XP-E2 單想片 108 490.60 29.巧％ 1 1 Osram 單詰片 73.5 614.巧 37 38 1 2 LH CP7P-2T3T-1
[0059] 經(jīng)過比較表一中的數(shù)值發(fā)現(xiàn)單芯片LED電光轉(zhuǎn)換效率更高，在一定電功率情況 下，能輸出更大的光功率即輸出功率，從而提高了發(fā)送信號的輸出功率，增加通信可靠性。 所W本實(shí)施例的圖3中的H色LED中每一L邸可采用單芯片封裝實(shí)現(xiàn)。
[0060] 可理解的是，前述發(fā)送模塊中每一顆L邸配有一組第一透鏡，第一透鏡用于減小 L邸的半功率角，加大特定方向光強(qiáng)。第一透鏡減少了由于L邸半功率角大引起的損耗。一 組第一透鏡可如圖3B所示。
[0061] 在本實(shí)施例中，一組第一透鏡可包括四片子透鏡，所有的子透鏡都位于L邸芯片 的前端，且所有的子透鏡的中也必須與L邸芯片的L邸保持在一條直線上。四片子透鏡中 最大的子透鏡的直徑可為35毫米，且最大的子透鏡距離L邸芯片的L邸燈的距離可為45 毫米。
[0062] 優(yōu)選地，前述光電探測器前端的第二透鏡可為菲涅爾透鏡。當(dāng)前，常規(guī)透鏡無法較 好的滿足接收模塊的需求，相對比常規(guī)透鏡，菲涅爾透鏡具有厚度更薄、焦距更小的優(yōu)勢。
[0063] 另外，菲涅爾透鏡可W保證較小的聚焦比，W及菲涅爾透鏡的制作材料來源豐 富，成本低廉。通常，菲涅爾透鏡采用聚甲基丙帰酸甲醋（PolymethylMethac巧late,簡稱 PMMA)材料制備。
[0064] 在本實(shí)施例中，前述的接收模塊中，光電探測器與所述第二透鏡之間設(shè)有用于濾 除背景光的帶通濾光片。該處的背景光是相對于透過光來說的，例如，透過光為紅色光，貝U 除紅色光之外的所有其他顏色光均為背景光。由于前述的L邸發(fā)出的光為單色光，為此，本 實(shí)施例中光電探測器與所述第二透鏡之間設(shè)有用于透過紅色光的第一濾光片、用于透過綠 色光的第二濾光片、用于透過藍(lán)色光的第H濾光片中的一種或多種。
[0065] 也就是說，在每一個(gè)菲涅爾透鏡后面可安裝一個(gè)帶通濾光片，該帶通濾光片的通 帶和阻帶的頻譜特性與發(fā)送模塊中LED的發(fā)光頻譜對應(yīng)。
[0066] 本實(shí)施例中的每個(gè)帶通濾光片只能透過一種顏色的信號光，阻止其他頻率的光透 過。帶通濾光片保證透過光信號，濾除背景光噪聲。由于圖3A中示出可發(fā)出H種顏色光的 LED,故本實(shí)施例中的帶通濾光片可為分別透過紅色光的第一濾光片、透過藍(lán)色光的第H濾 光片、透過綠色光的第二濾光片。
[0067] 發(fā)送模塊的L邸相對福射功率譜和接收模塊中帶通濾光片透過率頻譜如圖4A和 圖4B所示。其中，圖4A中的虛線表示標(biāo)準(zhǔn)人眼的視覺曲線，圖4A中的實(shí)線表示圖3A中紅 色LED的相對福射功率頻譜曲線。圖4B中的實(shí)線表示帶通濾光片透過率的頻譜曲線。
[0068] 在一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述發(fā)送模塊的編碼方式可為紅外編碼方式、PPM編碼 方式或莫爾斯編碼方式等。本實(shí)施例中優(yōu)選使用紅外編碼方式。
[0069] 進(jìn)一步地，無線光通信中常用的數(shù)字調(diào)制主要有；00K調(diào)制、脈沖位置調(diào)制（PPM)、 脈沖幅度調(diào)制（Pulse Ampli1:ude Modulation,簡稱PAM)、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Wi化h Mcxlulation，簡稱PDM)和副載波調(diào)制等。副載波調(diào)制又分為單載波調(diào)制和多載波調(diào)制。 常見的單載波調(diào)制有：頻移鍵控（化equency-shift keying,簡稱FSK)調(diào)制、相移鍵控 (phase-shift keying,簡稱PSK)調(diào)制等，常見的多載波調(diào)制有正交頻分復(fù)用（Orthogonal Rrequen巧Division Multiplexing,簡稱（FDM)技術(shù)等。
[0070] 圖5示出了前述的調(diào)制方式的性能的示意圖。其中圖5是W 00K調(diào)制方式達(dá)到特 定誤碼率所需的信噪比及其帶寬利用率為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸一化得到的。
[0(m] 圖5中對不同碼型的00K調(diào)制W及不同形式的PPM調(diào)制的性能進(jìn)行了比較。從圖 5中可看出，采用不同調(diào)制方式，達(dá)到特定誤碼率所需要的信噪比與帶寬利用率不同?？蒞通過選取調(diào)制方式，增加信號帶寬來降低所需的信噪比，亦可通過選取所需信噪比較大的 調(diào)制方式來降低信號所需帶寬。由圖5中可見，采用多進(jìn)制的PPM調(diào)制方式可W有效降低 接收端所需的信噪比。采用軟判決PPM可W比硬判決PPM得到更好的性能。在室外的可見 光通信裝置中，接收模塊的信噪比對可見光通信裝置的影響較大，因而可W通過采用多進(jìn) 制的PPM來降低所需的信噪比。例如可W選取8-PPM或16-PPM的數(shù)字調(diào)制方式，使接收端 所需的信噪比遠(yuǎn)小于采用00K調(diào)制時(shí)所需的信噪比。
[0072] 圖6示出了本實(shí)用新型的可見光通信裝置的發(fā)送模塊的示意圖，如圖6所示，本實(shí) 施例的發(fā)送模塊包括：
[0073] 第一上位機(jī)、第一電平轉(zhuǎn)換單元、第一單片機(jī)、編碼單元、所述LED的驅(qū)動單元、 L??；
[0074] 在本實(shí)施例中，所述第一上位機(jī)的輸出端與所述第一電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端連 接，所述第一電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第一單片機(jī)的輸入端，所述第一單片機(jī)的輸 出端連接所述編碼單元的輸入端，所述編碼單元的輸出端連接所述LED的驅(qū)動單元的輸入 端，所述L邸的驅(qū)動單元驅(qū)動所述多個(gè)發(fā)出光信號的L邸發(fā)出可見光。
[00巧]具體地，所述第一上位機(jī)用于接收輸入的信息，輸出串口信號至所述第一電平轉(zhuǎn) 換單元，所述第一電平轉(zhuǎn)換單元用于將串口信號（即RS-232電壓信號）轉(zhuǎn)換為邏輯口電路 (Transistor-TransistorLogic,簡稱TTL)電壓信號，并輸出至所述單片機(jī)，所述單片機(jī)根 據(jù)通信協(xié)議將所述TTL電壓信號進(jìn)行封裝，并將封裝后的信息發(fā)送編碼單元，所述編碼單 元用于對封裝后的信息進(jìn)行紅外編碼，并輸出脈沖信號至所述L邸的驅(qū)動單元，所述L邸的 驅(qū)動單元根據(jù)所述脈沖信號驅(qū)動LED發(fā)出可見光。
[0076] 在具體應(yīng)用中，LED的驅(qū)動單元可根據(jù)脈沖信號輸出流過LED的變化的電流，W使 L邸發(fā)出不同頻率的可見光信號。
[0077] 圖7示出了本實(shí)用新型的可見光通信裝置的接收模塊的示意圖，如圖7所示，本實(shí) 施例的接收模塊包括：
[0078] 光電探測器、連接所述光電探測器的前置放大器、求和濾波單元、數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、 解碼單元、第二單片機(jī)、第二電平轉(zhuǎn)換單元和第二上位機(jī)；
[0079] 其中，所述前置放大器的輸入端連接所述光電探測器，所述前置放大器的輸出端 連接所述求和濾波單元的輸入端，所述求和濾波單元的輸出端連接所述數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的輸 入端，所述數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的輸出端連接所述解碼單元的輸入端，所述解碼單元的輸出端連 接所述第二單片機(jī)的輸入端，所述第二單片機(jī)的輸出端連接所述第二電平轉(zhuǎn)換單元的輸入 單元的輸入端，所述第二電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第二上位機(jī)的輸入端。
[0080] 具體地，光電探測器將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號發(fā)送前置放大器， 前置放大器對電信號進(jìn)行低噪聲放大，并輸出低噪聲放大信號至求和濾波單元，求和濾波 單元對至少H路的低噪聲放大信號進(jìn)行求和處理，并濾除求和后的電信號中的噪聲，將濾 除噪聲的電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)恢復(fù)單元，W使數(shù)據(jù)恢復(fù)單元恢復(fù)出數(shù)字信號，并數(shù)字信號發(fā) 送至解碼單元，所述解碼單元根據(jù)數(shù)字信號輸出解碼信號至第二單片機(jī)，第二單片機(jī)根據(jù) 通信協(xié)議對解碼信號進(jìn)行比對，比對無誤后發(fā)送至第二電平轉(zhuǎn)換單元，第二電平轉(zhuǎn)換單元 對無誤的電平信號轉(zhuǎn)換后通過串口發(fā)送至能夠識別電平信號的第二上位機(jī)，W使第二上位 機(jī)對識別的電平信號進(jìn)行顯示。
[0081] 上述的可見光通信裝置能夠較好的實(shí)現(xiàn)船舶檢可見光通信的穩(wěn)定傳輸，且能夠提 高船間可見光通信裝置的通信傳輸速率和實(shí)現(xiàn)自動可靠地通信。
[0082] 另外，通過試驗(yàn)證明上述可見光通信裝置的可靠性，可見光通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)條件如 下表二：
[0083] 表二
[0084]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于船舶的可見光通信裝置，其特征在于，包括：用于發(fā)出光信號的發(fā)送模塊 和用于接收光信號的接收模塊； 所述發(fā)送模塊包括：多個(gè)發(fā)出光信號的發(fā)光二極管LED;所述LED中設(shè)有用于降低所述LED的半功率角的第一透鏡； 所述接收模塊包括：用于接收光信號的光電探測器和用于匯聚平行光的第二透鏡；所 述第二透鏡位于所述光電探測器的前端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二透鏡為菲涅爾透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光電探測器與所述第二透鏡之間設(shè) 有用于透過紅色光的第一濾光片、用于透過綠色光的第二濾光片、用于透過藍(lán)色光的第三 濾光片中的一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光電探測器的外圍嵌套有不透光套 筒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述LED和所述光電探測器間隔分布在同 一信號燈上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)出光信號的LED包括： 發(fā)出藍(lán)色光信號的LED，發(fā)出紅色光信號的LED，發(fā)出綠色光信號的LED。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)送模塊采用半雙工工作方式，所述 接收模塊采用半雙工工作方式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)送模塊的編碼方式為下述編碼方 式中的一種： 紅外編碼方式、脈沖位置調(diào)制PPM編碼方式、莫爾斯編碼方式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)送模塊還包括： 第一上位機(jī)、第一電平轉(zhuǎn)換單元、第一單片機(jī)、編碼單元、所述LED的驅(qū)動單元； 所述第一上位機(jī)的輸出端與所述第一電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，所述第一電平轉(zhuǎn)換 單元的輸出端連接所述第一單片機(jī)的輸入端，所述第一單片機(jī)的輸出端連接所述編碼單元 的輸入端，所述編碼單元的輸出端連接所述LED的驅(qū)動單元的輸入端，所述LED的驅(qū)動單元 驅(qū)動所述多個(gè)發(fā)出光信號的LED發(fā)出可見光。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述接收模塊還包括： 連接所述光電探測器的前置放大器、求和濾波單元、數(shù)據(jù)恢復(fù)單元、解碼單元、第二單 片機(jī)、第二電平轉(zhuǎn)換單元和第二上位機(jī)； 所述前置放大器的輸入端連接所述光電探測器，所述前置放大器的輸出端連接所述求 和濾波單元的輸入端，所述求和濾波單元的輸出端連接所述數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的輸入端，所述 數(shù)據(jù)恢復(fù)單元的輸出端連接所述解碼單元的輸入端，所述解碼單元的輸出端連接所述第二 單片機(jī)的輸入端，所述第二單片機(jī)的輸出端連接所述第二電平轉(zhuǎn)換單元的輸入單元的輸入 端，所述第二電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第二上位機(jī)的輸入端。
【文檔編號】H04B10/116GK204180082SQ201420317045
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】張明倫, 趙鵬, 賈銀杰, 朱賀田, 王超, 郭旭景 申請人:北京郵電大學(xué)