Keying,通-断键控)信号,即在I和O之间不断变化的信号,本申请对如何利用MATLAB软件仿真得到该OOK信号的过程不作限定,而且,该OOK信号的产生也并不局限于MATLAB软件仿真这一种方式,也可以采用其他OOK信号发射电路获得该OOK信号,具体可参照现有的OOK信号产生方式,本申请在此不再一一列举。
[0052]由此可见,信号发生器100将OOK信号转为相应的模拟信号,驱动LED模组发射可见光时,因该OOK信号是在I和O之间不断变化的信号,因而,该LED模组产生的可见光信号的强度也会忽强忽弱,直观来看该LED模组将会发射出亮暗不断变化的可见光,其中,发射的可见光亮(即可见光强度大)对应的OOK信号此时为I,反之,若发射的可见光暗(即可见光强度小)对应的OOK信号此时为O,也就是说,LED模组发射的可见光亮暗的变化与OOK信号幅值变化一致。
[0053]其中,该LED模组发射的可见光信号的最大强度值以及最小强度值可根据其应用场景需要设定,本申请对此不作限定。
[0054]单光子雪崩二极管探测器200,用于检测该可见光信号中的当前光子数。
[0055]目前,单光子探测是今年来发展起来的一项新兴的探测技术,和其他已经发展较为成熟的光电探测技术相比,单光子探测的光可以更为微弱,可达到光子量级(10—1V)水平的能量,在量子通讯、天文探测、光学显微、激光测距及成像等方面开始有了很重要的应用。
[0056]其中,单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche D1de,SPAD)以其雪崩增益大、响应速度快、探测效率高、体积小、质量轻且功耗低等特点成为制作单光子探测器的最佳器件,阵列集成的单光子雪崩二极管探测器还能够获得光子信号的时间和空间信息,使其在微弱光信号检测领域得到了广泛应用。
[0057]在本实施例实际应用中,在信号发生器产生相应的可见光信号,也就是说,在转换得到的相应的模拟信号确定LED模组发射可见光信号后,该可见光信号将会照射到该单光子雪崩二极管探测器上,从而使该单光子雪崩二极管探测器从该可见光信号中获得当前光子数,用于作为判断所传输信号的依据。
[0058]需要说明的是,本申请对单光子雪崩二极管探测器在被可见光照射时获得当前光子数的过程不作限定,只要能够得到可见光信号照射到该单光子雪崩二极管探测器上后各个时刻的光子数即可。
[0059]可选的,在实际应用中,在上述实施例的基础上,该系统还可以包括:
[0060]提示装置,用于在该单光子雪崩二极管探测器所得当前光子数满足预设要求时,输出相应的提示信息。
[0061 ]基于此,当遇到可见光信号过于微弱,无法准确判断其传输的信号的情况下,就可以通过该提示装置直接提示工作人员,以便及时采取相应的策略,保证数据的正常传输。此时,上述预设条件可以是保证单光子雪崩二极管探测器能够准确检测到可见光信号的最低标准,即在获得的当前光子数低于该最低标准,将会影响数据的可靠传输。
[0062]其中,该预设条件中的最小光子数可以根据该系统的应用场景等因素确定,本申请对其具体数值不作限定。而且,在实际应用中,该提示装置可以是蜂鸣器、指示灯或语音模块等等,本申请对此不作限定。
[0063]另外,关于该单光子雪崩二极管探测器的光子计数和暗计数均可以服从泊松分布(一种离散概率分布),以便通过该泊松分布计算出数据传输误码率,具体可参照现有的基于泊松分布单光子源的量子误码率计算方法,本申请在此不再详述。
[0064]此时,当计算得到的传输误码率大于第一阈值,可以通过该提示装置输出相应的提示信息,以提醒工作人员重新传输数据,从而保证传输所得数据的可靠性及准确性。
[0065]信号解调器300,用于接收单光子雪崩二极管探测器200发送的所述当前光子数,将所述当前光子数与判决门限值进行比较,并基于比较结果,解调出与所述输入信号对应的输出信号。
[0066]在实际应用中,该信号解调器300可以采用硬判决这种译码方式,具体的,在单光子雪崩二极管探测器200获得当前光子数后,将其与判决门限值进行比较,从而利用这种硬判决方式解调出与输出信号对应的输出信号。
[0067]其中,该判决门限值具体可以根据接收到的最大光子数和最小光子数确定,如取该最大光子数和最小光子数的平均值作为该判决门限值,但并不局限于此。
[0068]基于这种计算方式,假设接收到的最大光子数为100,最小光子数为O,那么,可将硬判决方式的判决门限值设为50,之后,该单光子雪崩二极管探测器200每次获得光子数即上述当前光子数后,都将其与该判决门限值进行比较,若该当前光子数大于50,可判定当前时刻经光传输接收到的信号为I;反之为0,并将所得判定结果输出,具体的,该信号解码器所得输出信号将作为译码器进行译码的元码,只取I或O两个值,本申请对此不作限定。
[0069]作为本申请另一实施例,如图3所示,在上述实施例的基础上,该系统还可以包括:光传输信道400,用于将信号发生器100产生的可见光信号传输至单光子雪崩二极管探测器200的第一范围。
[0070]在实际应用中,尤其是需要该单光子雪崩二极管探测器200长距离检测微弱光时,为了保证检测结果的准确性,即降低传输误码率,本实施例可以该光传输信道400实现可见光信号的长距离传输。
[0071]其中,由于LED模组发射的可见光信号可以以光束的形式传输,因而,该光传输信道400可以是长管道,且制成该长管道的材料可选用不吸光的材料,本申请该光传输信道400的组成结构及其制作材料不作具体限定。
[0072]当然,需说明的是,该可见光信号也可以通过空气传输,并不一定需要有形的光传输信道,具体可以根据该可见光通信系统的应用场景的需要确定,本申请在此不再一一详述。
[0073]综上所述,在本申请中,当信号发生器基于接收到的输入信号,产生相应的可见光信号后,本申请将利用单光子雪崩二极管探测器检测该可见光信号中的当前光子数,并由信号解调器将该当前光子数与预设门限进行比较后,基于比较结果,解调出相应的输出信号,以满足后续器件的需求。由此可见,与现有的可见光通信系统相比,本申请利用单光子雪崩二极管作为可见光通信系统的光探测器,不仅加快了响应速度和降低了功耗,而且大大提高了探测可见光信号的灵敏度,尤其是对微弱光的长距离传输的应用场景,保证了探测效率以及数据传输的可靠性,避免了数据无法正常传输的情况的发生。
[0074]而且,因该单光子雪崩二极管的特性,本实施例的可见光通信系统可以进行长距离或者极低亮度的可见光信号传播,保证所传播信息的私密性以及安全性。尤其是在应用环境恶劣且人工无法进行实时监测的情况,如井下作业、电梯监测与维护等情景中,利用本申请这种由单光子雪崩二极管探测器构成的可见光通信系统,保证的信息传递的及时性与可靠性,以方便对这类作业过程的安全监测与管理。
[0075]如图4所示,为本申请提供的一种可见光通信方法实施例的流程示意图,该方法可以应用于上述各实施例提供的可见光通信系统,本实施例在此不再赘述本申请该可见光通信系统的组成结构及其功能,具体可参照上述实施例对应部分的描述,在本实施例中,该方法可以包括以下步骤:
[0076]步骤S41:基于接收到的输入信号,产生相应的可见光信号。
[0077]在本实施例实际应用中,可利用计算机、上位机等电子设备内软件如MATLAB软件产生OOK信号即输入信号,之后,将该输入信号发送至任意波形信号发生器,使其将该OOK信号(其为数字信号)转换为相应的模拟信号,从而控制LED模组发射可见光信号,具体可以以光束形式发射出去,但并不局限于此。
[0078]其中,由于产生的OOK信号的幅值是在I和O之间不断变化,因而,据此产生的响应的可见光信号的光强度也会忽强忽弱,也就是说,发射出去的可见光是明暗不断变化的,具体变化频率及范围可根据产生的OOK信号确定,而该OOK信号则根据实际需要传输的信息内容确定,本申请在此不再--详述。
[0079]步骤S42:检测该可见光信号中的当前光子数,并将该当前光子数与判决门限值进行比较。
[0080 ]其中,该判决门限值可以根据接收到的最大光子数和最小光子数确定,如取该最大光子数和最小光子数的平均值,但并不局限于此。
[0081]结合上述系统实施例对应部分的描述,本申请利用单光子雪崩二极管探测器替代现有的可见光通信系统中的光电二极管,大大提高了检测灵敏度,尤其是对于长距离和微弱光的检测,保证了光传输信息的可靠性以及安全性,且降低了功耗、提高了响应速度,进而实现了高效率的数据传输。
[0082]其中,本实施例可以采用硬判决方式进行解码译码,即在LED发射出可见光信号后,该可见光信号将会照射到单光子雪崩二极管探测器上,从而利用该单光子雪崩二极管自身的特性来准确可靠检测到该可见光信号传输的信息,具体的,可将每次