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引用本文:

张龙,王旭东,吴楠:基于RGB型LED的光学相机通信系统的实现方案[J]. 光通信技术,2019,43(5):26-31.

基于RGB型LED的光学相机通信系统的实现方案

张 龙,王旭东,吴 楠*
(大连海事大学 信息科学技术学院,辽宁 大连116026)

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摘要:针对可见光-光学相机通信技术的实现,提出了一种传输速率及信息容量高效的可见光通信系统解决方案。该方案采用RGB型LED作为信源发射机,通过波分复用的方式可有效提高系统传输速率及信息容量,接收端以Android智能手机搭载光学相机作为接收机,利用手机相机的卷帘快门工作特性实现信息的接收。对于信息接收解码,设计了基于Java语言可独立运行的Android APP,通过引入直方图均衡化、最小二乘拟合等技术有效地抑制了接收图像的光晕效应,并且提出的同步动态补偿技术有效地提高了信息传输的可靠性。实验表明:提出的方案可在Android智能手机上实现传输速率为21.6kb/s的信息传输。
关键词:光学相机通信;可见光通信;直方图均衡化;卷帘快门
中图分类号:TN929.12 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2019)05-0026-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.05.007

0 引言
       随着用户需求的日益增长,传统无线通信技术的频谱资源呈现紧张态势。可见光通信(VLC)技术由于不需要占用射频频谱资源即可完成通信的优势得到越来越广泛的关注。作为VLC技术的分支,光学相机通信(OCC)技术继承了VLC技术的优点[1],可以利用现有的照明系统作为发送端工作,但与采用光电二极管作为接收端的传统VLC技术不同,其采用智能设备中的内置摄像头作为OCC系统的接收端,利用互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的卷帘快门工作方式可将传送信息记录下来,最后经过解码恢复所传送的信息,因而在成本和操作便利性方面更具优势。
       传统VLC系统,发送端通常使用白光LED。近年来,一些学者探究了基于RGB型LED的VLC系统,通过仿真分析和实验验证了波分复用技术在VLC领域的可行性[2,3]。由于波分复用的引入可有效增加OCC系统的传输容量以及通信速率[4],基于OCC系统原理,本文提出一种采用RGB型LED作为信源发射机的OCC系统设计方案。设计的OCC系统以Android智能手机搭载光学相机作为接收端,利用手机相机的卷帘快门工作特性实现信息的接收。

4 结束语
       为了提高OCC系统中的通信容量和传输速率,本文提出了基于RGB型LED的OCC系统设计方案,对系统发送端各个模块以及系统接收端信息接收解码过程进行了分析,通过制定有效的信息解码方案,实现了智能设备上传输速率为21.6kb/s的光学相机通信功能,并通过系统测试验证了该OCC系统的可行性以及有效性。在未来的工作中,本系统还将在两方面做出改进:一是通过开发连续多帧图像解码算法来提高系统的传输效率;二是通过引入边缘检测算法(如Sobel滤波算子)来进一步提高系统的信息传输稳定性及可靠性。