VLC技术的应用和展望

应用构成LED交通信号灯信息传输系统构成汽车大功率LED灯信息传输系统水下无线通信基于LED的室内可见光通信系统机舱内的LED照明通信系统LED交通信号灯信息传输系统香港大学G.Pang等人在1998年提出了利用LED交通指示灯为车辆传输语音广播信号，将语音信号通过OOK调制加至LED光源，实现了低速的无线LED可见光传输。只对利用LED交通灯进行语音传输展开研究。2006年成功实现覆盖范围为20m。日本KEIO大学Kitano等人在2003年提出了LED公路照明通信系统。可以将路边设备的通信区域及照明区域控制在30m-100m。DSRC协议与基于VLC路车通信系统通信协议物理层比较通过分析在不同的接收方向角和视场角下信噪比的好坏，以及在一定误码率下信噪比和接收数据率的关系，认为LED可见光公路照明通信系统优于红外公路交通通信系统。前景展望利用光通信宽带大容量的特点，可将本车多种信息(车牌号、车速、载重量等)自动瞬时地传输到各种交通监控设备，以实现自动缴费、车辆登记、测速等，解决目前智能交通系统ITS中最为头痛的车辆信息采集问题。该系统也可用在自动车库门、私家停车场等处，实现无人化管理。汽车大功率LED灯信息传输系统Okada等人提出利用二维LED阵列组成射机和二维图像传感器组成接收机，来构成并行可见光通信系统，并利用接收图案的空间频率分量特征对车辆进行定距。基于二维码的可见光并行通信系统结合可见光并行通信系统的特点以及快速响应(QR)二维码的特征，采用QR码作为可见光并行通信的信息发送方式。采用二维图像传感器的接收机性能优于采用雪崩光敏二极管的接收机，并指出在一定条件下一盏交通灯最佳的LED单元灯数目是50*50。前景展望利用LED交通信号灯将交通指挥信息实时传递到各种车辆(车载计算机)、行人(盲人导行设备)，及时提醒当事人，必要时使车辆自动减速刹车，以避免人为疏忽造成交通事故。水下无线通信2004年，美国伍兹霍尔海洋研究所研制成功了一种用于水下短距离可见光通信的设备，用于与海底传感器进行通信。该设备采用IrDA1.0(红外协议)标准，传输数据率为14.4kbs，最大通信距离为5m该设备被设想用于对海底记录仪进行数据采集，即让机器人携该装置与海底传感器网络进行通信，采集海底传感器记录的各种数据。2005年，澳大利亚国家大学信息科学与工程研究院研制出一种水下光通信的收发器，体积小很多，主要是为水下潜艇群之间的通信而研制的。该装置采用一种大功率LED，大大增加通信的距离。数据收发装置原理图2005年，北卡罗莱纳大学设计了一个10Mbps光连接装置并成功的进行了实验。该光通信装置由两部分组成：第一部分是一个电路，包括UTP(UniversalTwistedPair)、发射电路和接收电路；第二部分是机械/光学装置，分为接收盒和发射盒。接收盒和发射盒中分别装有两个透镜，其中一个作为光收发窗口，另一个用来将光进行聚焦以便能更好的与光检测器校准，接收盒和发射盒的作用是将透镜、包含发射电路或接收电路的盒子保护起来以防止透水。基于LED的室内可见光通信系统2008年，暨南大学的陈长缨教授带领的团队研究出实现光通信技术的样机，能实现距离2.5米，光信道码率达4Mbps的可见光传输。2009年1月中科院半导体研究所首次实现了采用LED灯作为接入点的互联网接入，随后该技术于2009年11月在上海工博会获得成功展示，2010年2月，半导体所成功研制出半导体照明通信系统第三代样机，网络带宽达到2Mbit/s，同年5月，半导体照明通信系统在上海世博会的“航空馆”和“沪上·生态家”展示。目前，李漪阳博士已经在清华的实验室里模拟了家庭利用光源连接电脑、手机、电视机的环境，在实验室20米的范围内，运作良好。机舱内的LED照明通信系统载人数量超过500人的大型飞机内，乘客们在座位上用笔记本上网、开视频会议、下载高清视频节目，单个座位需要很高的带宽。一些航空公司采用的WI-FI空中上网方式还不足以支持大带宽业务，并且其射频信号对飞机与地面通信仍有影响，而且当飞机飞行高度低于海拔3000m时，该项服务会自动停止。未来还可以用在以下几方面：1.医院：可防止无线射频信号对手术仪器的干扰。2.矿井：矿工们用头盔上的LED照明灯就可以“互换信息”，不会引起静电的波段。另外，矿井下隧道两侧的照明灯还能接入网络，及时将矿下数据与地面进行传输，从而实现矿工位置的定位和矿下的监控，让矿场越来越智能。3.构成会议室同声传译、展会讲解等室内信息广播系统：观众通过头戴耳机可以在不同展台前听到不同语言的讲解内容，互不干扰。LED无线通信的三个优点：1.完全避免了射频接入的电磁干扰，加之传输距离有限（1~3m）所以在飞机、医院等射频敏感领域比较适用；2.具有高度保密性。半导体照明通信网内，在LED灯的光照射范围内才能通信，而光线照射不到的地方没有信号，所以该技术有可能在某些保密场所得到应用；3.LED灯本身发光效率高，绿色、环保，更加凸显了其“节能减排”的优越性。4.通信速度高，理论上可达几十Mbit/s~几百Mbit/s，甚至上1Gbit/s。总体来讲，LED无线通信的前景是很好的。可见光通信向智能机渗透日本东京举行的2012尖端技术展上，以卡西欧为代表的若干家企业均拿出了将可见光作为信息载体的传输技术。卡西欧带来的是一款iOS应用，通过摄像头来识别闪烁的RGB三原色LED灯所传达的信息。由于三原色LED灯通常只能传输内容不大于8bit的数据，这种技术有时还需要GPS来辅助，连接云服务器来或许最准确的表达内容。Picapicamera-苹果一款APP