物联网下多设备光学通信数学建模仿真

物联网下多设备光学通信受到码间干扰影响,导致通信输出的保真性不好,为了提高物联网下多设备光学通信质量,提出基于多复用通信资源块均衡分配的物联网下多设备光学通信数学建模方法。构建多设备光学通信的多复用传输信道模型,采用空间均衡调度方法进行物联网下多设备光学通信的信道自适应均衡配置,建立多设备光学通信的正交匹配信号追踪模型,采用判决反馈均衡器进行物联网下多设备光学通信信道分配过程中均衡配置,结合多复用通信资源块均衡分配方法进行光学通信资源优化分配,通过端点路径数目刻画物联网下多设备光学通信信息传输的有效性,结合码间干扰抑制方法提高通信的抗干扰性。仿真结果表明,采用该方法进行物联网下多设备光学通信的输出质量较高,误码率较低,提高了通信资源的均衡分配能力。

卫星光学通信市场浅析

卫星光学通信是近年来通信卫星发展的一项重要新兴领域，与传统微波通信相比，其高速率、大容量、高安全、抗干扰、频率限制少、质量轻、体积小、功耗小等特点已受瞩目。这些优点对缓解当前卫星通信市场压力提供了新思路，有望提供低成本（优惠的终端和流量费用）、高质量（高速率、高安全、

星间光学通信——ESA和NASDA签署建立星间链路协议

1994年7月,欧空局(ESA)总经理J-M.Luton先生与日本宇宙事业开发团(NASDA)理事长山野正登先生签署了一份备忘录,双方同意在ESA的实验型中继卫星(ARTEMIS)和NASDA的卫星间光学通信实验卫星(OICETS)之间进行光频和S波段频率的通信试验。双方确认了他们之间的首要合作领域是卫星间通信,根据达成的协议,ESA的ARTEMIS卫星将置于地球同步轨道。

基于彩色LED阵列的光学相机通信系统实验研究

针对可见光通信(VLC)技术存在数据传输速率低、收发端同步困难等问题,提出一种以彩色发光二极管(LED)阵列为发射端、手机摄像头为接收端的光学相机通信(OCC)系统。首先,设计了一种特殊的帧结构来解决系统收发端同步问题,并通过建立图像处理算法提取出彩色LED各通道灰度统计特性以区分LED颜色;然后,引入反向传播神经网络分类器提高颜色识别准确率;最后,以m伪随机序列作为测试数据进行系统通信误码率的测量,研究发射端LED阵列刷新率、相机偏转角、传输距离、LED颜色数对误码率的影响。实验结果表明:所设计的帧结构可以确保信息传输的稳定性;当使用8种颜色进行信息传输时,该系统可以在20~30 cm内实现误码率为10^(-6)量级、通信速率为4.824 kb/s的实时通信。

不同通信定位方式下AUV编队智能控制方法综述

综述了国内外自主水下航行器(AUV)在光学和声学2种不同通信定位方式下的编队智能控制方法。首先,归纳了AUV编队的基础模型,这些模型是考虑通信定位约束时智能控制方法设计的基础。其次,针对光学与声学2种通信定位方式,归纳了考虑通信定位约束时的技术难点和智能控制方法,并对研究成果进行了总结。最后,对AUV编队智能控制的发展趋势进行了分析和探讨。可为AUV编队智能控制方法的设计提供参考,对AUV编队的理论研究和工程化应用具有借鉴意义。

光学成像通信研究现状与展望

可见光通信(VLC)具有调制带宽高、安全性好、保密性优良等优点,成为了一种有发展前景的无线通信技术。随着智能设备的发展与推广,图像传感器得到了大量的普及,将图像传感器应用于接收端的VLC技术被称为光学成像通信(OCC)。OCC与VLC在相同的信道频段中工作,具有VLC优势的同时,在接收器方面有更多的优势。本文综述了OCC的原理,对其中涉及到的图像传感、同步等技术进行了简单介绍,主要对OCC中使用的调制方式进行了分析,并将其分为键控调制和颜色调制来讨论,最后对OCC存在的问题和发展前景进行了总结,希望能对OCC的研究提供一定的参考。

光学空间通信进展

回顾了光学空间通信的发展，介绍了美国、日本及欧空局光学空间通信的研究现状和光学空间通信系统，并对我国光学空间通信系统的发展提出了建议。

基于参考条纹宽度判决的光学相机通信方法

在光学相机通信中,经典的多项式拟合算法易丢失条纹细节信息,基于分段自适应的阈值算法可将灰度值数据进行有效解码,却耗时较长,步长选择对解码性能影响较大。针对以上问题,该文提出一种能够保证邻近像素行的影响且较为平稳的指数加权滤波算法,并与参考条纹结合,实现快速解调解码。在解码过程中,首先对每条明暗条纹信息进行估计像素个数,以此判断帧同步头和帧尾位置;再利用帧同步头和帧尾确定有效数据范围以及估计每bit数据所对应像素个数;之后判断有效数据的占空比并转换为逻辑值;最后输出逻辑值代表的信息。实验结果表明:该文算法具有较低的算法复杂度,且在光照为300 lx的室内环境中,在误比特率低于前向纠错阈值的条件下,使用方形LED作为发射端时,信道距离可达30 cm,传输速率1.67 kbps,可满足正常传输需求。

基于高分辨率图像传感器的单帧光学相机通信

针对光学相机通信中存在的图像传感器有效像素受限以及多帧通信之间存在的通信不连续问题,提出利用高分辨率图像传感器在单帧图像中完整接收数据包的非视线信道通信方案.非视线信道的方案解决光源造成的blooming效应问题,并增加了图像传感器上的通信有效像素.同时,通过高精度的同步算法和多列信号累积,克服非视线信道带来的大衰减问题.高分辨率图像传感器可感知更高速的信号变化,从而有助于同步精度和通信速率的提高.实验结果表明:该方案可实现1.5 m距离上的2.15 kpbs通信速率,单帧内数据包长度为16 bit,满足室内定位导航、光子标记等应用需求.

星间激光通信机光轴指向误差源分析与补偿控制

针对星间激光通信机后光路各光学元件存在的安装误差导致的光轴指向偏差,细化了激光通信机光学系统中各元件的误差矩阵,并采用矩阵光学方法提高分析精度,通过蒙特卡洛法模拟了总体误差情况,定量分析了各光学元件安装误差对光轴指向精度的影响。为了校正存在的固定安装误差,提出了基于误差校正矩阵的补偿方案。在不测量元件具体误差的情况下,通过相机处光斑质心坐标,反推入射光矢量方向,计算得到误差校正矩阵,对跟踪机构的转动角度进行补偿,显著降低了安装误差对光轴指向精度的影响,并在实机进行了粗跟踪误差校正矩阵修正安装误差的实验验证和全角度推广。结果表明,误差校正矩阵可以在难以测量后光路内部各光学元件误差的情况下,补偿系统安装误差,实现对后光路光轴指向误差的校正,大大简化了地面误差修正的流程,同时节约了在轨通信机跟踪指向运算资源,提高跟踪响应频率。

水下光学无线通信的海水信道特性研究

提出了将具有比声学高达几倍的数据通信速率,良好的安全性和隐蔽性的光学无线通信技术应用于海军、海洋科学研究和水下工程等领域,实现高速率的水下无线通信技术实现海量数据的信息交换。基于生物光学特性的水下光学信道模型,建立了水下光学通信系统性能分析方法。并对基于发光二极管(LED)的水下光学无线通信系统进行了仿真,其结果表明所建立的方法可以进行各种海域水质环境的模拟,便于对水下光学无线通信系统性能进行预测评估,为水下光学无线通信系统的设计方案的评估提供了依据。

一种面向光学相机通信系统的数据帧结构

针对光学相机通信(Optical Camera Communication,OCC)链路收发两端不同步和相机帧间间隔等因素引起OCC链路数据丢失的问题,本文在分析相机接收机卷帘快门工作机制的基础上,研究了光电二极管(Light Emitting Diode,LED)-相机OCC链路的基本工作原理,以及相机像素行数、像素行读取时间、拍摄帧速率、拍摄角度姿态等因素对OCC链路数据传输速率、链路丢帧率等参数的影响,并针对OCC链路的特点,设计了一种新型的适用于OCC链路的数据帧结构.通过对比分析发现,使用该数据帧的OCC链路,可以有效地解决收发端不同步和相机帧间间隔引起的OCC链路数据丢失的问题,优于常用的交错Hamming码和Raptor码帧结构.最后,本文设计搭建了相关的OCC链路测试平台,通过对比数字仿真结果和实际测量结果,验证了理论分析的有效性.

基于常权编码的光学相机通信闪烁抑制研究

常权编码是抑制光学相机通信系统中发光二极管闪烁的一种有效方法。在给定的码字长度,为找到最合适的编码方案,本文提出了一种基于跳的算法,实现了数量级优于暴力算法的时间效率。我们发现了闪烁抑制和编码效率之间的权衡,同时发现了较大的权重利于闪烁抑制。

基于RGB型LED的光学相机通信系统的实现方案

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。

基于光学相机通信的传感器节点调试信息安全传输研究

无线传感器网络是由分散自组织的传感器节点组成的。一旦节点发生故障或处于待更新状态时,需要通过无线网络接收传感器节点的调试信息。然而,无线网络采用广播方式传输数据,在传输调试(Debug)信息的时候,存在泄露节点内部敏感信息的可能。特别在诸如博物馆监测等对安全需求较高的应用场景中,信息的泄露会造成很大的安全隐患。为了保证调试信息的安全传输,在不修改设备硬件的前提下,基于光学相机通信的定向传输特性设计并实现一个基于光学相机通信的传感器节点调试信息安全传输方案。针对光学相机成像原理,提出一种面向卷帘快门的帧同步机制。实验表明,采用该帧同步方案可在30fps条件下达到600bps的数据传输率。

基于差分相位调制编码抑制大气光通信扰动

针对自由空间光通信受环境的影响,造成通信质量的下降的问题,提出将有线光通信中的新型调制码型引入自由空间光通信。模拟仿真结果表明,这种新型的调制码型起到了抑制大气通信中扰动的效果,提高了通信质量。