一種光伏光控移動端控制的家居導航設備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，包括LED燈、用戶設備、導航服務器、中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、電源電路；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路；所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述基于可見光通信的室內導航系統(tǒng)將室內定位導航和服務相結合，將網(wǎng)絡通訊新技術運用到實際工作當中，極大地提高工作效率，將可見光通信技術、電力線載波通信技術融合現(xiàn)有的移動互聯(lián)網(wǎng)絡。
【專利說明】
一種光伏光控移動端控制的家居導航設備
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及室內導航領域，尤其是一種光伏光控移動端控制的家居導航設備。
【背景技術】
[0002]太陽能(solarenergy)，是指太陽的熱福射能(參見熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。
[0003]太陽能是由太陽內部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的福射能量。
[0004]人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質年代演變形成的一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內部的熱能有關的能源和與原子核反應有關的能源。
[0005]隨著智能手機和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對導航和定位服務的需求日益增大。但是受定位時間、定位精度以及復雜室內環(huán)境等條件的限制，GPS和北斗導航定位系統(tǒng)在室內都難定位，原因是定位系統(tǒng)星座發(fā)射的微波信號過于微弱，并且頻率很高，即要沿著直線傳播，且難以穿過墻壁，近些年來，可見光通信技術飛速發(fā)展，相對于傳統(tǒng)的通信技術(如藍牙和W1-Fi)，其具有低能耗、高速率、無電磁干擾等顯著優(yōu)點。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術方法的不足，提供了一種低能耗、高速率、無電磁干擾，并將用戶設備與移動互聯(lián)網(wǎng)相結合的基于可見光通信的節(jié)能室內導航系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術方案:
一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，包括LED燈、用戶設備、導航服務器、中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、電源電路、光鑰匙模塊;所述中央處理器連接光鑰匙模塊，所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經(jīng)過外部驅動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路;所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，其中，LED燈通過燈光信號與的導航服務器連接，所述LED燈發(fā)出的光，對應唯一的編碼信息，并且對應唯一的位置信息。導航服務器存儲LED燈編碼和位置的對應信息、地圖信息等。
[0008]所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內部連線三個部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實現(xiàn)組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅動其他邏輯電路或驅動1/0，由此構成了既可實現(xiàn)組合邏輯功能又可實現(xiàn)時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過向內部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程;為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進行發(fā)電或夜間時候依然滿足對整個系統(tǒng)進行供電
在使用時，多余的電能將被存儲在蓄電池組內，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時，蓄電池組將進行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進行供電，達到24小時全天候的使整個系統(tǒng)工作。
[0009]
進一步地，LED燈為安裝在室內已知位置的照明設備，每一個LED燈使用一個小的集成電路，可通過通斷電控制，讓其發(fā)出唯一的閃爍光，對應唯一的編碼信息。LED燈發(fā)出的閃爍光大于120Hz，所以人眼無法看到這種閃爍，但是手機攝像頭使用卷簾快門可撲捉到這種閃爍。LED燈發(fā)射出的光，對應唯一的編碼信息，并且對應唯一的位置信息。編碼信息和位置信息的對應關系表存儲在的導航服務器中。待發(fā)送密鑰為TTL電平信號，S卩+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“O”；所述LED驅動模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關外圍器件，用于實現(xiàn)電信號到光信號的轉換；
所述光鑰匙模塊一個一對多的裝置;光鑰匙是基于單片機STC12C2052AD設計的一種發(fā)送端。
[0010]進一步地，導航服務器存儲LED燈編碼和位置的對應信息、地圖信息等。服務器強大的計算能力可輔助用戶手持設備進行相關計算。例如，室內定位的計算涉及比較大的計算量，這部分的計算可以放到服務器中，用戶手持設備只需要接收最后的結果。
[0011]進一步地，首先由用戶設備(如手機)中輸入目標資源后，使用手持設備攝像頭拍攝LED燈;然后，手持設備上的應用程序對LED進行解碼，得到對應的編碼信息;接下來，手持設備通過無線網(wǎng)絡與導航服務器進行連接，查詢導航服務器中的關系表，獲取LED燈位置;最后，服務器上的應用程序使用室內定位算法得到手持設備的位置信息，并返回給手持設備，結合手持設備上的地圖，將需要的導航信息顯示到用戶設備屏幕上。
[0012]該發(fā)明的有益效果:
應用人工智能專家系統(tǒng)、知識工程、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等方法和技術，進行智能化、集成化、協(xié)調化、設計和實現(xiàn)的新一代的計算機管理系統(tǒng)。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見光通信是一種點對點的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點。
[0013]光鑰匙和智能移動終端相結合，可以很好的運用Android系統(tǒng)開發(fā)手機AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于Linux的一個開源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動終端(手機和平板)中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺相比，有很大的優(yōu)勢。它的優(yōu)勢最主要的體現(xiàn)在它的開放性。Android系統(tǒng)是完全開源的系統(tǒng)，所有的愛好者和廠商都可以參與到Android系統(tǒng)的開發(fā)中來，這就為Android系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎。Android系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機量第一大的系統(tǒng)。Android系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢就是基于谷歌公司的平臺，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務產(chǎn)品，能夠無縫的應用到Andr1d系統(tǒng)中去。
[0014]所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內部連線三個部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實現(xiàn)組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅動其他邏輯電路或驅動1/0，由此構成了既可實現(xiàn)組合邏輯功能又可實現(xiàn)時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過向內部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程;為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進行發(fā)電或夜間時候依然滿足對整個系統(tǒng)進行供電
在使用時，多余的電能將被存儲在蓄電池組內，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時，蓄電池組將進行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進行供電，達到24小時全天候的使整個系統(tǒng)工作。
[0015]
本發(fā)明的基于可見光通信的室內導航系統(tǒng)，將室內定位導航和服務相結合，將網(wǎng)絡通訊新技術很好地運用到實際工作當中，同時具有低能耗、高速率、無電磁干擾等顯著優(yōu)點?？梢姽馔ㄐ徘度氲绞覂葘Ш椒罩?，推動了可見光通信的發(fā)展和應用，具有巨大的市場前景。
[0016]可見光通信的室內定位技術將可見光通信與無線定位技術有機結合，發(fā)揮各自的優(yōu)長，則既可以提供較好的精度和響應速度，可以覆蓋較廣的范圍，實現(xiàn)無縫的、精確的定位。基于可見光的室內定位無電磁污染，部署容易，既滿足照明要求，又降低了功耗和成本。功耗低，調制解調算法簡單，成本低，體積小，不需要重新部署燈源，只需把一個低成本的LED燈安裝到原有的燈座上即可實現(xiàn)定位，滿足了可擴展性和強壯性的要求。因此，基于可見光通信的室內導航系統(tǒng)具有巨大的市場經(jīng)濟效益。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的基于可見光通信的室內導航系統(tǒng)的工作流程圖；
圖2是基于可見光通信的室內導航系統(tǒng)的結構圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發(fā)明的一種光伏光控移動端控制的家居導航設備作進一步詳盡描述:
如圖1所示，一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，包括LED燈、用戶設備、導航服務器、中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、電源電路、光鑰匙模塊;所述中央處理器連接光鑰匙模塊，所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經(jīng)過外部驅動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路;所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，其中，LED燈通過燈光信號與的導航服務器連接，LED燈發(fā)出的光，對應唯一的編碼信息，并且對應唯一的位置信息。導航服務器存儲LED燈編碼和位置的對應信息、地圖信息等。
[0020]所述LED燈為安裝在室內已知位置的照明設備，每一個LED燈使用一個小的集成電路，可通過通斷電控制，讓其發(fā)出唯一的閃爍光，對應唯一的編碼信息。LED燈發(fā)出的閃爍光大于120Hz，所以人眼無法看到這種閃爍，但是手機攝像頭使用卷簾快門可撲捉到這種閃爍。LED燈發(fā)射出的光，對應唯一的編碼信息，并且對應唯一的位置信息。編碼信息和位置信息的對應關系表存儲在的導航服務器中。待發(fā)送密鑰為TTL電平信號，S卩+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“O”；所述LED驅動模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關外圍器件，用于實現(xiàn)電信號到光信號的轉換；
所述光鑰匙模塊一個一對多的裝置;光鑰匙是基于單片機STC12C2052AD設計的一種發(fā)送端。
[0021]所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內部連線三個部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實現(xiàn)組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅動其他邏輯電路或驅動1/0，由此構成了既可實現(xiàn)組合邏輯功能又可實現(xiàn)時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過向內部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程;為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進行發(fā)電或夜間時候依然滿足對整個系統(tǒng)進行供電。
[0022]在使用時，多余的電能將被存儲在蓄電池組內，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時，蓄電池組將進行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進行供電，達到24小時全天候的使整個系統(tǒng)工作。
[0023]
所述導航服務器存儲LED燈編碼和位置的對應信息、地圖信息等。服務器強大的計算能力可輔助用戶手持設備進行相關計算。例如，室內定位的計算涉及比較大的計算量，這部分的計算可以放到服務器中，用戶手持設備只需要接收最后的結果。
[0024]所述用戶設備(如手機)中輸入目標資源后，使用手持設備攝像頭拍攝LED燈;然后，手持設備上的應用程序對LED進行解碼，得到對應的編碼信息;接下來，手持設備通過無線網(wǎng)絡與導航服務器進行連接，查詢導航服務器中的關系表，獲取LED燈位置;最后，月艮務器上的應用程序使用室內定位算法得到手持設備的位置信息，并返回給手持設備，結合手持設備上的地圖，將需要的導航信息顯示到用戶設備屏幕上。
[0025]如圖2所示，基于可見光通信的室內導航系統(tǒng)工作流程為用戶在手機屏幕上輸入需要的目標資料，通過查詢服務器中的地圖，得到目標資源的具體位置信息，作為導航目的地。進一步地，用戶使用手持設備拍攝最近的若干個LED燈，攝像頭使用卷簾快門獲得這些LED燈的閃爍信息，并采用圖像處理技術，手持設備或服務器可以對拍攝到的閃爍信息進行解碼，得到對應的編碼信息。進一步地，服務器端的應用程序在服務器上的編碼位置對應表中進行查找，得到這些LED燈的位置信息。進一步地，導航服務器基于被拍攝的若干個LED燈的位置信息，以及它們在手持設備攝像頭中的成像信息，采用基于多個LED燈的定位方法，得到手持設備的位置和拍攝角度信息，作為導航的起點和方向。進一步地，導航服務器使用路徑尋找算法，得到從起點到目的地的導航信息，這些信息將會被發(fā)送到用戶的手持設備上，結合手持設備中的加速度傳感器，為用戶提供導航服務。
[0026]上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。
【主權項】
1.一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，其特征在于，包括中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、電源電路、LED燈、用戶設備、導航服務器、光鑰匙模塊;所述中央處理器連接光鑰匙模塊，所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經(jīng)過外部驅動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路;所述電源電路內設置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;其中，所述LED燈通過燈光信號與的導航服務器連接，所述LED燈發(fā)出的光，對應唯一的編碼信息，并且對應唯一的位置信息。2.所述導航服務器存儲LED燈編碼和位置的對應信息、地圖信息。3.據(jù)權利要求1所述的一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，其特征在于，所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內部連線三個部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實現(xiàn)組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅動其他邏輯電路或驅動1/0，由此構成了既可實現(xiàn)組合邏輯功能又可實現(xiàn)時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過向內部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程。4.據(jù)權利要求1所述的一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，其特征在于，所述用戶設備能夠使用攝像頭拍攝LED燈，并且具有應用程序對LED進行解碼，得到對應的編碼信息，通過無線網(wǎng)絡與導航服務器進行連接，獲取導航信息;待發(fā)送密鑰為TTL電平信號，S卩+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“O”；所述LED驅動模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關外圍器件，用于實現(xiàn)電信號到光信號的轉換;所述光鑰匙模塊一個一對多的裝置;光鑰匙是基于單片機STC12C2052AD設計的一種發(fā)送端。5.據(jù)權利要求1所述的一種光伏光控移動端控制的家居導航設備，其特征在于，導航服務器存儲LED燈編碼和位置的對應信息、地圖信息，所述導航服務器用于室內定位的計算；用戶設備中輸入目標資源后，使用手持設備攝像頭拍攝LED燈;然后，手持設備上的應用程序對LED進行解碼，得到對應的編碼信息;手持設備通過無線網(wǎng)絡與導航服務器進行連接，查詢導航服務器中的關系表，獲取LED燈位置;服務器上的應用程序使用室內定位算法得到手持設備的位置信息，并返回給手持設備，結合手持設備上的地圖，將需要的導航信息顯示到用戶設備屏幕上。
【文檔編號】G01C21/00GK106092087SQ201610412989
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610412989.6, CN 106092087 A, CN 106092087A, CN 201610412989, CN-A-106092087, CN106092087 A, CN106092087A, CN201610412989, CN201610412989.6
【發(fā)明人】楊定寬
【申請人】蘇州邁奇杰智能技術有限公司