室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光 照度的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 可見光通信技術(shù)（VisibleLightCommunication，簡(jiǎn)稱VLC)，是利用發(fā)光二極管 (LED)具有很高的響應(yīng)靈敏度的特點(diǎn)，將信號(hào)經(jīng)過LED器件調(diào)制，發(fā)出人眼無法察覺到的高 速調(diào)制光載波信號(hào)在空氣中自由傳播，最后經(jīng)過光電二極管（PD)等光電轉(zhuǎn)換器件接收、再 生、解調(diào)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)信息傳遞。VLC是一種在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來的新興的無線光通 信技術(shù)。白光LED具有功耗低、使用壽命長(zhǎng)、尺寸小、易驅(qū)動(dòng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，特別是其響 應(yīng)靈敏度非常高，具有良好的調(diào)制特性，因此可以用來進(jìn)行超高速數(shù)據(jù)通信?？梢姽馔ㄐ?系統(tǒng)可利用室內(nèi)白光LED照明設(shè)備代替無線局域網(wǎng)基站，其通信速度可達(dá)每秒數(shù)十兆至數(shù) 百兆，只要在室內(nèi)燈光照到的地方，就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的高速數(shù)據(jù)傳輸；可見光通信系統(tǒng)具 有安全性高的特點(diǎn)，室內(nèi)的信息不會(huì)外泄漏到室外；由于不使用無線電波通信，在對(duì)電磁信 號(hào)敏感的環(huán)境中可以自由使用該系統(tǒng)。除此之外，與傳統(tǒng)的射頻通信以及紅外無線光通信 技術(shù)相比，可見光通信還具有對(duì)人體安全、頻率資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。所以說，我們對(duì)于LED燈 的研宄目的是如何的滿足照明和通信的需要，以及優(yōu)化照明和通信系統(tǒng)。
[0003] 在此之前的研宄中，對(duì)于接收點(diǎn)光照度計(jì)算的研宄不是太精細(xì)，更加缺少對(duì)于墻 面以及其他情況反射的精確分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】中涉及的缺陷，提供一種室內(nèi)可見光 通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法，利用光照度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，解決室內(nèi)可見光通信 接收點(diǎn)的光照度的計(jì)算。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
[0006] 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法，包含以下步驟：
[0007]步驟1)，分別獲取光源的位置坐標(biāo)、接收點(diǎn)的位置坐標(biāo)；
[0008]步驟2)，選取反射墻面；
[0009]步驟3)，計(jì)算光源直射到所述反射墻面上反射點(diǎn)的光強(qiáng)度；
[0010] 步驟4)，根據(jù)步驟3)中的計(jì)算結(jié)果以及該反射墻面的反射系數(shù)計(jì)算出反射點(diǎn)作 為次級(jí)點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度；
[0011] 步驟5)，根據(jù)反射點(diǎn)作為次級(jí)點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算出接收點(diǎn)在反射點(diǎn)反射方向 上的光照度；
[0012] 步驟6)，采用二重積分對(duì)反射墻面上所有反射點(diǎn)到接收點(diǎn)的光照度進(jìn)行求和，得 出該反射墻面到接收點(diǎn)的光照度；
[0013] 步驟7)，重復(fù)執(zhí)行步驟2)至步驟6)，直至所有反射墻面到接收點(diǎn)的光照度均被計(jì) 算出來；
[0014] 步驟8)，將所有反射墻面到接收點(diǎn)的光照度進(jìn)行求和，得到接收點(diǎn)的反射光照 度；
[0015] 步驟9)，計(jì)算出光源直射到接收點(diǎn)的光照度，得到接收點(diǎn)的直射光照度；
[0016] 步驟10)，將接收點(diǎn)的直射光照度和反射光照度相加，得到接收點(diǎn)的光照度。
[0017] 作為本發(fā)明室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案， 所述步驟3)中采用朗伯模型計(jì)算光源直射到反射墻面上反射點(diǎn)的光強(qiáng)度I( 0 )，計(jì)算公式 如下：
[0018]
[0019]
[0020] 其中，0表示光源的出射角，力為反射墻面的入射角，n為朗伯輻射序數(shù)，^為L(zhǎng)ED光源的中心光強(qiáng)，（x^y^Zd)為光源的坐標(biāo)，（x，0，z)為反射點(diǎn)的坐標(biāo)，（XpypZi)為接收點(diǎn) 的坐標(biāo)。
[0021] 作為本發(fā)明室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案， 所述步驟4)中反射點(diǎn)作為次級(jí)點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度I1的計(jì)算公式如下：
[0022]
[0023] 其中，k為反射墻面的反射系數(shù)，為反射墻面的法線與反射光線的夾角。
[0024] 作為本發(fā)明室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案， 所述步驟5)中接收點(diǎn)在反射點(diǎn)反射方向上的光照度E的計(jì)算公式如下：
[0025]
[0026] 作為本發(fā)明室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案， 所述步驟6)中反射墻面到接收點(diǎn)的光照度E'的計(jì)算公式如下：
[0027]
[0028] 其中，2范圍為反射墻面上產(chǎn)生反射光線部分的面積（墻面的反射系數(shù)相同）。
[0029] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0030] 將墻面每點(diǎn)作為次級(jí)點(diǎn)光源，增加了計(jì)算公式的精確性。本方法可應(yīng)用于室內(nèi)可 見光通信光源布局中，其特點(diǎn)是光照度計(jì)算的精確度高。
【附圖說明】
[0031] 圖1是LED光源直射到墻面所有點(diǎn)的示意圖；
[0032] 圖2是墻面上的次級(jí)光源反射到接收點(diǎn)的示意圖；
[0033] 圖3是一個(gè)墻面所有點(diǎn)反射到空間上任意接收點(diǎn)的示意圖；
[0034] 圖4是多個(gè)墻面所有點(diǎn)反射到空間上任意接收點(diǎn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0036] 本發(fā)明公開了一種室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中接收點(diǎn)光照度的計(jì)算方法，接收點(diǎn)的光 照度來自于作為通信光源LED燈發(fā)射的直射光線以及直射光線經(jīng)墻面反射后的反射光線 兩部分疊加，具體包含以下步驟：
[0037] 步驟1)，分別獲取光源的位置坐標(biāo)、接收點(diǎn)的位置坐標(biāo)；
[0038] 步驟2)，選取反射墻面；
[0039] 步驟3)，計(jì)算光源直射到所述反射墻面上反射點(diǎn)的光強(qiáng)度；
[0040] 步驟4)，根據(jù)步驟3)中的計(jì)算結(jié)果以及該反射墻面的反射系數(shù)計(jì)算出反射點(diǎn)作 為次級(jí)點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度；
[0041] 步驟5)，根據(jù)反射點(diǎn)作為次級(jí)點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算出接收點(diǎn)在反射點(diǎn)反射方