本發(fā)明涉及可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種短距離通訊智能除塵路燈。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能是由太陽(yáng)內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來(lái)自太陽(yáng)的輻射能量。

人類(lèi)所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。植物通過(guò)光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來(lái)。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。

可見(jiàn)光通信技術(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的，將高速因特網(wǎng)的電線(xiàn)裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。利用這種技術(shù)做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內(nèi)燈光達(dá)到的范圍，電腦不需要電線(xiàn)連接，因而具有廣泛的開(kāi)發(fā)前景。相比于其他無(wú)線(xiàn)電通信方式，可見(jiàn)光通信的主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）光通信的直線(xiàn)定向傳播方式使它的發(fā)射光束窄，方向性好，光束的發(fā)散角通常都在毫弧度，甚至微弧度量級(jí)，因此具有數(shù)據(jù)傳遞的保密性，除非其通信鏈路被截取，否則數(shù)據(jù)不易外泄。由于這些波束非常的定向，是對(duì)準(zhǔn)某一接收機(jī)的，如想截接，就需要用另一部接收機(jī)在視距內(nèi)對(duì)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)，還需要知道如何接收信號(hào)，這是很難做到的。如果被裁接，那么原來(lái)鏈路就被中斷了，用戶(hù)就會(huì)發(fā)現(xiàn)信息被截接。

（2）無(wú)須進(jìn)行昂貴的管道工程施工，其施工成本約為光纜的20 %。組網(wǎng)方便、迅速，光通信組網(wǎng)速度快，只須在通信點(diǎn)上進(jìn)行設(shè)備安裝，適合臨時(shí)使用和復(fù)雜地形中的緊急組網(wǎng)，對(duì)于重新撤換部署也很方便。

（3）由于光波波長(zhǎng)短(可見(jiàn)光的約零點(diǎn)幾微米)，所以在完成同樣功能的情況下，光收 發(fā)端的尺寸要比微波、毫米波通信天線(xiàn)的尺寸小很多，具有功耗小、體積小、重量輕等特點(diǎn)，相應(yīng)的器件成本也較低。

雖然光通信有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著一些弊端，譬如：光波不能穿透墻壁等障礙物，易受太陽(yáng)光、白熾燈、熒光燈等背景光噪聲的干擾等?，F(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)通信必然還是要依賴(lài)于通信網(wǎng)絡(luò)，若是在深山中旅行時(shí)，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)比較弱，或者沒(méi)有通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，相距較遠(yuǎn)的驢友( 比如，落單或迷路的驢友與團(tuán)隊(duì))之間無(wú)法通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳遞，為人們的生活帶來(lái)了方便，但是，其應(yīng)用還存在局限性。而且，利用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信需要向通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商繳納費(fèi)用。特別是，近距離范圍內(nèi)利用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，增加了通信的成本。同時(shí)，目前使用LED 的照明裝置，還僅用于照明，功能單一，所以需要一種基于可見(jiàn)光的手電筒來(lái)實(shí)現(xiàn)照明的功能以及通訊的目的?，F(xiàn)有的路燈結(jié)構(gòu)單一，通常僅能夠起到照明的作用，功能有限，未能充分利用其上端空間資源。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠吸附霧霾的除塵路燈，能夠改善現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置在路燈桿體上的太陽(yáng)能板實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能供電，并采用電場(chǎng)發(fā)生器與吸塵板相互配合，實(shí)現(xiàn)除塵效果，同時(shí)采用霧化噴霧設(shè)備，能夠使空氣中的顆粒物凝聚沉降，提高除塵效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，收、發(fā)均采用相對(duì)較小的接收、發(fā)射角度，使用時(shí)只需手動(dòng)粗對(duì)準(zhǔn)即可，應(yīng)用于室內(nèi)短距離無(wú)線(xiàn)通信，可以達(dá)到10Mbps以上的數(shù)據(jù)通信速率，傳輸距離達(dá)到5米左右，基本滿(mǎn)足辦公室、實(shí)驗(yàn)室、家庭等室內(nèi)環(huán)境的數(shù)據(jù)通信要求的室內(nèi)LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案：

一種短距離通訊智能除塵路燈，包括：

中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED 燈、智能路燈、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路；

所述智能路燈包括所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED 燈、智能路燈、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路；所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào)；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測(cè)器是可見(jiàn)光波段響應(yīng)較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述智能路燈是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述智能路燈之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過(guò)大氣信道進(jìn)行傳輸；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG 功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送；

所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG 功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送；所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM 等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合 C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用 CCD 作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應(yīng)度 CCD 相機(jī)；相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD 相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門(mén)的側(cè)端；

橋接電路：連接計(jì)算機(jī)USB接口和光收發(fā)電路，將來(lái)自計(jì)算機(jī)USB數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行變換處理成適合發(fā)射電路調(diào)制的信號(hào)，同時(shí)將接收電路送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行變化處理成USB數(shù)據(jù)信號(hào)送給計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)高速率的無(wú)線(xiàn)雙工通信；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG 功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送；

光發(fā)射機(jī)：將經(jīng)過(guò)USB接口電路處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行編碼調(diào)制，調(diào)制過(guò)的信 號(hào)再經(jīng)過(guò)放大后送去調(diào)制光源一一可見(jiàn)光LED，使其發(fā)出被編碼電信號(hào)調(diào)制的可見(jiàn)光光脈沖信號(hào)（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為電光轉(zhuǎn)換，即E/O轉(zhuǎn)換），最后經(jīng)光學(xué)天線(xiàn)發(fā)射到大氣信道中。

光接收機(jī)：通過(guò)光學(xué)天線(xiàn)把發(fā)送端發(fā)送來(lái)的光脈沖信號(hào)會(huì)聚到光電檢測(cè)器 PIN，將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為光電轉(zhuǎn)換，即O/E轉(zhuǎn)換），轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的微弱電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大解調(diào)后送給USB接口電路。

所述光發(fā)射機(jī)包括光源和驅(qū)動(dòng)器以及輔助電路。所述輔助電路包括光監(jiān)測(cè)器、無(wú)光報(bào)警電路、自動(dòng)功率控制電路(APC)和自動(dòng)溫度控制電路(ATC)；使用時(shí)，電信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器與光源連接，自動(dòng)溫度控制電路調(diào)控光源溫度，所述光監(jiān)測(cè)器設(shè)置在光源照射范圍內(nèi)，并與無(wú)光報(bào)警電路連接，所述光監(jiān)測(cè)器與一自動(dòng)功率控制電路連接后與驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成反饋電路。

所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內(nèi)部連線(xiàn)三個(gè)部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)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(xiàn)互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程。

為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿(mǎn)足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電；

在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。

待發(fā)送密鑰為 TTL 電平信號(hào)，即+5V 表示高電平“1”，0V 表示低電平“0”；所述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；所述光鑰匙模塊一個(gè)一對(duì)多的裝置；光鑰匙是基于單片機(jī) STC12C2052AD 設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。

所述光源工作波段為紅光650nm，與綠光和藍(lán)光相比較，紅光在大氣信道中傳輸時(shí)，在對(duì)背景噪聲中的熒光和紫外線(xiàn)的抵抗能力上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

所述發(fā)射機(jī)電路中采用650nm的紅光發(fā)光二極管（LED）作為發(fā)射機(jī)的光源。用于室內(nèi)的便攜無(wú)線(xiàn)光傳輸設(shè)備，光源必須滿(mǎn)足以下幾個(gè)基本的要求：滿(mǎn)足人眼安全要求；調(diào)制速率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（≥10Mb/s）；使用壽命長(zhǎng)；價(jià)格低，降低成本。所述LED驅(qū)動(dòng)電路采用差分電路。

所述光接收機(jī)電路包括光電探測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理電路，對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制的數(shù)字光信號(hào)，在接收端采用直接檢測(cè)方式時(shí)，主要由光電檢測(cè)器、 低噪前置放大器、主放大器、AGC電路等構(gòu)成光接收機(jī)的線(xiàn)性通道，以完成光/電轉(zhuǎn)換，把信號(hào)放大到判決電路所需的信號(hào)電平。

在光通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的作用是把接收到光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。首先由光電探測(cè)器(可以是PIN光電二極管，也可以是PAD雪崩光電二極管)將光發(fā)射機(jī)送出的經(jīng)信道傳輸后的微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。光電探測(cè)器的輸出信號(hào)電流很小，必須由低噪聲、寬頻帶的前置放大器進(jìn)行放大。光電探測(cè)器和前置放大器構(gòu)成光接收機(jī)前端，其噪聲性能將是決定接收靈敏度的主要因家。主放大器、均衡器及AGC電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行高增益的放大并對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償、整形，以提高信噪比、減少誤碼率，使輸出的脈沖適合判決的要求。

所述低噪前置放大器為寬帶、低噪聲放大器，因?yàn)殡娐饭ぷ魉俾时容^高，優(yōu)選為，LNA采用跨阻放大器。

該發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的室內(nèi)LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)主要包括USB橋接電路、光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，硬件電路小巧，使用便捷，工作性能良好；通過(guò)采用太陽(yáng)能板結(jié)構(gòu)，能夠用于太陽(yáng)能發(fā)電，將太陽(yáng)能發(fā)電經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)化之后存儲(chǔ)在蓄電池內(nèi)，用于為路燈供電，同時(shí)由于采用了電場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)，能夠利用電場(chǎng)作用時(shí)霧霾固體顆粒物吸附在吸塵板上，由于電場(chǎng)發(fā)生器為需要通電結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中將其置于保護(hù)罩內(nèi)側(cè)，為了避免外部結(jié)構(gòu)進(jìn)入保護(hù)罩內(nèi)，本發(fā)明采用了內(nèi)外兩層保護(hù)罩結(jié)構(gòu)，通過(guò)使內(nèi)外兩層保護(hù)罩結(jié)構(gòu)的通孔相互錯(cuò)開(kāi)，能避免外部的雨水進(jìn)入保護(hù)罩內(nèi)，同時(shí)不影響空氣流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)除塵效果；

本發(fā)明中采用在照明燈外部覆蓋透明的保護(hù)罩，能夠避免照明燈受損，同時(shí)，由于在照明燈下方設(shè)置了噴霧結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)靜音泵將水箱中的水泵到霧化噴頭，將其霧化噴出之后，能夠增加空氣濕度，從事利用霧化水吸附空氣中的固體顆粒物，使得固體顆粒物凝聚沉降，從而可以有效減少固體顆粒物含量。

所述微控制器是采用單片機(jī) ,其CPU由控制器和運(yùn)算器組成， 主要進(jìn)行運(yùn)算及指令識(shí)別。存儲(chǔ)器為８Ｋ可擦寫(xiě)閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡(jiǎn)單可靠， 功能強(qiáng)大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

應(yīng)用人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù),進(jìn)行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的新一代的計(jì)算機(jī)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(jiàn)光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。

光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于 Linux 的一個(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端（手機(jī)和平板）中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺(tái)相比，有很大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)最主要的體現(xiàn)在它的開(kāi)放性。Android系統(tǒng)是完全開(kāi)源的系統(tǒng)，所有的愛(ài)好者和廠(chǎng)商都可以參與到 Android 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中來(lái)，這就為 Android 系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android 系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機(jī)量第一大的系統(tǒng)。Android 系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)就是基于谷歌公司的平臺(tái)，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無(wú)縫的應(yīng)用到 Andriod 系統(tǒng)中去。

為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿(mǎn)足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電；

在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，在發(fā)射端采用了OOK調(diào)制方式，OOK 帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，解碼時(shí)候只需要通過(guò)直接檢測(cè)的方法，通過(guò)判斷光的有無(wú)來(lái)確定接收到的信息時(shí)0或者1；使得發(fā)射端成本合理；在接收端，采用 CCD 作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻（100fps 以上）、高靈敏度、高響應(yīng)度 CCD 相機(jī)；相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD 相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。選擇 CCD 作為光探測(cè)器，其靈敏度和響應(yīng)度比傳統(tǒng)的 PIN 光電二極管高很多。對(duì)比于傳統(tǒng)光電二極管，采用 CCD 相機(jī)可以使光源的位置可以在圖像中清晰的顯示出來(lái)，這樣，只要能夠判斷出信號(hào)的位置，將來(lái)可以使用多個(gè)光源，在接收端的接受能力之內(nèi)，成倍的提高傳輸速率。并且 CCD 作為光探測(cè)器還可以同時(shí)用于APT 通信系統(tǒng)當(dāng)中。

在計(jì)算機(jī)上支持熱插拔， 充分體現(xiàn)了USB接口設(shè)備使用快速便捷的特點(diǎn)。在驅(qū)動(dòng)程序的支持下，計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向無(wú)線(xiàn)光通信，通信速率可達(dá)到11Mbps，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)之間基于USB接口的可見(jiàn)光（紅光）無(wú)線(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。該系統(tǒng)主要是應(yīng)用于室內(nèi)短距離的視距范圍內(nèi)的，采用650nm作為工作波長(zhǎng)，短波長(zhǎng)中的可見(jiàn)光波段在安裝調(diào)試上可以目視對(duì)準(zhǔn)，省去了紅外波段價(jià)值昂貴的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)；而可見(jiàn)光波段的光器件價(jià)格僅為850/1550nm器件的幾十甚至幾百分之一，大大降低了系統(tǒng)成本。LED光源驅(qū)動(dòng)電路采用的是差分電路；差分電路由于恒流源的作用，即使出現(xiàn)大電流飄移，該種電路也可以保證相對(duì)穩(wěn)定的供電電流，從而保證電路的工作穩(wěn)定性；即使高電壓輸出時(shí)出現(xiàn)電壓飄移現(xiàn)象，只要信號(hào)仍然保持平衡，此電路引起的交叉干擾也相對(duì)較??；對(duì)于存在容易產(chǎn)生寄生現(xiàn)象的前級(jí)電路的情況下，鑒于該電路共模增益較低，所以它對(duì)前級(jí)引入寄生振蕩的可能性很小。

附圖說(shuō)明

圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是光發(fā)射機(jī)電路框圖；

圖3是LED光源驅(qū)動(dòng)電路；

圖4是光收機(jī)電路框圖；

圖5是跨阻放大器電路圖

圖6 路燈結(jié)構(gòu)圖

其中：101.路燈桿體，102.太陽(yáng)能板，103.蓄電池，104.陽(yáng)極端，105.陰極端，106.擋板，107.照明燈，108.罩體，109.霧化噴頭，110.輸送管，111.水箱，112.第一保護(hù)罩，113.第二保護(hù)罩，114.凸緣結(jié)構(gòu)，115.反光紙，116.輸水口，117.進(jìn)水閥門(mén)，118.保護(hù)板，119.凹槽，120.連接器，121.吸塵板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的11作進(jìn)一步詳盡描述：

1、如圖1所示，包括：

中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED 燈、智能路燈、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路；所述智能路燈包括微控制器、凈化器開(kāi)關(guān)以及光接收模塊，所述光接收模塊從LED燈組中接收LED通信信號(hào)，對(duì)所述LED通信信號(hào)處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器；所述智能路燈，包括耐高溫防火PVC制成的路燈桿體（101）及設(shè)置在所述的路燈桿體（101）上端的太陽(yáng)能板（102），所述的路燈桿體（101）為中空筒狀結(jié)構(gòu)，在所述的路燈桿體（101）內(nèi)側(cè)設(shè)置有蓄電池（103），在所述的太陽(yáng)能板（102）下方設(shè)置有電場(chǎng)發(fā)生器，所述的電場(chǎng)發(fā)生器與所述的蓄電池（103）電連接，所述的電場(chǎng)發(fā)生器包括設(shè)置在上端的陽(yáng)極端（104）和設(shè)置在下方的陰極端（105），在所述的陰極端（105）和所述的陽(yáng)極端（104）之間的路燈桿體（101）上覆蓋有吸塵板（121），在所述的吸塵板（121）上設(shè)置有呈不規(guī)則排布的通孔結(jié)構(gòu)，在所述的陰極端（105）下方設(shè)置有擋板（106），在所述的擋板（106）下方的路燈桿體（101）上設(shè)置有照明燈（107），所述的照明燈（107）為沿所述的路燈桿體（101）外壁周向等間隔設(shè)置的4個(gè)，在所述的照明燈（107）外部套裝有透明的罩體（108），在所述的罩體（108）下方的路燈桿體（101）的側(cè)壁上設(shè)置有等間隔排布的數(shù)個(gè)通孔，在所述的通孔內(nèi)分別設(shè)置有霧化噴頭（109），在所述的路燈桿體（101）內(nèi)側(cè)設(shè)置有輸送管（110），所述的輸送管（110）分別與所述的霧化噴頭（109）相連接，在所述的路燈桿體（101）內(nèi)部設(shè)置有水箱（111），所述的水箱（111）上設(shè)置有靜音泵，所述的靜音泵與所述的輸送管（110）相連接，所述的靜音泵和所述的照明燈（107）分別與所述的蓄電池（103）電連接，在所述的太陽(yáng)能板（102）與所述的擋板（106）之間設(shè)置有保護(hù)罩，所述的保護(hù)罩包括第一保護(hù)罩（112）及套裝在所述的第一保護(hù)罩（112）外側(cè)的第二保護(hù)罩（113），所述的電場(chǎng)發(fā)生器位于所述的第一保護(hù)罩（112）內(nèi)側(cè)，所述的第一保護(hù)罩（112）和所述的第二保護(hù)罩（113）上分別設(shè)置有通孔，所述的第一保護(hù)罩（112）和所述的第二保護(hù)罩（113）上的通孔相互錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，所述的擋板（106）為耐高溫防火PVC制成。

所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED 燈、智能路燈、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路；所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào)；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測(cè)器是可見(jiàn)光波段響應(yīng)較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述智能路燈是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述智能路燈之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過(guò)大氣信道進(jìn)行傳輸；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG 功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送；

通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG 功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送；所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM 等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合 C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用 CCD 作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應(yīng)度 CCD 相機(jī)；相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD 相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門(mén)的側(cè)端；

橋接電路：連接計(jì)算機(jī)USB接口和光收發(fā)電路，將來(lái)自計(jì)算機(jī)USB數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行變換處理成適合發(fā)射電路調(diào)制的信號(hào)，同時(shí)將接收電路送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行變化處理成USB數(shù)據(jù)信號(hào)送給計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)高速率的無(wú)線(xiàn)雙工通信。

光發(fā)射機(jī)：將經(jīng)過(guò)USB接口電路處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行編碼調(diào)制，調(diào)制過(guò)的信 號(hào)再經(jīng)過(guò)放大后送去調(diào)制光源一一可見(jiàn)光LED，使其發(fā)出被編碼電信號(hào)調(diào)制的可見(jiàn)光光脈沖信號(hào)（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為電光轉(zhuǎn)換，即E/O轉(zhuǎn)換），最后經(jīng)光學(xué)天線(xiàn)發(fā)射到大氣信道中。

光接收機(jī)：通過(guò)光學(xué)天線(xiàn)把發(fā)送端發(fā)送來(lái)的光脈沖信號(hào)會(huì)聚到光電檢測(cè)器 PIN，將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為光電轉(zhuǎn)換，即O/E轉(zhuǎn)換），轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的微弱電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大解調(diào)后送給USB接口電路。

所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內(nèi)部連線(xiàn)三個(gè)部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)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(xiàn)互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程。

為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿(mǎn)足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。

待發(fā)送密鑰為 TTL 電平信號(hào)，即+5V 表示高電平“1”，0V 表示低電平“0”；所述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；所述光鑰匙模塊一個(gè)一對(duì)多的裝置；光鑰匙是基于單片機(jī) STC12C2052AD 設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。

在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。

所述微控制器是采用單片機(jī) ,其CPU由控制器和運(yùn)算器組成， 主要進(jìn)行運(yùn)算及指令識(shí)別。存儲(chǔ)器為８Ｋ可擦寫(xiě)閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡(jiǎn)單可靠， 功能強(qiáng)大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

所述溫度傳感器是DS18B20傳感器，DS18B20傳感器具有一線(xiàn)接口， 使用簡(jiǎn)單方便， 在實(shí)際使用中無(wú)需外部元件， 直接利用數(shù)據(jù)總線(xiàn)供電， 測(cè)量溫度范圍較大。因此， 使用范圍較廣， 用途較大。

如圖2所示，所述光發(fā)射機(jī)包括光源和驅(qū)動(dòng)器以及輔助電路。所述輔助電路包括光監(jiān)測(cè)器、無(wú)光報(bào)警電路、自動(dòng)功率控制電路(APC)和自動(dòng)溫度控制電路(ATC)；使用時(shí)，電信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器與光源連接，自動(dòng)溫度控制電路調(diào)控光源溫度，所述光監(jiān)測(cè)器設(shè)置在光源照射范圍內(nèi)，并與無(wú)光報(bào)警電路連接，所述光監(jiān)測(cè)器與一自動(dòng)功率控制電路連接后與驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成反饋電路。

優(yōu)選地，所述光源工作波段為紅光650nm，與綠光和藍(lán)光相比較，紅光在大氣信道中傳輸時(shí)，在對(duì)背景噪聲中的熒光和紫外線(xiàn)的抵抗能力上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

優(yōu)選地，所述發(fā)射機(jī)電路中采用650nm的紅光發(fā)光二極管（LED）作為發(fā)射機(jī)的光源。用于室內(nèi)的便攜無(wú)線(xiàn)光傳輸設(shè)備，光源必須滿(mǎn)足以下幾個(gè)基本的要求：滿(mǎn)足人眼安全要求；調(diào)制速率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（≥10Mb/s）；使用壽命長(zhǎng)；價(jià)格低，降低成本。如圖3所示，所述LED驅(qū)動(dòng)電路采用差分電路。

如圖4所示，所述光接收機(jī)電路包括光電探測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理電路，對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制的數(shù)字光信號(hào)，在接收端采用直接檢測(cè)方式時(shí)，主要由光電檢測(cè)器、 低噪前置放大器、主放大器、AGC電路等構(gòu)成光接收機(jī)的線(xiàn)性通道，以完成光/電轉(zhuǎn)換，把信號(hào)放大到判決電路所需的信號(hào)電平。

在光通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的作用是把接收到光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。首先由光電探測(cè)器(可以是PIN光電二極管，也可以是PAD雪崩光電二極管)將光發(fā)射機(jī)送出的經(jīng)信道傳輸后的微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。光電探測(cè)器的輸出信號(hào)電流很小，必須由低噪聲、寬頻帶的前置放大器進(jìn)行放大。光電探測(cè)器和前置放大器構(gòu)成光接收機(jī)前端，其噪聲性能將是決定接收靈敏度的主要因家。主放大器、均衡器及AGC電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行高增益的放大并對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償、整形，以提高信噪比、減少誤碼率，使輸出的脈沖適合判決的要求。

所述低噪前置放大器為寬帶、低噪聲放大器，因?yàn)殡娐饭ぷ魉俾时容^高，優(yōu)選為，LNA采用跨阻放大器。

如圖5所示，其中，Iin為光電探測(cè)器的光生電流，Ay為理想放大器。其中的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)Rf 檢測(cè)到輸出端電壓并以電流的形式反饋到輸入端。這種形式的放大器一方面保證了其具有較小的輸入阻抗，從而可以最大幅度地?cái)z取光電探測(cè)器產(chǎn)生的光電流；另一方面，具有很好的帶負(fù)載的能力。它是一種通過(guò)反饋電阻Rf 給放大器輸入端提供負(fù)反饋的高增益高阻抗放大器，基本上是一個(gè)電流-電壓轉(zhuǎn)換器，噪聲低、頻帶寬和動(dòng)態(tài)范圍大。