專利名稱：一種紫外光通信方法和紫外光通信系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種紫外光通信方法和紫外光通信系統。
背景技術：
隨著科學技術的不斷進步，依托不同介質的通信系統都得到了不同程度的發展。 目前常見的通信系統根據傳播介質的不同大致分為三大類射頻通信系統、紅外或激光通信系統和紫外光通信系統。其中，紫外光通信系統由于大氣層中的臭氧對波長在200nm到 280nm之間區域的紫外光有強烈的吸收作用，這個區域被叫做日盲區，到達地面的日盲區紫外光輻射在海平面附近幾乎衰減為零，由于日盲區的存在，工作在波長290nm以內的紫外光通信系統將不會受到周圍環境的影響，從而大大提高了紫外光通信系統的抗干擾能力。現有技術中的紫外光通信系統采用紫外激光器或是紫外LED作為紫外光源，通過紫外激光器或是紫外LED的光源，在發射端將信息電信號調制加載到該紫外光載波上，已調制的紫外光載波信號利用大氣信道進行傳播。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題一方面，由于紫外激光器的價格昂貴、使用壽命短、脈沖重復周期對溫度敏感以及不易低壓高速驅動的缺陷，現有的紫外光通信系統不能應用于低成本、低功耗的環境。另一方面，由于受制造工藝的影響，現有紫外LED的功率過小，無法滿足通信距離的要求，且價
格昂貴。
發明內容
為了提高日盲區紫外光通信系統的發射功率和抗干擾能力，本發明實施例提供了一種紫外光通信方法和紫外光通信系統。所述技術方案如下本發明實施例提供了一種紫外光通信方法，所述方法包括發射機將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據語音編碼信號對所述調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號；將所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。其中，所述發射機將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號之前，所述還包括將獲取的交流電壓轉換為直流電壓；對所述直流電壓進行升壓處理，以啟動所述紫外殺菌燈。其中，所述根據所述語音編碼信號對調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號具體包括將所述語音編碼信號輸入調制電路，根據所述語音編碼信號控制調制電路的頻率；根據所述調制電路的頻率控制所述紫外殺菌燈的亮暗以將所述語音信號轉換成紫外光信號。本發明實施例提供了一種紫外光通信系統，所述系統包括發射機和接收機，
所述發射機，用于將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據所述語音編碼信號對調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號，并將所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機；所述接收機，接收所述紫外光信號，將所述紫外光信號轉換為電信號，并對所述電信號進行處理輸出語音信號。其中，所述發射機包括啟動模塊、轉換模塊、控制模塊和傳輸模塊；所述啟動模塊，用于將獲取的交流電壓轉換為直流電壓，并對所述直流電壓進行升壓處理，以啟動所述紫外殺菌燈；所述轉換模塊，用于將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號；所述控制模塊，用于根據所述轉換模塊得到的所述語音編碼信號對調制電路進行調制，以控制連接所述調制電路的紫外殺菌燈的亮暗，將所述語音信號轉換成紫外光信號;所述傳輸模塊，用于將所述控制模塊得到的所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。其中，所述發射機還包括濾波模塊，所述濾波模塊連接所述啟動模塊，用于對獲取的所述交流電壓進行濾波處理。其中，所述控制模塊具體用于，將所述語音編碼信號輸入調制電路，根據所述語音編碼信號控制調制電路的頻率；根據所述調制電路的頻率控制所述紫外殺菌燈的亮暗，以將所述語音信號轉換成紫外光信號。其中，所述接收機包括紫外光接收模塊和光電轉換模塊；所述紫外光接收模塊，用于接收所述發射機發送的紫外光信號；所述光電轉換模塊，用于將所述紫外光接收模塊接收的所述紫外光信號轉換為電信號。其中，所述接收機還包括處理模塊，用于對所述光電轉換模塊得到的電信號進行處理輸出語音信號。其中，所述接收機還包括濾波模塊，與所述光電轉換模塊和所述處理模塊進行連接，用于對所述電信號進行濾波處理后發送給所述處理模塊本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將語音信號轉換成語音編碼信號，并通過語音編碼信號控制紫外殺菌燈的亮暗，從而將語音信號轉換為光信號，傳輸光信號，采用的紫外殺菌燈價格低廉，使用壽命長，實現了日盲區紫外光的通信能力。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發明實施例I中提供的紫外光通信方法流程圖；圖2是本發明實施例2中提供的紫外光通信方法流程圖；圖3是本發明實施例2中提供的紫外光通信的電路圖4是本發明實施例3中提供的紫外光通信系統的結構示意圖；圖5是本發明實施例3中提供的紫外光通信系統的另一結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例I對于紫外光通信系統，光源的選擇非常重要，一般要求光源的發射光譜必須涵蓋日盲區域，并且要有足夠的發射功率，而非日盲紫外區域的光譜要盡可能降到最低，本發明實施例采用紫外殺菌燈作為調制信號的載體，將光信號傳播出去。參見圖1，本發明實施例提供了一種紫外光通信方法，所述方法包括步驟101 :發射機將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據語音編碼信號對調制電路進行調制，以將語音信號轉換成紫外光信號；步驟102 :將紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。本發明實施例提供的方法，通過將語音信號轉換成語音編碼信號，并通過語音編碼信號控制紫外殺菌燈的亮暗，從而將語音信號轉換為光信號，傳輸光信號，采用的紫外殺菌燈價格低廉，使用壽命長，實現了日盲區紫外光的通信能力。實施例2參見圖2，本發明實施例提供了一種紫外光通信方法，所述方法包括步驟201 :發射機接收語音信號；其中，發射機接收語音信號，并通過發射機的處理將該語音信號轉換為光信號，進行光信號的傳輸。步驟202 :獲取交流電壓，將交流電壓轉換為直流電壓，并對直流電壓進行升壓處理，以啟動紫外殺菌燈；優選地，本實施例中，獲取220V交流電壓，以啟動紫外殺菌燈，包括將220V交流電壓通過橋式整流電路轉換成3IOV直流電壓，進一步地，通過升壓電路將3IOV直流電壓轉換為紫外殺菌燈的啟動電壓，如紫外殺菌燈的啟動電壓為400V，則通過升壓電路將310V電壓升為400V電壓，以驅動紫外殺菌燈的工作。優選地，本發明實施例還在高壓啟動電路中采用隔離電源以減少彼此的干擾。本實施例中，可選地，在將220V交流電壓轉換成直流電壓之前，將該220V交流電壓進行濾波處理，以減少電路上的電磁干擾。步驟203 :發射機將獲取的語音信號轉換為語音編碼信號；本實施例中，將語音信號轉換成紫外光信號進行傳輸，需要將語音信號轉換成語音編碼信號，即將模擬信號轉換為數字信號，其中將語音信號轉換成語音編碼信號的方法歸納起來可以分成三大類波形編碼、信源編碼、混合編碼。其中，波形編碼比較簡單，編碼前采樣定理對模擬語音信號進行量化，然后進行幅度量化，再進行二進制編碼。可以通過非線性量化，前后樣值的差分、自適應預測等方法實現數據壓縮。信源編碼又稱為聲碼器，是根據人的發生機理，在編碼端對語音信號進行分析，分解成有聲音和無聲音兩部分，在解碼端根據接收的參數再合成聲音。混合編碼是將波形編碼和聲碼器的原理結合起來。
具體的將語音信號轉換成語音編碼信號屬于現有技術，本實施例對此不做贅述， 轉換后的語音編碼信號為由組成的信號。步驟204 :發射機根據語音編碼信號對調制電路進行調制，以控制連接該調制電路的紫外殺菌燈的亮暗得到紫外光信號；本實施例中，在紫外殺菌燈前端連接一調制電路，將語音編碼信號輸入調制電路， 根據語音編碼信號對調制電路進行調制，從而控制調制電路的頻率，并通過所述調制電路的頻率控制所述紫外殺菌燈的亮暗。本實施例中，紫外殺菌燈本身固有一個工作頻率，但是為了實現通過紫外殺菌燈傳輸語音信號的目的，在該紫外殺菌燈前端設置一個調制電路，根據語音編碼信號控制調制電路的頻率，以達到控制紫外殺菌燈的亮暗的目的，使得紫外殺菌燈的亮暗能夠得到語音編碼幀的控制，實現了將語音信號調制到光載波上的效果，從而實現了紫外光通信。為了使本領域的技術人員能夠更加清楚本實施提供的技術方案，現舉例如下如圖3所示紫外光通信的發射機的示意圖，本實施例中使用STM32微控制器為核心處理芯片，其中，CMX638語音編解碼芯片獲取到語音信號，并將語音信號轉換為語音編碼信號；STM32微控制器從CMX638語音編解碼芯片處獲取該語音編碼信號后，將語音編碼信號輸入到L6384高壓驅動模塊的第一端口，L6384的輸出端口分別于MOS管和電容電阻相連，兩個MOS管之后連接電容LI的一端，電容LI的另一端和電感C5的一端，C5的另一端與紫外殺菌燈相連，本實施例中的紫外殺菌燈的啟動電壓是400V，其中L6384、和與L6384 的輸出端口連接兩個MOS管、電容、電感和電阻組成了調制電路，MOS管Ql的一個輸入端輸 A 400V電壓，作為紫外殺菌燈的啟動電壓。本實施例中，將220V交流電輸入到升壓電路中，升壓電路包括濾波電路、橋式整流電路和PFC功率因數校正電路，220V交流電經過濾波電路濾除電磁干擾，在經過橋式整流電路將220V交流電變成310V直流電，最后再通過PFC 功率因數校正電路將310V電壓升到400V。400V電壓雖然能驅動紫外殺菌燈的工作，但是調制電路還可以進一步控制紫外殺菌燈的亮暗，具體的，STM32微控制器獲取到語音編碼信號后，將語音編碼信號輸入到L6384高壓驅動模塊的第一端口，L6384第一端口的輸入的信號控制L6384輸出端口 5、6、7、8輸出的信號，進一步地，輸出端口輸出的信號再控制兩個 MOS管的開或關，從而控制調制電路的頻率，調制電路的頻率直接影響紫外光的売暗，從而使得紫外殺菌燈的亮暗能夠得到語音編碼幀的控制，實現了將語音信號調制到光載波上的效果，從而將紫外光信號傳輸給接收機。其中，本發明實施例采用電子鎮流器芯片，如采用L6384芯片，該芯片是一種高端和低端管的高壓驅動芯片，L6384芯片具有相當大的電流驅動能力，這些都來源于內部版權電路。升壓電路是用來提供高電壓的一個必須電路部分。這種功能通常使用一個有源 PFC升壓變換器實現。這里，本發明實施例采用L6561芯片作為控制芯片，來實現PFC升壓變換。步驟205 :發射機將紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機；其中，本發明實施例通過以紫外日盲區的光譜為載波，將語音編碼信號調制加載在紫外光上轉換為紫外光信號，通信系統的發射機和接收機通過初定位和調整，然后以近地大氣為信道來傳輸信息。
優選地，在發射機的發射端口設置有日盲區域下的濾光片，以減少通信信息的干擾和提高信息的安全性。步驟206 :接收機將接收的紫外光信號轉換為電信號；其中，接收機包括紫外光接收模塊和光電轉換模塊，紫外光接收模塊接收到發射機發送的紫外光信號后，將光信號發送給光電轉換模塊，由光電轉換模塊將該紫外光信號轉換為電信號。實際應用中，該紫外光接收模塊可以為寬視野接收器；光電轉換模塊的種類較多， 如各種光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池和當成電倍增管等。但對于日盲紫外區域波長來說，最好的光電轉換器件還是光電倍增管。其中，光電倍增管的采集效率很高，配合相應的寬視野采集器可以檢測到非常微弱的紫外信號。紫外濾光片主要作用是濾除外界可能存在的干擾光波信號，減少信息的干擾和提高信息的安全性。優選地，接收機中還采用隔離電源以減少彼此的干擾。步驟207 :接收機對電信號進行處理輸出語音信號。其中，接收機進行光電轉換后，還將光電轉換得到的微弱電信號經前置放大、鑒頻、解調及解碼等處理后還原成相應的語音或文件信息。實際應用中，該步驟通過STM32微控制器對電信號進行數據處理，并記錄處理后的電信號，并將該電信號顯示給PC，輸出音頻信號。優選地，接收機可以對電信號進行濾波處理后輸出語音信號。本發明實施例提供的方法，通過將語音信號轉換成語音編碼信號，并通過語音編碼信號控制紫外殺菌燈的亮暗，從而將語音信號轉換為光信號，傳輸光信號，采用的紫外殺菌燈價格低廉，使用壽命長，實現了日盲區紫外光的通信能力。實施例3參見圖4，本發明實施例提供了一種紫外光通信系統，所述系統包括發射機301和接收機302，發射機301，用于將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據語音編碼信號對調制電路進行調制，以將語音信號轉換成紫外光信號，并將紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機302 ；接收機302，接收紫外光信號，將紫外光信號轉換為電信號，并對電信號進行處理輸出語音信號。其中，參見圖5，發射機301包括啟動模塊3011、轉換模塊3012、控制模塊3013和傳輸模塊3014 ;啟動模塊3011，用于將獲取的交流電壓轉換為直流電壓，并對直流電壓進行升壓處理，以啟動紫外殺菌燈；轉換模塊3012，用于將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號；控制模塊3013，用于根據轉換模塊得到的語音編碼信號對調制電路進行調制，以控制連接調制電路的紫外殺菌燈的亮暗，將語音信號轉換成紫外光信號；傳輸模塊3014，用于將控制模塊得到的紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。其中，發射機301還包括濾波模塊，該濾波模塊連接啟動模塊3011，用于對獲取的交流電壓進行濾波處理。其中，控制模塊具體用于，將語音編碼信號輸入調制電路，根據語音編碼信號控制調制電路的頻率；根據調制電路的頻率控制紫外殺菌燈的亮暗，以將語音信號轉換成紫外光信號。其中，接收機302包括紫外光接收模塊3021和光電轉換模塊3022 ；紫外光接收模塊3021，用于接收發射機發送的紫外光信號；光電轉換模塊3022，用于將紫外光接收模塊接收的紫外光信號轉換為電信號。另外，接收機302還包括處理模塊3023，用于對光電轉換模塊得到的電信號進行
處理輸出語音信號。另外，接收機還包括濾波模塊，與光電轉換模塊和處理模塊進行連接，用于對電信號進行濾波處理后發送給處理模塊。本發明實施例提供的系統，通過將語音信號轉換成語音編碼信號，并通過語音編碼信號控制紫外殺菌燈的亮暗，從而將語音信號轉換為光信號，傳輸光信號，采用的紫外殺菌燈價格低廉，使用壽命長，實現了日盲區紫外光的通信能力。本實施例提供的系統，具體可以與方法實施例屬于同一構思，其具體實現過程詳見方法實施例，這里不再贅述。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種紫外光通信方法，其特征在于，所述方法包括發射機將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據語音編碼信號對所述調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號；將所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述發射機將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號之前，所述還包括將獲取的交流電壓轉換為直流電壓；對所述直流電壓進行升壓處理，以啟動所述紫外殺菌燈。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據所述語音編碼信號對調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號具體包括將所述語音編碼信號輸入調制電路，根據所述語音編碼信號控制調制電路的頻率； 根據所述調制電路的頻率控制所述紫外殺菌燈的亮暗，以將所述語音信號轉換成紫外光信號。
4.一種紫外光通信系統，其特征在于，所述系統包括發射機和接收機，所述發射機，用于將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據所述語音編碼信號對調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號，并將所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機；所述接收機，接收所述紫外光信號，將所述紫外光信號轉換為電信號，并對所述電信號進行處理輸出語音信號。
5.如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述發射機包括啟動模塊、轉換模塊、控制模塊和傳輸模塊；所述啟動模塊，用于將獲取的交流電壓轉換為直流電壓，并對所述直流電壓進行升壓處理，以啟動所述紫外殺菌燈；所述轉換模塊，用于將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號；所述控制模塊，用于根據所述轉換模塊得到的所述語音編碼信號對調制電路進行調制，以控制連接所述調制電路的紫外殺菌燈的亮暗，將所述語音信號轉換成紫外光信號； 所述傳輸模塊，用于將所述控制模塊得到的所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。
6.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述發射機還包括濾波模塊，所述濾波模塊連接所述啟動模塊，用于對獲取的所述交流電壓進行濾波處理。
7.如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述控制模塊具體用于，將所述語音編碼信號輸入調制電路，根據所述語音編碼信號控制調制電路的頻率，根據所述調制電路的頻率控制所述紫外殺菌燈的亮暗，以將所述語音信號轉換成紫外光信號。
8.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述接收機包括紫外光接收模塊和光電轉換模塊；所述紫外光接收模塊，用于接收所述發射機發送的紫外光信號；所述光電轉換模塊，用于將所述紫外光接收模塊接收的所述紫外光信號轉換為電信號。
9.如權利要求8所述的系統，其特征在于，所述接收機還包括處理模塊，用于對所述光電轉換模塊得到的電信號進行處理輸出語音信號。
10.如權利要求8所述的系統，其特征在于，所述接收機還包括濾波模塊，與所述光電轉換模塊和所述處理模塊進行連接，用于對所述電信號進行濾波處理后發送給所述處理模塊。
全文摘要
本發明公開了一種紫外光通信方法和紫外光通信系統，屬于通信技術領域。所述方法包括發射機將獲取的語音信號轉換成語音編碼信號，根據語音編碼信號對所述調制電路進行調制，以將所述語音信號轉換成紫外光信號；將所述紫外光信號通過紫外大氣通道發送給接收機。本發明通過將語音信號轉換成語音編碼信號，并通過語音編碼信號控制紫外殺菌燈的亮暗，從而將語音信號轉換為光信號，傳輸光信號，采用的紫外殺菌燈價格低廉，使用壽命長，實現了日盲區紫外光的通信能力。
文檔編號H04B10/10GK102611501SQ20121007604
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者王煥瓏, 趙明宇, 鄧中亮 申請人:北京郵電大學