基于Android手机摄像头的可见光通信技术研究

摘要

可见光通信(VLC)是以LED照明光源为基础的一种新型通信方式，它已经被认为是最有潜力的未来无线通信技术。经过多年的发展，LED已经由原来只能够照明发展到如今的室内无线数据传输。可见光通信不仅可以缓解当前紧张的频谱资源，而且更加环保。
　　在过去十年，智能手机发展极为迅猛，摄像头已经成为手机不可缺少的组成部分。如今的手机摄像头采用的大都是CMOS传感器，所进行拍摄的快门方式也都为卷帘式快门。卷帘快门的工作方式是逐行扫描，能够检测到来自LED的亮度信息。
　　本文基于上述理论提出了一种以手机摄像头作为室内可见光通信的接收端的新型可见光通信系统。其原理是利用手机摄像头的卷帘快门工作方式接收LED发送的可见光信息。论文首先从研究背景上分析以手机摄像头为接收端进行可见光通信的意义。其次通过介绍手机摄像头的组成及成像原理，来分析手机快门的工作方式。之后阐述了LED的工作原理及特性，并对每一种特性对于可见光通信的影响进行了分析，并分析了在室内可见光通信的信道特性，从多种链路方式进行分析并在此基础上进行了理论仿真。最后重点研究了基于Android手机摄像头作为可见光通信接收端的系统设计与实现方案。系统设计包括发送端的硬件电路设计及OOK调制的软件编程，接收端基于Android平台的应用程序开发的软件设计。论文以室内环境作为实验环境，进行了文本信息传输实现。并根据传输速率、编码方式以及感光芯片等因素对整个系统的影响进行了比较，并分析了该方案最终的可行性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 可见光通信简述

1．2 智能手机发展概述

1．2．1 智能手机的特点

1．2．2 智能手机操作系统

1．3 课题研究背景及意义

1．3．1 技术现状

1．3．2 应用前景

1．4 论文研究主要内容和章节安排

第2章 智能手机摄像头工作原理

2．1 手机摄像头的结构组成

2．2 成像原理

2．2．1 手机摄像头工作原理

2．2．2 手机摄像头的输出格式

2．3 工作方式

2．3．1 全局快门(Global Shutter)

2．3．2 卷帘快门(Rolling Shutter)

2．4 本章小结

第3章 白光LED特性及可见光信道特性研究

3．1 LED的特性研究

3．1．1 白光LED的工作原理

3．1．2 白光LED的特性分析

3．2 可见光信道特性

3．2．1 室内可见光通信链路结构

3．2．2 室内光无线通信直射信道

3．3 本章小结

第4章 基于智能手机摄像头的可见光通信系统设计

4．1 工作原理

4．2 技术参数

4．3 系统硬件设计

4．3．1 发送端硬件设计

4．3．2 接收端硬件设计

4．4 系统软件设计

4．4．1 发送端软件设计

4．4．2 接收端软件设计

4．4．3 信息帧结构设计

4．5 本章小结

第5章 系统实验及测试

5．1 系统电路实现以及调试

5．1．1 系统电路实现

5．1．2 发送电路调试

5．2 系统的联调测试

5．3 系统的性能测试

5．3．1 传输速率影响的测试

5．3．3 传输编码影响的测试

5．3．3 感光性能差异影响的测试

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

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