基于手机摄像头的可见光通信关键技术研究
发布时间：2022-07-12 16:19
随着移动互联网和物联网技术的蓬勃发展,移动终端和物联网设备的数量呈爆炸式增长,给现有无线通信技术在频谱资源、功耗和成本等方面带来巨大的挑战。可见光通信具有频谱资源丰富且无需授权认证即可使用、成本低廉、无射频干扰、保密性强和对人体无害等优点,可以解决现有无线通信技术面临的频谱资源、功耗和成本等方面的挑战。在可见光通信中,利用手机摄像头作为系统的接收机可以显著地降低系统的成本和复杂度,同时使系统具有良好的可移动性,在未来室内定位与导航、密钥授权认证等领域,基于手机摄像头的可见光通信具有良好的应用前景。由于该技术的研究起步较晚,在实际应用之前,尚有一些关键性问题亟待解决。为此,本论文确立本研究课题,对基于手机摄像头可见光通信的关键技术展开深入研究。本论文针对基于手机摄像头可见光通信系统的传统信号解调方案中存在的一些关键问题展开深入研究,包括列灰度值随机噪声较大、列灰度值波动较大以及鲁棒性较低等;此外,详细分析和比较了视距光学相机通信（Line of Sight-Optical Camera Communication,LOS-OCC）和非视距光学相机通信（Non-Line of Sight-...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 可见光通信技术
1.3 可见光通信的研究现状
1.3.1 可见光通信的国外研究现状
1.3.2 可见光通信的国内研究现状
1.4 论文研究内容及结构安排
1.4.1 论文研究内容
1.4.2 论文结构安排
参考文献
第二章 基于手机摄像头的可见光通信系统
2.1 LED简介
2.1.1 LED发光原理
2.1.2 LED伏安特性
2.1.3 LED光输出特性
2.1.4 白光LED种类
2.2 手机摄像头简介
2.2.1 摄像头工作原理
2.2.2 卷帘快门
2.3 发射端硬件设计
2.3.1 LED光源模块
2.3.2 LED驱动电路
2.4 实验系统搭建
2.5 本章小结
参考文献
第三章 降低列灰度值波动算法的研究
3.1 列灰度值的选择方案
3.1.1 灰度值排序
3.1.2 列灰度值位置
3.1.3 移动平滑滤波器原理
3.2 列灰度值波动的来源
3.2.1 LED发光功率分布不均匀
3.2.2 LED电容效应
3.3 移动指数平均算法
3.3.1 MEA算法原理
3.3.2 BER性能分析
3.4 指数转化算法
3.4.1 ET算法原理
3.4.2 ET算法参数优化
3.5 MEA算法与ET算法比较
3.5.1 计算复杂度比较
3.5.2 BER性能比较
3.6 本章小结
参考文献
第四章 抗灰度值波动阈值方案的研究
4.1 基于多项式拟合阈值方案的原理
4.2 基于分段多项式拟合的阈值方案
4.2.1 阈值方案原理
4.2.2 列灰度值的选择方案
4.2.3 实验结果及分析
4.3 基于权重移动平均的阈值方案
4.3.1 基于EWMA的阈值方案原理
4.3.2 基于FWMA的阈值方案原理
4.3.3 基于ERWMA的阈值方案原理
4.3.4 实验结果及分析
4.4 基于条纹边界像素的阈值方案
4.4.1 阈值方案原理
4.4.2 列灰度值的选择方案
4.4.3 实验结果及分析
4.5 本章小结
参考文献
第五章 基于图像处理的信号解调方案研究
5.1 基于图像处理的信号解调方案流程
5.2 图像二值化
5.2.1 填充图像
5.2.2 计算积分图像
5.2.3 图像滤波
5.2.4 二值化
5.3 二维逻辑值数据转化为一维逻辑值数据
5.3.1 二维逻辑值数据转一维数据
5.3.2 一维数据转一维逻辑值数据
5.4 实验结果及分析
5.4.1 灰度图像二值化的阈值参数优化
5.4.2 BER性能
5.5 本章小结
参考文献
第六章 LOS-OCC和NLOS-OCC系统性能比较
6.1 基于室内地板反射光的OCC
6.1.1 实验设置
6.1.2 选择列灰度值
6.1.3 实验结果与分析
6.2 LOS-OCC和NLOS-OCC比较
6.2.1 链路空间分布
6.2.2 像素的接收光功率
6.2.3 像素的灰度值
6.3 系统的实验原理图和空间分布图
6.4 实验结果对比及分析
6.4.1 灰度图像对比
6.4.2 列灰度值对比
6.4.3 BER对比
6.5 本章小结
参考文献
第七章 总结与展望
7.1 论文工作总结
7.2 未来工作展望
缩略词表
致谢
本论文资助来源
攻读博士学位期间学术成果列表与参与项目情况
本文编号：3659448
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 可见光通信技术
1.3 可见光通信的研究现状
1.3.1 可见光通信的国外研究现状
1.3.2 可见光通信的国内研究现状
1.4 论文研究内容及结构安排
1.4.1 论文研究内容
1.4.2 论文结构安排
参考文献
第二章 基于手机摄像头的可见光通信系统
2.1 LED简介
2.1.1 LED发光原理
2.1.2 LED伏安特性
2.1.3 LED光输出特性
2.1.4 白光LED种类
2.2 手机摄像头简介
2.2.1 摄像头工作原理
2.2.2 卷帘快门
2.3 发射端硬件设计
2.3.1 LED光源模块
2.3.2 LED驱动电路
2.4 实验系统搭建
2.5 本章小结
参考文献
第三章 降低列灰度值波动算法的研究
3.1 列灰度值的选择方案
3.1.1 灰度值排序
3.1.2 列灰度值位置
3.1.3 移动平滑滤波器原理
3.2 列灰度值波动的来源
3.2.1 LED发光功率分布不均匀
3.2.2 LED电容效应
3.3 移动指数平均算法
3.3.1 MEA算法原理
3.3.2 BER性能分析
3.4 指数转化算法
3.4.1 ET算法原理
3.4.2 ET算法参数优化
3.5 MEA算法与ET算法比较
3.5.1 计算复杂度比较
3.5.2 BER性能比较
3.6 本章小结
参考文献
第四章 抗灰度值波动阈值方案的研究
4.1 基于多项式拟合阈值方案的原理
4.2 基于分段多项式拟合的阈值方案
4.2.1 阈值方案原理
4.2.2 列灰度值的选择方案
4.2.3 实验结果及分析
4.3 基于权重移动平均的阈值方案
4.3.1 基于EWMA的阈值方案原理
4.3.2 基于FWMA的阈值方案原理
4.3.3 基于ERWMA的阈值方案原理
4.3.4 实验结果及分析
4.4 基于条纹边界像素的阈值方案
4.4.1 阈值方案原理
4.4.2 列灰度值的选择方案
4.4.3 实验结果及分析
4.5 本章小结
参考文献
第五章 基于图像处理的信号解调方案研究
5.1 基于图像处理的信号解调方案流程
5.2 图像二值化
5.2.1 填充图像
5.2.2 计算积分图像
5.2.3 图像滤波
5.2.4 二值化
5.3 二维逻辑值数据转化为一维逻辑值数据
5.3.1 二维逻辑值数据转一维数据
5.3.2 一维数据转一维逻辑值数据
5.4 实验结果及分析
5.4.1 灰度图像二值化的阈值参数优化
5.4.2 BER性能
5.5 本章小结
参考文献
第六章 LOS-OCC和NLOS-OCC系统性能比较
6.1 基于室内地板反射光的OCC
6.1.1 实验设置
6.1.2 选择列灰度值
6.1.3 实验结果与分析
6.2 LOS-OCC和NLOS-OCC比较
6.2.1 链路空间分布
6.2.2 像素的接收光功率
6.2.3 像素的灰度值
6.3 系统的实验原理图和空间分布图
6.4 实验结果对比及分析
6.4.1 灰度图像对比
6.4.2 列灰度值对比
6.4.3 BER对比
6.5 本章小结
参考文献
第七章 总结与展望
7.1 论文工作总结
7.2 未来工作展望
缩略词表
致谢
本论文资助来源
攻读博士学位期间学术成果列表与参与项目情况
本文编号：3659448
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