一种光子接收端及其解码方法

摘要

本发明公开一种光子接收端的解码方法，该方法解码的误码率较低、性能稳定，解决了信号发射端与接收端之间的时钟周期同步问题，本发明还公开了一种光子接收端，该光子接收端结构简单，能够根据本发明的光子接收端解码方法高效、准确的将光子客户端发送的频闪可见光信号解码。

权利要求

1.一种光子接收端解码方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.以上升沿作为高电平的起始部分，光子接收端检测到上升沿后开始计时，当所述高电平持续时间大于1.5μs时，光子接收端记录高电平个数；

S2.以下降沿作为低电平的起始部分，光子接收端检测到下降沿时开始计时，当所述低电平持续时间大于20ms时，光子接收端自动记录一组信号结束；

S3.光子接收端通过同步时钟计算每组信号的周期，根据所述每组信号的周期识别低电平信号，当一组信号结束后40ms内出现高电平信号，则所述光子接收端根据所述高电平信号的时间修正时钟并自动记录所述高电平信号至下一组信号中。

2.根据权利要求1所述的光子接收端解码方法，其特征在于，当一组信号结束后60 ms内未出现高电平信号，则所述光子接收端确定接收到的信号为下一组信号的低电平信号。

3.根据权利要求1所述的光子接收端解码方法，其特征在于，所述解码方法适用于光子客户端发出的频闪可见光信号解码。

4.根据权利要求1所述的光子接收端解码方法，其特征在于，所述解码方法适用于手机发出的频闪可见光信号解码。

5.根据权利要求4所述的光子接收端解码方法，其特征在于，根据光子客户端可见光信号编码方式定义所述光子接收端记录的每组信号高、低电平个数代表含义。

说明书

一种光子接收端及其解码方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光通信领域，具体地涉及一种解码方法及装置。

背景技术

[0002] 门禁系统就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道（办公大楼、酒店客房）钥匙管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，电子磁卡锁的问题是信息容易被复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低；电子密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时，这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。近几年随着感应卡技术、生物识别技术的发展，出现了感应卡式门禁系统、指纹门禁系统等各种技术的系统，但感应卡式门禁系统操作繁琐，指纹门禁系统具有指纹易被窃取，客户端易被损坏，识别率低等缺点。

[0003] 为解决上述问题，光控门禁系统应运而生，光控门禁系统通常包括光子客户端及光控门锁（光子接收端），光子客户端用于发射含有开锁密码信息的光信号，光子客户端也可以是手机，光控门锁接收到光信号后对光信号进行解析，若光信号含有开锁密码，则控制门锁开启，反之，则关闭。

[0004] 最初的光子客户端编码采用的是以高电平的个数表示信号，每个高电平持续时间约为2ms左右，每组最多四个高电平，每组电平数表示2bit信号。例如，当一组信号中高电平个数为1时，代表00；当高电平个数为2个时，代表信号01，当高电平个数为3个时代表信号10；当高电平个数为4时，代表信号11。每组信号间以低电平的延迟来区分，低电平的延迟时间约为30ms。

[0005] 高电平和低电平均会有一定的延迟时间，因此，光子接收端在接收信号时可以通过检测其单片机I/O引脚上的高电平及低电平延迟时间来对接收到的信号进行解码。以电平上升沿作为一个高电平的开始，在检测到上升沿时，开始计时，当高电平持续时间大于1.5us时，认为是有效的信号，记录高电平个数，以下降沿作为一个低电平的开始，当I/O引脚检测到下降沿时开始计时，当低电平持续时间大于20ms时认为是一组信号的结束，当I/O引脚低电平持续时间大于75ms时则认为信号接收完毕或信号接收中断，重新开始检测信号。

[0006] 与上述现有的编码方式对应的解码方式需输出和检测的高电平个数较多，导致信号很不稳定，并且信号整体发送时间和接收时间较长，数据传输速度慢。

发明内容

[0007] 本发明解决的技术问题在于，提供一种光子接收端及其解码方法，本发明的光子接收端结构简单，能够通过本发明的解码方法高效解码；本发明的解码方法解决了信号发射端与接收端之间时钟周期同步问题，通过本发明的解码方法解码的信号误码率低，性能稳定。

[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为，提供一种光子接收端解码方法，包括以下步骤：

[0009] S1.以上升沿作为高电平的起始部分，光子接收端检测到上升沿后开始计时，当所述高电平持续时间大于1.5μs时，光子接收端记录高电平个数；

[0010] S2.以下降沿作为低电平的起始部分，光子接收端检测到下降沿时开始计时，当所述低电平持续时间大于20ms时，光子接收端自动记录一组信号结束；

[0011] S3.光子接收端通过同步时钟计算每组信号的周期，根据所述每组信号的周期识别低电平信号。

[0012] 优选地，当一组信号结束后40ms内出现高电平信号，则光子接收端根据高电平信号的时间修正时钟并自动记录所述高电平信号至下一组信号中。

[0013] 优选地，当一组信号结束后60ms内未出现高电平信号，则光子接收端确定接收到的信号为下一组信号的低电平信号。

[0014] 优选地，解码方法适用于光子客户端发出的可见光信号解码。

[0015] 优选地，解码方法适用于手机发出的可见光信号解码。

[0016] 优选地，根据光子客户端可见光信号编码方式定义光子接收端记录的每组信号高、低电平个数代表含义。

[0017] 本发明还提供一种光子接收端，包括：

[0018] 光电二极管，用于接收光子客户端发出的可见光信号；

[0019] 与光电二极管连接的解调电路，用于将接收到的可见光信号转换成数字信号；

[0020] 与解调电路连接的单片机，用于进行解码及控制开锁设备；

[0021] 与单片机连接的电源模块，用于给所述光子接收端供电；

[0022] 与单片机连接的设备控制电路，用于执行开锁动作；

[0023] 与单片机连接的蜂鸣器，用于提示密码错误。

[0024] 该光子接收端通过上述解码方法进行解码。

[0025] 优选地，光子接收端为光控门锁。

[0026] 优选地，电源模块包括电源和供电电路。

[0027] 优选地，电源为干电池。

[0028] 本发明的有益效果在于，提供一种光子接收端，该光子接收端结构简单，能够根据本发明的解码方法高效、准确的解码；本发明提供一种光子接收端解码方法，该方法解码的误码率较低、性能稳定，解决了信号发射端与接收端之间的时钟周期同步问题。

附图说明

[0029] 图1，本发明光子接收端解码方法流程示意图；

[0030] 图2，本发明光子接收端结构示意图；

[0031] 图3，本发明第一优选实施例信号示意图；

[0032] 图4，本发明第二优选实施例信号示意图；

[0033] 图中，101光电二极管、102解调电路、103设备控制电路、104单片机、105电源模块、106蜂鸣器。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

[0035] 一种基于可见光通信的编码方法，可把手机闪光灯发出的频闪可见光及光子客户端发出的频闪可见光编码，用高电平的个数表示2比特的信号，2比特的信号有4种类型：00、01、10、11，高电平为0个也就是低电平时，也能表示2比特的信号，编码时高电平个数与
2比特的信号是一一对应的，2比特的信号按组划分，四组2比特的信号表示一个字节，每组信号发送的周期完全相同，采用固定周期的方法发送不同的信号，信号的发送时间不因发送信号的不同而改变，进而减少每组信号内低电平的延迟时间，使信号发送更稳定、速度更快。

[0036] 每组信号发送的周期为57-63ms，每组信号内低电平的延迟时间、每组信号间低电平的延迟时间与每组信号高电平的延迟时间之和等于每组信号发送的周期，高电平延迟时间为不小于1ms，优选5ms。

[0037] 每组信号内低电平的延迟时间不大于每组信号间低电平延迟时间的一半，根据每组信号间低电平延迟时间可区分两组不同的信号。

[0038] 当手机闪光灯或光子客户端发出频闪可见光的频率大于1ms时，可用上述编码方法将该频闪可见光进行编码，优选5ms、10ms。

[0039] 本发明提供一种基于以上编码方法的光子接收端解码方法，能将手机闪光灯或光子客户端发出的频闪可见光信号解码，包括以下步骤：

[0040] S1.以上升沿作为高电平的起始部分，光子接收端检测到上升沿后开始计时，当所述高电平持续时间大于1.5μs时，光子接收端记录高电平个数；

[0041] S2.以下降沿作为低电平的起始部分，光子接收端检测到下降沿时开始计时，当低电平持续时间大于20ms时，光子接收端自动记录一组信号结束；

[0042] S3.光子接收端通过同步时钟计算每组信号的周期，根据每组信号的周期识别低电平信号。

[0043] 当一组信号结束后40ms内出现高电平信号，则光子接收端根据高电平信号的时间修正时钟并自动记录高电平信号至下一组信号中。

[0044] 当一组信号结束后60ms内未出现高电平信号，则光子接收端确定接收到的信号为下一组信号的低电平信号。

[0045] 本发明的解码方法适用于光子客户端或手机发出的频闪可见光信号解码。

[0046] 根据光子客户端可见光信号编码方式定义光子接收端记录的每组信号高、低电平个数代表含义。

[0047] 本发明还提供一种光子接收端，包括：

[0048] 光电二极管101，用于接收光子客户端发出的可见光信号；

[0049] 与光电二极管101连接的解调电路102，用于将接收到的可见光信号转换成数字信号；

[0050] 与解调电路102连接的单片机104，用于进行解码及控制开锁设备；

[0051] 与单片机104连接的电源模块105，用于给所述光子接收端供电；

[0052] 与单片机104连接的设备控制电路103，用于执行开锁动作；

[0053] 与单片机104连接的蜂鸣器106，用于提示密码错误。

[0054] 该光子接收端通过本发明的解码方法进行解码，应当理解，光子接收端为光控门锁。

[0055] 需要知道的是，电源模块105包括电源和供电电路，电源为干电池。

[0056] 需要知道的是，本发明光子接收端的单片机104具有时钟同步功能。

[0057] 应当理解，光子客户端发出的频闪可见光信号由光子接收端的光电二极管101接收，传送至解调电路102，将信号解调为单片机104可识别的数字信号，单片机104将该数字信号解码，并确认该密码与光子客户端发送的密码是否相同，若相同则控制设备控制电路103执行开锁动作，若不同则蜂鸣器106启动提示错误。

[0058] 实施例1

[0059] 设低电平表示00、1个高电平表示01、2个高电平表示10、3个高电平表示11，信号发送周期固定为59ms，高电平的延迟时间为5ms，则按该编码方法发送的信号示意图参见图3，本发明第一优选实施例信号示意图，用低电平表示2比特的信号，减少了高电平的个数，使信号更加稳定，同时，信号总发送时间不会因发送信号不同而改变，本实施例光子客户端发送的信号为01110010，光子接收端对该信号进行解码：

[0060] S1.以上升沿作为高电平的起始部分，光子接收端检测到上升沿后开始计时，当所述高电平持续时间大于1.5μs时，光子接收端记录信号的高电平个数分别为1个、3个、0个、2个；

[0061] S2.以下降沿作为低电平的起始部分，光子接收端检测到下降沿时开始计时，当低电平持续时间大于20ms时，光子接收端自动记录一组信号结束，本实施例四组信号低电平持续时间均超过20ms，因此光子接收端能够自动记录一组信号结束，当一组信号结束后60ms内未出现高电平信号，则光子接收端确定接收到的信号为下一组信号的低电平信号
00；

[0062] S3.光子接收端通过同步时钟计算每组信号的周期，本发明优选实施例一信号周期固定为59ms，因此解码的信号为01110010。

[0063] 实施例2

[0064] 设1个高电平表示00、2个高电平表示10、3个高电平表示01、4个高电平表示11，信号发送周期固定为63ms，高电平的延迟时间为4.7ms，则按该编码方法发送的信号示意图参见图4，本发明第二优选实施例信号示意图,本实施例发送的信号为00100111，光子接收端对该信号进行解码：

[0065] S1.以上升沿作为高电平的起始部分，光子接收端检测到上升沿后开始计时，当所述高电平持续时间大于1.5μs时，光子接收端记录信号的高电平个数分别为1个、2个、3个、4个，当一组信号结束后40ms内出现高电平信号，则光子接收端根据高电平信号的时间修正时钟并自动记录高电平信号至下一组信号中。

[0066] S2.以下降沿作为低电平的起始部分，光子接收端检测到下降沿时开始计时，当低电平持续时间大于20ms时，光子接收端自动记录一组信号结束，本实施例四组信号低电平持续时间均超过20ms，因此光子接收端能够自动记录一组信号结束；

[0067] S3.光子接收端通过同步时钟计算每组信号的周期，本发明优选实施例二信号周期固定为63ms，因此解码的信号为00100111。

[0068] 以上实施例仅是示意性的，编码时1个高电平也可表示10或01，2个高电平也可表示00或11，也就是说高电平个数与2比特信号的一一对应关系可根据用户需要设置，因此本发明光子客户端解码方法可根据编码方式的变化做调整。

[0069] 本发明光子接收端结构简单，能够根据本发明的光子接收端解码方法高效、准确的解码，本发明提供的光子接收端解码方法解决了信号光子客户端与光子接收端之间的时钟周期同步问题误码率较低、性能较稳定。

[0070] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。