基于位置和功率协同优化的煤矿工作面可见光通信光源分布

分析了煤矿工作面可见光通信系统模型,设计了两种工作面通信空间发光二极管(LED)光源分布优化方法,可分别实现每个LED光源在空间顶部的二维位置的优化,以及每个LED光源二维位置及其功率分配权值的协同优化。应用烟花算法,设置接收平面的信噪比(SNR)因子作为群体优化算法的目标函数,并作为衡量接收平面信号均匀性的指标。研究结果表明,两种优化方法得到的接收平面信号SNR因子比等功率均匀阵列光源分布的SNR因子分别降低了16.6%和24.6%,明显改善了接收信号SNR波动,提高了信号均匀性,保证了不同用户之间的同等通信质量。     

室内可见光通信中接收光功率均匀性优化方法

针对室内可见光通信接收光功率分布不均匀造成通信性能不均衡的问题,提出一种LED阵列独立均匀分布布局,并运用改进自适应遗传算法优化LED阵列间距离和LED半功率角。优化遗传算法中的选择算子,并重新设计算法中的交叉和变异操作,采用改进自适应遗传算法优化影响系统性能的LED半功率角和LED阵列间距离。仿真结果表明:接收平面的接收功率方差从未优化前的3.02dBm降低到1.16dBm,照明强度范围从优化前的374~862lx改善至417~765lx。相比现有的接收光功率的优化方法,该算法的性能与收敛速度均得到改善。     

LED通信中利用蚁群算法优化光功率

室内可见光通信(VLC)的多光源阵列对称放置在房间的天花板上,光从LED光源出发经过直射、反射到达接收机端,在同一接收平面用户的接收光功率和照明强度不相等致使不能享受同等的通信服务质量,难以保证通信的公平性。针对通信系统中光源放置位置导致接收平面的接收光功率和照明强度分布由房间中心向周围快速衰减的问题,通过在4×4LED发射阵列端配备功率调节因子,利用蚁群算法建立与接收光功率和照明强度相对应的节点和路径的模型,提出使用方差作为评价接收光功率和照明强度均匀化的目标函数,构建能见度表达式据此推导出状态转移概率公式,并根据LED发射阵列和接收机位置对称的要求选取一组优化功率调节因子值。仿真结果表明,接收光功率和照明强度的方差分别从优化前的168 252和653 742降低到优化后的19.266 3和74.859 2,接收平面接收光功率和照明强度分布不均匀性得到明显改善。     

用于TFT-LCD的大功率LED侧式背光系统

用蓝光激发黄色荧光粉发出的1W大功率白光LED作为TFT-LCD背光光源,LED左右两侧各12个以13.2mm等间距排列;采用由反射率为95%的反射镜构成的光学腔代替传统复杂的导光系统进行导光,仅仅用反射镜将LED发出的光导入液晶面板底部,减少了背光结构的复杂程度;利用光学模拟软件Tracepro对设计的侧式背光系统的LED阵列位置及反射镜位置等参数进行模拟优化,设计了可应用于26.4cm(10.4in)TFT-LCD的大功率白光LED侧式背光源系统。经过优化的背光系统,其亮度均匀性和光利用率分别达到87%和74%,背光系统的几何尺寸为292mm×164mm×20mm。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

实现白光LED阵列色温分布均匀化技术研究

本文通过优化白光LED阵列的结构,实现在目标面上产生均匀的色温分布。通过收集系统中每颗LED的色温坐标矩阵与照度矩阵,根据色温叠加公式,计算LED阵列在目标面上叠加后的色温分布,构建目标面上色温均匀度评价函数,评价函数反应目标面上色温分布的均匀性。通过优化阵列中LED的位置,使得评价函数的值最小,即目标面上色温均匀度最高。运用这种方法我们优化设计了两个实例:(1)相同规格的9颗白光LED方形阵列;(2)不同规格16颗圆形白光LED阵列,优化后色温均匀度均达到了95%以上。利用这种方法同样可以在目标面上同时实现均匀的色温分布与照度分布,设计9颗相同规格的白光LED以3×3方形阵列方式排布,优化后色温均匀度从78%提升到88.7%,照度的均匀度从42%提升到87.6%。分析实际加工制造过程产生的误差对色温均匀度的影响,随着制造误差的增大优化后色温均匀度下降,但均优于优化前色温分布均匀性。     

基于LED的紫外光通信调制方式研究

紫外光通信是一种具有很大潜力的短距离通信方式.针对基于LED的紫外光通信特点,详细分析了脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的调制结构.并结合MATLAB仿真结果,以开关键控调制(OOK)为基准,系统比较了各种调制方式的带宽需求、平均发射功率和误时隙率等参数.最后结合紫外光通信的工程运用特点给出了分析结论.     

基于多种源的短波接收阵列校准

针对短波雷达提出了一种新的阵列校准方法.以往的阵列校准一般对校准源有一定的要求,且需要知道校准源的某些参数,如校准源的波达方向(DOA)等.该方法可利用各种可能的源(如单模源、多模源、时不变DOA源、时变DOA源以及各种源的组合)对接收阵列进行校准,且不需要知道校准源的波达方向.通过非线性可分最小二乘法对接收阵列的互耦系数和传感器位置进行估计.仿真与实验表明,此方案能够较好的对阵列未知参数进行估计.     

基于杂波的收发分置MIMO雷达阵列位置误差联合校正方法

针对收发分置多输入多输出(MIMO)雷达发射端和接收端均存在位置误差的问题,该文提出一种基于杂波回波的收发阵列位置误差联合校正方法。该方法以最小化杂波回波数据的重构均方误差为准则,在杂波散射系数l1范数稀疏约束下,利用双迭代与凸优化方法对杂波散射系数和阵列位置误差参数进行联合优化求解,最终完成了对收发阵列位置误差的同时估计与校正。仿真实验表明了所提算法的有效性。     

基于改进蚁群优化算法的多LED通信光功率优化

针对室内可见光通信(VLC)中接收平面接收光功率和接收光照强度分布不均匀的问题,提出了一种基于改进的蚁群算法对其进行优化.通过建立发射端和接收端的信道模型,对放置在天花板上的4×4的LED阵列发射端配备功率调节因子,并利用改进的蚁群算法对功率调节因子进行优化.针对传统蚁群算法存在的收敛速度慢、容易停滞等问题,提出了采用自适应信息素更新的策略.仿真结果表明,利用所提方法优化后,接收光功率和照明强度的波动范围分别在93.523～50.453 μW和367.846～192.798 Lux,接收平面上接收到的光功率和照明强度分布不均匀的问题得到了明显改善.     

点对点可见光通信系统的光源优化布局研究

点对点可见光通信系统能够支持低能耗、高速率、大容量的数据交互业务。实际应用过程中,光源的选择与布局是关键研究技术之一。为进一步提高系统的通信性能,研究LED构成不同排列方式的阵列光源布局,提出了一种环形-角补偿的阵列光源布局。结果表明,这种光源布局方式能够有效增强接收端的光照度、接收功率及信噪比,并且提升接收端的信号质量,从而有益于点对点高速可见光通信系统的实现与推广。     

室内VLC系统光源布局设计

在可见光通信系统中,光源具有照明和通信的双重作用,由于房间的大小以及室内环境各不相同,难免会存在光照射不到或者光线比较微弱的地方,这些地方很有可能成为通信的盲区,这将会大大影响通信的质量,为了解决阴影效应,需合理对光源进行布局设计,以4 m4 m3 m房间为模型,采用四个LED列阵作为室内光源,将单个的LED光源看做朗伯光源,服从朗伯辐射模型,通过公式计算结合软件仿真分析对比得出了采用99大小的LED列阵,列阵距离屋顶边缘0.4 m,LED光源间的间距为0.03 m时,在满足国际室内照明标准的前提下,在距离屋顶2.25 m的4 m4 m接收平面上光照度分布最均匀,其均匀度达到90.4%。该光源列阵布局模型可推广到任意尺寸房间,为室内办公照明中光源的布局提供了一种可行的方案。     

兼顾照明的可见光MIMO通信系统模型

可见光通信要同时兼顾照明和通信的双重作用,因此需要同时考虑光源布局及通信可靠性问题。为保证国际照明标准,在总LED灯珠不变的情况下,首先对光源布局进行了分析并数值计算了在同样功耗条件下3个及4个阵列布局方式的照度分布及均匀性。其次,为了提高多阵列可见光通信系统有效性及可靠性,将MIMO技术应用于VLC中,采用STBC编码数值计算了多阵列布局方式下系统可靠性。结果表明,在同样功耗条件下,4个阵列的MIMO系统照度均匀性较3个阵列提高了20.9%,当误码率为10-4时,41系统较31系统的误码性能大约可提高2 dB,42与32系统分别较41与31系统误码性能提高了6 dB与5 dB。     

水下无线LED光通信中圆形阵列光源性能研究

为了研究水下无线LED光通信中圆形阵列光源性能,以6个LED组成的圆形阵列光源为对象,基于单个LED空气中照度分布模型推导出其相对照度分布数学模型;以水下照度计为工具,用点阵测量法研究其在水下的实际空间照度分布,并分析了实验数据。结果表明,该光源出射端口处光照度值随着加载信号的频率增加而增加,光源的水下辐射照度整体分布不对称;当光信号传播到一定距离后,在光接收平面上,照度值各向趋于均匀分布。     

视觉检测系统LED光源照度优化方法

针对当前视觉检测系统LED光源照度优化研究中存在的照度效果评价因素单一、照度优化方法通用性不足等问题,以芯片封装质量视觉检测为例,提出一种基于改进樽海鞘算法的LED光源照度优化方法。该方法在单个LED光源照度数学模型基础上,建立标准条形LED阵列光源照度数学模型,获取条形LED阵列在任意空间位姿与被测面的照度值;基于照度均匀度、照度梯度变化与对中度、平均照度、目标与背景区分度等因素建立平面照度效果评价函数;提出改进樽海鞘算法,通过改进算法收敛系数、速度、领导者与追随者位置等更新策略,增强区域搜索的多样性;应用改进樽海鞘算法对平面照度效果评价函数进行优化求解,获取具有最优照度效果的空间位姿参数。实验结果表明:考察优化区域的相对照度分布,文中提出的LED光源照度优化方法所得照度分布与实际测量所得照度分布结果基本一致,目标区域理论照度均匀度在98.78%以上,误差在5.57%以内。因此文中提出方法优化目标合理,可用于视觉检测系统具有最优照度效果时光源位姿信息参数的获取。     

可见光通信系统中光源优化方案的研究

本文提出了一种基于可见光通信(VLC)系统的发射光源优化控制方案,将用户需求、网络性能指标与系统模型相结合,能够实现单(多)用户及不同应用场景条件下最优的发射光源方案。该方案系统除了包含发射光源、探测器阵列和光电转换装置等传统VLC系统组件外,还增加了发射光源控制模块、运算处理模块和数据存储模块,最终实现对光源发射参数的优化控制。     

LED面光源均匀化方法

文章通过半导体发光二极管（Light—emittingdiode,LED）的配光曲线,构建单颗LED的理论模型,设计可实现均匀照度的LED排列方式。基于几何光学和辐射照度理论,对满足均匀照明的LED阵列进行分析,推导光源照射到观测屏上的总辐射照度的表达式,使用光学模拟软件建立LED阵列的模型,利用软件进行光线追迹。通过仿真结果分析LED之间排列间距,光源到接收面间距离等因素对于照明均匀性的影响。     

基于方位角调制的LED道路照明灯具的配光设计研究

提出了一种基于方位角调制的LED道路照明灯具的配光设计方法。选择型号为OSLON SX的大功率LED作为光源,利用16颗LED建立了4×4阵列LED灯具的光学模型。通过改变每一排LED的方位角控制了接收面上的光照度分布。研究表明,当LED阵列上下部分分别倾斜±30°时,接收面的光照度最均匀。