基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置及通讯方法.pdf

本发明公开了一种基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置及通讯方法，所述装置包括若干光源阵列模块，每个光源阵列模块包括基板、位于基板上方阵列排布的若干光源、以及位于基板下方的控制模块，所述控制模块包括供电模块和驱动模块，供电模块用于为所述多光源光电信息通讯装置供电，所述供电模块包括电池和自发电器件，所述电池和自发电器件分别与驱动模块相连。本发明通讯装置及通讯方法采用电池供电和自发电供电的双供电模式，大大延长了工作时间，解决了通讯装置工作时长受电池电量限制的问题。

1.  一种基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置，所述装置包括若干 光源阵列模块，每个光源阵列模块包括基板、位于基板上方阵列排布的若干 光源、以及位于基板下方的控制模块，其特征在于，所述控制模块包括供电 模块和驱动模块，供电模块用于为所述多光源光电信息通讯装置供电，所述 供电模块包括电池和自发电器件，所述电池和自发电器件分别与驱动模块相 连，在满足自发电器件工作条件时自发电器件进行供电，在不满足自发电器 件工作条件时电池进行供电。

2.  根据权利要求1所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 驱动模块包括驱动电路、单片机、和外来触发信号接收装置；主动式工作模 式下，控制单片机输出频率和占空比可调的脉冲方波来控制驱动电路输出的 驱动电压和电流，控制光源的开断或闪烁输出不同信息；被动式工作模式下， 外来触发信号接收装置接收到触发信号后激活驱动电路，控制光源的开断或 闪烁输出不同信息。

3.  根据权利要求1所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 自发电器件为MEMS微能源器件、太阳能发电器件、或风力发电器件，所述 自发电器件用于将外界环境振动能转化为电能。

4.  根据权利要求3所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 自发电器件为MEMS微能源器件，不同光源阵列模块中MEMS微能源器件的 谐振频率不同。

5.  根据权利要求1所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 光源阵列模块中的基板为三角形，光源排布于基板表面上形成三角形光源阵 列。

6.  根据权利要求1所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 光源阵列模块中基板下方设置有用于固定的软质连接材料。

7.  根据权利要求6所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 基板和软质连接材料之间设置有薄片状永磁铁。

8.  根据权利要求1所述的多光源光电信息通讯装置，其特征在于，所述 光源阵列模块中的光源包括可见光光源、紫外光光源、红外光光源中的一种 或多种，所述红外光光源包括近红外光光源、中红外光光源和远红外光光源。

9.  一种如权利要求1所述的基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置 的通讯方法，其特征在于，所述通讯方法包括主动式工作模式和被动式工作 模式，其中：
主动式工作模式下，通讯方法具体为：
通过控制模块控制单片机输出频率和占空比可调的脉冲方波来控制驱动 电路输出的驱动电压和电流，控制光源阵列模块中光源的开断或闪烁输出不 同信息；
被动式工作模式下，通讯方法具体为：
外来触发信号接收装置接收到触发信号后激活驱动电路，驱动电路控制 光源阵列模块中光源的开断或闪烁输出不同信息。

基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置及通讯方法
技术领域
本发明涉及光电信息通讯技术领域，特别是涉及一种基于双供电模式的 多光源光电信息通讯装置及通讯方法。
背景技术
光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合 技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与 显示等众多的内容。光电信息通讯就是通过各种可以利用的技术和手段，结 合通用或专用的平台装备，在工作所需的时空范围内，以光的方式进行信息 传递。
现有技术中，申请号为201210111111.0的专利申请公开了一种MEMS红 外光源阵列主动式光电标识方法，解决了现有光电标识技术受外界环境影响 大、无法满足全天候工作要求、不可用于非对称情况下的隐形标识、识别效 率低、以及反射光视场范围小的问题。MEMS红外光源阵列主动式光电标识 方法，该方法是采用如下步骤实现的：a.制作红外光源阵列模块；b.FPGA控 制红外光源阵列模块的辐射信号呈现为单点红外光斑信号；c.FPGA控制红外 光源阵列模块的辐射信号呈现为循环切换的点阵图形信号。该发明适用于飞 机降落指引、船舶引航、路线标记、桥梁标记、人员搜索和营救、近地面空 间无线通信、以及军事目标的识别与跟踪等领域。
现有技术有以下缺点：
通常设备体积大，不方便携带、运输和安装；
供电系统单一，普遍适用电池供电，在使用中工作时间短，如遇电量耗 尽则没办法继续工作；
安装方式使用的是硬质材料，在不规则物体上不方便安装固定；
成本高，加工制作难度大。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于双供电模式的多光源光 电信息通讯装置及通讯方法。
发明内容
有鉴于此，为了解决所述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于双 供电模式的多光源光电信息通讯装置及通讯方法，包括电池供电和自发电供 电的双供电模式。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置，所述装置包括若干光 源阵列模块，每个光源阵列模块包括基板、位于基板上方阵列排布的若干光 源、以及位于基板下方的控制模块，供电模块用于为所述多光源光电信息通 讯装置供电，所述控制模块包括供电模块和驱动模块，所述供电模块包括电 池和自发电器件，所述电池和自发电器件分别与驱动模块相连，在满足自发 电器件工作条件时自发电器件进行供电，在不满足自发电器件工作条件时电 池进行供电。
作为本发明的进一步改进，所述驱动模块包括驱动电路、单片机、和外 来触发信号接收装置；主动式工作模式下，控制单片机输出频率和占空比可 调的脉冲方波来控制驱动电路输出的驱动电压和电流，控制光源的开断或闪 烁输出不同信息；被动式工作模式下，外来触发信号接收装置接收到触发信 号后激活驱动电路，控制光源的开断或闪烁输出不同信息。
作为本发明的进一步改进，所述自发电器件为MEMS微能源器件、太阳 能发电器件、或风力发电器件，所述自发电器件用于将外界环境振动能转化 为电能。
作为本发明的进一步改进，所述自发电器件为MEMS微能源器件，不同 光源阵列模块中MEMS微能源器件的谐振频率不同。
作为本发明的进一步改进，所述光源阵列模块中的基板为三角形，光源 排布于基板表面上形成三角形光源阵列。
作为本发明的进一步改进，所述光源阵列模块中基板下方设置有用于固 定的软质连接材料。
作为本发明的进一步改进，所述基板和软质连接材料之间设置有薄片状 永磁铁。
作为本发明的进一步改进，所述光源阵列模块中的光源包括可见光光源、 紫外光光源、红外光光源中的一种或多种，所述红外光光源包括近红外光光 源、中红外光光源和远红外光光源。
相应地，一种基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置的通讯方法， 所述通讯方法包括主动式工作模式和被动式工作模式，其中：
主动式工作模式下，通讯方法具体为：
通过控制模块控制单片机输出频率和占空比可调的脉冲方波来控制驱动 电路输出的驱动电压和电流，控制光源阵列模块中光源的开断或闪烁输出不 同信息；
被动式工作模式下，通讯方法具体为：
外来触发信号接收装置接收到触发信号后激活驱动电路，驱动电路控制 光源阵列模块中光源的开断或闪烁输出不同信息。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通讯装置由若干相同结构的三角形光源阵列模块组成，每个光 源阵列模块采用软质连接材料连接，体积更小，方便收纳、运输和安装的目 的；
2、本发明通讯装置采用电池供电和自发电供电的双供电模式，大大延长 了工作时间，解决了通讯装置工作时长受电池电量限制的问题；
3、本发明通讯装置采用软质连接材料，能够更好的贴合在各种形状的物 体上，达到了方便安装的目的；
4、本发明通讯装置采用相同结构大小的基板，降低了加工制作难度和工 作量，降低了成本；
5、本发明通讯装置采用可见光光源、红外光光源、紫外光光源相结合的 光源阵列模块，不同光源阵列模块结合模式可以自由选择，更好的适用于各 种恶劣环境；
6、本发明采用主动式工作模式和被动式工作模式相结合的双工作模式， 两种工作模式使用不同触发信号激活驱动电路点亮光源阵列，可根据工作环 境需求选择合适的工作模式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一具体实施方式中光源阵列模块的侧面结构示意图；
图2为本发明一具体实施方式中光源阵列模块的正面结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式中控制模块的模块示意图；
图4为本发明一具体实施方式中多光源光电信息通讯装置的主动式工作 模式和被动式工作模式的具体流程图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实 施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的 结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明公开了一种基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置，该装置 包括若干光源阵列模块，每个光源阵列模块包括基板、位于基板上方阵列排 布的若干光源、以及位于基板下方的控制模块，其中，控制模块包括供电模 块和驱动模块，供电模块用于为所述多光源光电信息通讯装置供电，供电模 块包括电池和自发电器件，电池和自发电器件分别与驱动模块相连，在满足 自发电器件工作条件时自发电器件进行供电，在不满足自发电器件工作条件 时电池进行供电。
本发明还公开了一种基于双供电模式的多光源光电信息通讯装置的通讯 方法，该通讯方法包括主动式工作模式和被动式工作模式，其中：
主动式工作模式下，通讯方法具体为：
通过控制模块控制单片机输出频率和占空比可调的脉冲方波来控制驱动 电路输出的驱动电压和电流，控制光源阵列模块中光源的开断或闪烁输出不 同信息；
被动式工作模式下，通讯方法具体为：
外来触发信号接收装置接收到触发信号后激活驱动电路，驱动电路控制 光源阵列模块中光源的开断或闪烁输出不同信息。
以下结合具体实施方式对本发明基于双供电模式的多光源光电信息通讯 装置及通讯方法作进一步说明。
本发明一具体实施方式中多光源光电信息通讯装置由四块相同结构的光 源阵列模块组成，在实际使用光电信息通讯装置时不局限于用四块光源阵列 模块组合使用，具体使用的模块数量可视实际情况而定。四个光源阵列模块 能够组成二维平面结构通讯装置和/或三维立体结构通讯装置，构成一个无视 觉死角的全视场全天候光电信息通讯装置。
每个光源阵列模块的结构如图1所示，包括基板1、位于基板1上方阵列 排布的若干光源2、以及位于基板1下方的控制模块4。以下对本实施方式中 的光源阵列模块进行详细说明。
参图2所示，基板1为三角形结构，基板具有相同结构和大小，降低了 加工制作难度和工作量，降低了成本。
光源2排布于三角形结构的基板1表面上形成三角形光源阵列，光源阵 列由n个光源2排列形成，n的取值范围不小于3，考虑到通讯装置的大小、 观察效果、电源驱动、功耗等实际因素，每个三角形光源阵列基板上排列有6 个光源。
进一步地，在其他实施方式中，基板还可以为其他形状，如正方形、梯 形等，对应的光源也可以为与基板形状对应的阵列。
本发明中的光源包括可见光光源、紫外光光源、红外光光源中的一种或 多种，其中红外光光源又包括近红外光光源、中红外光光源和远红外光光源。 根据工作环境环境需求选择不同的光源进行组合，可以实现可见光光源单独 工作模式、红外光光源单独工作模式、紫外光光源单独工作模式、可见光光 源与红外光光源同时工作模式、可见光光源与紫外光光源同时工作模式、紫 外光光源与红外光光源同时工作模式等多种工作模式。
参图3所示，控制模块4包括供电模块41和驱动模块42，供电模块41 包括电池411和自发电器件412，电池和自发电器件分别与驱动模块相连。
进一步地，驱动模块42包括驱动电路421、单片机422、和外来触发信 号接收装置423。本发明采用主动式工作模式和被动式工作模式相结合的双工 作模式，可根据工作环境需求选择合适的工作模式，两种工作模式使用不同 触发信号激活驱动电路点亮光源阵列。
参图4所示，主动式工作模式下，通过控制模块的输入按键控制单片机 输出频率和占空比可调的脉冲方波来控制驱动电路输出的驱动电压、电流， 以此来控制光源的开断，通过光源的开断或闪烁输出不同的信息；被动式工 作模式下，其光源阵列模块上的光源阵列处于关闭状态，外来触发信号接收 装置接收到触发信号后激活驱动电路，控制光源的开断或闪烁输出不同信息。
本发明采用多种光源阵列模块组合工作方式。该装置在白天光线强度较 强，不易于发现光源阵列发出的可见光的情况下和需要隐形的情况下可以切 换到不可见光工作模式，以红外或紫外辐射方式实现信息通讯；在夜间可选 择关闭红外光源仅使用可见光以节省能源；也可选择可见光与不可见光同时 工作的工作模式，在实际应用中可以根据实际情况选择最佳组合工作模式。
本发明采用电池供电和自发电供电的双供电模式。电池供电模式，用电 池为本光电信息通讯装置提供电能，使其正常工作。自发电供电模式，本实 施方式中采用基于压电-磁电复合技术的振动能量拾取技术的MEMS微能源 器件将外界环境振动能转化为电能，整合了压电发电和电磁发电的优势，提 高输出电压、电流，从而为本光电信息通讯装置提供持续、稳定的电能，并 可保证所用光源辐射强度的稳定，提高该装置的光电换效率。双供电模式解 决了常规电池供电模式下装置工作时间短，续航能力差、恶劣环境下工作效 率低等问题。
优选地，不同光源阵列模块中MEMS微能源器件的谐振频率不同。MEMS 微能源器件采用压电-磁电复合式能量收集技术，具有体积小、重量轻、能量 密度高、寿命长、无污染、对环境适应性强等优点，可以为光电装置提供高 可靠、长时间的电能。同时采用多芯片阵列化集成方式以进一步提高MEMS 振动微能源复合能量拾取器件的总输出效率，以阵列单元不同结构设计拓宽 频带范围，以更好的适用于更多应用环境。
本发明光电信息通讯装置中自发电器件不局限于本实施例中的MEMS微 能源器件，还可采用太阳能发电器件、小型风力发电器件以及其他自发电器 件。
本实施方式中光电信息通讯装置采用软质连接材料3(如魔术贴等)连接 固定，进一步地可在软质连接材料3与基板1之间加装薄片状永磁铁，使其 可以在任意设备上进行安装固定。软质连接材料不局限于魔术贴，还可采用 松紧带等其他柔软材质的可用于连接的材料。
本光电信息通讯装置可根据工作环境需求，任意安装和拆卸光源阵列模 块，可以在任意角度观察到该装置，而不用的时候也能收纳在一个紧凑的空 间。
采用软质连接材料对光源阵列模块进行连接组装，由软质材料自身性质 决定的可变形性好，可以紧密贴合各种形状物体，达到固定该装置的目的， 相比其它结构有更宽的适用范围和更方便简单的安装方式，同时降低了装置 的整体成本。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通讯装置由若干相同结构的三角形光源阵列模块组成，每个光 源阵列模块采用软质连接材料连接，体积更小，方便收纳、运输和安装的目 的；
2、本发明通讯装置采用电池供电和自发电供电的双供电模式，大大延长 了工作时间，解决了通讯装置工作时长受电池电量限制的问题；
3、本发明通讯装置采用软质连接材料，能够更好的贴合在各种形状的物 体上，达到了方便安装的目的；
4、本发明通讯装置采用相同结构大小的基板，降低了加工制作难度和工 作量，降低了成本；
5、本发明通讯装置采用可见光光源、红外光光源、紫外光光源相结合的 光源阵列模块，不同光源阵列模块结合模式可以自由选择，更好的适用于各 种恶劣环境；
6、本发明采用主动式工作模式和被动式工作模式相结合的双工作模式， 两种工作模式使用不同触发信号激活驱动电路点亮光源阵列，可根据工作环 境需求选择合适的工作模式。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。