光学学报, 2020, 40 (7): 0706003, 网络出版: 2020-04-15   

超低照度下的可见光物联网终端设计 下载: 805次

Design of Visible Light-Based Internet of Things Terminal Under Ultralow Illumination Conditions
作者单位
1 中国科学院大学微电子学院, 北京 101408
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
图 & 表

图 1. 朗伯光源的信道模型示意图

Fig. 1. Schematic of Lambert source channel model

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图 2. LED灯板

Fig. 2. LED Arrays

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图 3. 接收器相对辐射特性曲线

Fig. 3. Relative radiation intensity of PD

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图 4. LED光谱分布曲线与接收器光谱响应曲线。(a) LED;(b)光接收器

Fig. 4. LED spectral distribution curve and receiver spectral response curve. (a) LED; (b) PD

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表 1仿真参数

Table1. Simulation parameters

ParameterValue
Operating current IF /mA13
Central luminous intensity I0 /cd1.36
Luminous half angle θ1/2/(°)60
Field of view φFOV/(°)90
Detector effective area S /mm220
Filter gain Gf1
Optical lens gain G04
Minimum irradiance at 940 nm Eemin/( W·m-2)0.4
Photosensitivity R /(A·W-1)0.7

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表 2非直视条件下不同环境亮度条件下被试人员对闪烁的感知度

Table2. User perception of flicker in indirect viewing under different ambient light levels%

Modulation depthLevel 1Level 2Level 3
1.1490800
0.46100100100
0.18100100100
Notes: 100% represents that none of the subjects can feel flicker; 0% represents that all subkects can feel flicker.

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表 3直视条件下不同环境亮度条件下被试人员对闪烁的感知

Table3. User perception of flicker in direct viewing under different ambient light levels%

Modulation depthLevel 1Level 2Level 3
1.142000
0.4610010090
0.18100100100
Notes: the same as in Table 2.

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表 4系统测试结果

Table4. Test results of system

Test ConditionAdvance (R/W)Retreat (R/W)Total (R/W)Accuracy /%
Visible light testRobot 1100/0100/0200/0100
Robot 2100/0100/0200/0100
IR testRobot 1100/0100/0200/0100
Robot 2100/0100/0200/0100
Note: The distance of horizontal visible light test with 100% accuracy is 0 m to 14.3 m; the distance of horizontal IR test with 100% accuracy is 0 m to 13.7 m; R/W represents right or wrong.

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潘天豪, 陈雄斌, 闵成彧, 孙启功, 毛旭瑞. 超低照度下的可见光物联网终端设计[J]. 光学学报, 2020, 40(7): 0706003. Tianhao Pan, Xiongbin Chen, Chengyu Min, Qigong Sun, Xurui Mao. Design of Visible Light-Based Internet of Things Terminal Under Ultralow Illumination Conditions[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(7): 0706003.

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