基于可见光的室内定位定位中如何将位置信息经过调制加载于LED灯上,使用硬件还是软件,用软件的话程序应该怎么写

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阅读材料,回答问题.LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源.LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品,具有很多诱人的特性.例如:(1)高效节能:一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电,普通10W节能灯一百小时耗1度电);(2)超长寿命:半导体二极管发光,无灯丝,无玻璃泡,不怕震动,不易破碎,使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时,普通节能灯使用寿命也只有八千小时);(3)健康:光线健康.光线中不含紫外线和红外线(普通灯光中含有紫外线和红外线);(4)绿色环保:不含汞和氙等有害元素,利于回收,而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元素,节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰);(5)保护视力:直流驱动,无频闪(普通灯都是交流驱动,就必然产生频闪);(6)光效率高:发热小,90%的电能转化为可见光(普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能).LED节能灯必将会得到推广,在节能减排的浪潮中大放光彩.请回答下列问题:(1)LED节能灯是用发光二极管&作光源的,工作时把电&能转化为光能.(2)普通节能灯光效率低的原因是:节能灯发热小,90%的电能转化为可见光,而普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能&.(3)若一盏LED节能灯工作1000小时消耗了3度电,则此灯的电功率是3&W.(4)我们不能&(选填“能”或“不能”)看到普通灯光中含有的紫外线和红外线.
本题难度:一般
题型:填空题&|&来源:2013-金湾区模拟
分析与解答
习题“阅读材料,回答问题.LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源.LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品,具有很多诱人的特性.例如:(1)高效节能:一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电,普通10...”的分析与解答如下所示:
(1)根据阅读材料可知,LED节能灯是用什么做光源的;用电器工作的过程,就是电流做功的过程,也是电能转化成其他形式能的过程;(2)从能量转化方面进行分析普通节能灯光效率低的原因.(3)根据P=Wt求出灯的电功率.(4)紫外线和红外线都属于不可见光.
解:(1)LED节能灯是用发光二极管作光源的,工作时,消耗了电能,因此把电能转化为光能.(2)普通节能灯光效率低的原因是:节能灯发热小,90%的电能转化为可见光,而普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能.(3)此灯的电功率:P=Wt=3kWoh1000h=0.003kW=3W.(4)因为紫外线和红外线都属于不可见光,所以我们不能看到普通灯光中含有的紫外线和红外线.故答案为:(1)发光二极管;(2)节能灯发热小,90%的电能转化为可见光,而普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能;(3)3;(4)不能.
本题考查学生对电能转化为其他形式能量的掌握情况,在做题时一定要善于抓住题目提供的信息,从信息入手逐步去分析并解决问题.
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阅读材料,回答问题.LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源.LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品,具有很多诱人的特性.例如:(1)高效节能:一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电...
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等考点的理解。
因为篇幅有限,只列出部分考点,详细请访问。
能量转化的现象
与“阅读材料,回答问题.LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源.LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品,具有很多诱人的特性.例如:(1)高效节能:一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电,普通10...”相似的题目:
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LED可见光通信关键器件与应用
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&&&&&&&&本书详细描述了基于LED的可见光通信关键器件和应用的研究,填补了国内还没有系统描述可见光通信器件和运用的书籍这一空白。全书共分为11章,第1章给出了可见光通信的基本概念,对其发展历史进行了追溯,研究趋势进行了展望,并且简要介绍了可见光通信的器件和运用;第2~4章详细介绍了可见光通信所采用的器件,包括传统的可见光发射LED器件、新型micro-LED器件和可见光探测器;第5~6章介绍了可见光通信所采用的先进技术和关键算法;第7章介绍了高速VLC通信系统实验,给出了本研究团队基于第2~6章介绍的器件和技术理论基础之上的实验成果;第8~10章主要介绍了可见光通信在定位和手机等方面的新型应用和技术成果;第11章对可见光通信技术的未来发展进行了展望。
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现全球合并母子公司营收165.05亿元,受惠于核心事业终端市场需求稳定,当月营收年增2%、月减8%。光宝科表示,旗下光电产品部门1月营收占整体之24%;其中,在不可见光LED需求持续成长、LED元件市占率扩增、LED车用照明出货顺畅及中东市场LED路灯出货扩展带动下,整体LED相关产品营收年增近三成
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、光电流及感应能力。研晶光电为知名紫外线LED与红外线LED厂商之一,多年经验专精在与晶片厂商密切合作、封装产品开发与光学设计,结合以上三项主要优势发展紫外线LED与红外线LED产品。同样,台湾LED垂直整合厂隆达不可见光IR红外光与客户合作开发3D脸部辨识系统封装元件,已进入验证阶段
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&2010 GG-LED.com 高工LED-领先的产业研究与传媒机构&LED靠啥定位?精度居然要追上GPS了-模拟/电源-与非网
灯具与灯泡只要以kHz等级的频率调变,即可发出(VLC)讯号,在照明同时,还能像般提供定位功能。虽然该技术仍处初期发展阶段,还有部分技术瓶颈须要克服,不过随着LED照明市场迅速发展,前景不可限量。
灯具可藉由调节输出光线明暗的方式来广播定位讯号,这种通讯概念很早就已被提出,例如光纤的应用;但直到最近,业界才开始能有效的调节一般照明灯具与灯泡所发出的高功率光线。而促成这项变革的技术就是高功率白光发光二极体(LED),其迅速取代萤光灯成为未来照明技术的首选,因为它的能源效率相对较高、成本更低、对环境造成的冲击也比较小。 &
LED灯要发挥良好定位功能的前提为可见光通讯(VLC)讯号必须妥善设计,以确保不会影响主要的照明功能。关键的设计考量因素,包括对人类视觉的影响、能够支援较大的调光范围、省电,以及能与既存的硬体相容。 &
Lumicast传讯机制具备双重功能 &
为此,高通(Qualcomm)提出了名为Lumicast的可见光定位技术,将针对上述问题提出对应解答。不同于体积小巧的萤光灯管,LED属于半导体元件,因此输出的光线能以相对更高的频率进行调节。以kHz等级的频率来进行讯号调变,不只能确保VLC讯号不会产生肉眼可察觉的灯光闪烁,还能以定位所需的数据率来传递资讯。 &
Lumicast透过简单的二进制调变,让VLC讯号不会影响到灯具的省电性,这种调变机制使用了本身也是可调光LED驱动电路整合元件的升压式转换器,这样的设计不仅节省讯号资源,能和现有驱动电路硬体相容,还能与各种标准调光方法自然并存。 &
Lumicast的通讯机制在设计时就考虑到这些限制,运用这些条件,LED灯具就能同时满足提供省电照明的主要功能,以及扮演定位中枢的角色。 &
VLC定位拥有独特优势 &
每个灯具所传送的VLC讯号都拥有一个独一无二的识别标签(Identifier),并可用来与场所内其他灯具做出区别。当系统启用时,就会建立起所有灯具与其识别标签的位置图,该位置会储存在远端伺服器,当要判断位置时,行动装置必须先下载位置图,每当要透过VLC讯号找出某特定灯具时,都得参照这份位置图。识别标签若非储存在驱动元件内部,就是由外部系统提供,像是从蓝牙无线网路取得。灯具可定时切换传送新的识别标签,以防范有人未经授权使用此定位功能。藉由建立这种&滚动式ID&机制,企业能防止未经授权的第三方行动应用在自家场所提供定位服务。 &
在Lumicast的通讯机制中,手机的关键运作元件为CMOS影像感测器,它经过设定后,能从一连串所拍到特定灯具的影片画面中撷取出一段时间的VLC讯号变化,收到的VLC讯号经过智慧手机进行解调变与解码后,产生一个独一无二的灯具识别标签(图1)。此外,只要在影像感测器视野可及范围内,还能从拍到的多个灯具的影片画面中同步撷取出多个VLC讯号,这一点很重要,因为手机或行动装置能透过多个独立的定位资讯来源确认所在位置并进行校正(图2)。 &
图1 灯具识别标签产生示意图
图2 LED光定位校正过程
不过,光是仰赖灯具的识别标签,智慧型手机只能判断出误差范围在几公尺内的大概位置。撷取到的影片画面必须进行更多量测与处理,才能将误差范围缩小在几公分内。 &
这也正是影像感测器的擅长之处,它能精准量测接收到的光线讯号,影像感测器的每个画素都会累积来自极窄范围方向的光线能量,进行像素层级的分析,接收器就能精准判断来自一个或多个灯具的光线方位。如此一来,装置就能推算出和灯具之间的相对位置,且让误差范围在数公分之内。这里用到的讯号处理技巧类似射频无线电接收器的&波束成型&,差别在于天线数量数以百万计,因此方位的精准性远远高于射频无线电。 &
藉由精准预测和灯具之间的相对位置,再加上根据解码后识别标签所判断的灯具位置,行动装置就能辨别场所中的全域位置,且误差范围仅在数公分左右。 VLC定位并不会有其他定位技术采用量测模型面临到的不确定性,因为射频讯号强度的定位法无法预测多重讯号传递路径,但VLC定位仅使用无障碍直视(Line-of-sight)传递路径,故能透过影像感测器精准地判断,这也是让可见光通讯VLC定位法有更多优点的原因。本文后续会再详细讨论其他技术;现在,先列举出VLC技术的一些关键特点如下。 &
三轴向定位 &
Lumicast的一项关键特点就是除了提供装置在水平面的位置,它还提供垂直轴向(Z轴)的位置,这个数据取自于光线抵达的方向,再根据三维向量进行推算。 精准的高度推测有利于更多情况的应用,包括无人机以及仓库和厂房中堆高机的自动导航与操作。 &
运用光线向量的另一个直接结果,就是装置能判断在水平面(X-Y)上自己面向的方位,也就是装置的方位或偏航角。这个资讯在实务上非常有用,因为它能告知使用者握手机的方向(以及自己面向的方位),相对于场所中其他物体的位置。相比之下,GPS接收器藉由一连串定位资讯来推测使用者面向的方位,这意谓使用者必须一直朝特定方向移动一段时间,才能知道自己面朝的方向;运用Lumicast的可见光通讯(VLC)技术,只须第一次撷取定位资料就能判断出方位/前进方向。 &
等待时间与更新率 &
一般的室内定位系统采用射频讯号,因此必须花一段时间与透过一段距离进行多次量测,才能校正出位置。运用Lumicast的VLC定位技术,完成第一次校正的时间仅须100毫秒,而且更新率可高达30Hz。这对人类使用者来说,可确保快速且即时的应用,甚至许多要求严密复杂的无人机/机器人导航应用也能应付自如。 &
定位系统必须在智慧型手机与基础设施之间进行双向通讯,却无法因应行动使用者与基础设施基地台数量扩充。这是因为每个智慧型手机与基础设施之间的通讯都会对其他智慧手机产生干扰,在进行定位时就会相互干扰。在Wi-Fi频段进行RTT定位时,讯号干扰也会造成整体WLAN处理量的下滑。VLC定位本身就具有扩充性,因为它采用单向通讯,不论场所中有多少使用者或发送器同时运行,运作效能都不会衰减。 &
运用相机感测器作为接收器会有一项明显的限制:当相机的视野被挡住时,就无法收到讯号,因而也无法运算出位置。正常使用情况下,因为遮挡或讯号死区产生讯号/定位停摆的机率微乎其微;不过若是将智慧型手机置于口袋或提包,就一定会发生定位停摆的状况。 &
即便在大多数情况下,都是使用者主动以智慧型手机来进行导航与位置搜寻;但仍有一些使用情况,像是手机待机、使用者没有主动握着手机,这时若定位准确,使用情境就能改善。举例来说,零售店面想要追踪来客移动,藉以进行位置分析或发送位置型促销讯息/折价券,但此时若客人的手机一直放在口袋/提包内就无法达到这个效果;由于无法使用VLC来应付这类使用情境,因此必须采用其他定位系统。在下个章节中我们将探讨这些替代定位系统,以及VLC定位技术如何提升其效能。 &
多种技术混搭 背景定位难题有解 &
当行动应用处在前景模式,而使用者主动使用智慧型手机,VLC技术就能达到卓越的定位效能。为了解决处在背景模式时的定位难题,Lumicast就必须依赖其他定位方法。笔者接下来将审视一些适合这种情境的技术,并且讨论一些面临到的基本问题,以及如何运用VLC定位技术来提升其表现,达到更好的效能与扩充性。&
谈到背景定位就免不了涉及隐私与使用者经验的问题。首先,必须明确询问使用者是否愿意加入背景定位服务。这点在前景服务也是一样,只不过当背景定位服务在启动时比较不引人注意而已。第二,行动应用必须避免对手机电池电力产生大量损耗,因为使用者认为应用程式不可以太过耗电。此外,背景定位系统必须够精准,避免发出过多错误的行动警讯和通知。任何提供背景定位的系统都必须将这些因素纳入考量。 &
包括Wi-Fi基地台或蓝牙无线电元件发出的射频讯号,都是背景定位的自然选择,因为即使装置在使用者的口袋或手提包内时,仍能有效接收绝大多数射频讯号,以射频讯号强度定位的方法,是以在场所中的每个位置去比较所接收到的讯号强度和预期的讯号强度来做应用。 &
如本文之前所述,实务上不可能精准地预测或模拟出射频讯号强度,因为讯号传递具有多重路径的性质,接收到的射频讯号等于许多个别射线的总和,各自透过环境中不同的实体路径传到目的地。即使环境中每个物体的位置都是已知,想要精准预测这些传递路径依然极为困难。此外,每当环境中人或物体出现移动,甚至连人拿着或戴着装置的方式有所变动,讯号传递就会有所改变,就会导致估算的位置出现偏差与杂讯。 &
要将多重路径的影响减至最低,就必须经常更新场所的指纹图(Fingerprint Map),如介绍中所述,若是采用人工调查,这种方法不仅代价高昂且极容易出错。反观运用Lumicast的技术,这个程序就能大幅改进。只要能用VLC技术产生定位结果,实质上都能反映实际状况,可用来建立更精准的指纹图。 &
当使用者在场所中移动并运用VLC定位功能时,系统会自动执行这个程序,如此一来,就能视情况使用前景模式来改进背景定位系统的精准度。此外,若建构指纹图所采用的机器学习演算法是在远端伺服器上运行,那么所有行动装置都能向伺服器传输资料,这样的方法能大幅改进精准度,并降低建立指纹图所耗费的时间与成本。 &
另一个面临类似技术难题的定位法,就是量测室内环境周围空间的磁场。这种定位法的主要挑战是调查必须达到更高的精准度,因为周围磁场要比射频讯号的传递更难以建立模型。感测器出现的各种量测偏差也非常难排除,因为它们会随着周围磁场的波动而改变。 &
想要减少这些误差,通常需要让使用者以规定的方式握持手机,即便如此,最好的定位精准度也只能达到数公尺等级。 &
如同射频讯号强度的定位方法,运用VLC定位技术作为基准,再辅以磁场指纹图,即可大幅改进系统的效能,系统启动的时间与成本也有所改进。此外,由于Lumicast的VLC技术能支援装置在空间中的六个自由度,因此就能取得磁场的方位资讯,用来校正磁场感测器的各项偏差。 &
有许多定位法依赖装置内部的惯性感测器来推测和上一次定位校正之间的相对位置。但这些方法会面临许多误差,而且会随着时间逐渐累积,因为现今行动装置中采用低成本微机电系统感测器,不可避免地会出现这类量测偏差。为了将误差累积或漂移的效应减至最小,感测器在独立模式下运行的时间应尽可能减少。VLC定位技术在这方面能派上用场,当应用在前景模式运作时能不时提供位置校正,而以感测器运行的惯性导航系统则能定时重置与校正。 &
上述所有定位方法都能合并运作(图3)。事实上,VLC可同时用来训练与校正这些系统。由于量测来源彼此独立,并用这些系统会让整体效能有增无减。 &
图3 前景定位与背景定位的合并运作架构
以照明建构数位服务平台 &
本文介绍一种新颖的定位系统,运用照明设备作为定位发送器的基础设施。许多因素让灯具成为定位发送器的绝佳选择,全都衍生自照明扮演的主要角色: &
.由主电源供电(不须定期更换电池) &
.能在场所中提供跨墙的讯号覆盖率 &
.紧密布建 &
.在环境中拥有绝佳的无障碍视野 &
.很容易建立位置地图,且鲜少会移动 &
正是这些属性让照明基础设施成为感测器与无线电的理想安装目标,加上在行动装置与云端上运行的软体,即可建构出一个完整的端至端平台,供业者提供各种新类型服务。藉由定位作为基石,这类服务还能纳入判断人与物体情境与状态的功能,目标为建构出理想的实体环境,能感知在居住其中的人们所想的需求与期盼,并加以回应。 &
这类型态的服务正是科技界过去几年提及的环境智能(Ambient Intelligence),如今照明产业跨出第一步,将相机感测器整合至户外灯具,以支援包括寻找停车位在内的使用情境。虽然这种系统尚处于发展初期,其前景非常看好。基于许多其他因素,LED照明的市场加速发展,低成本感测器与无线电元件全面普及,以及行动技术在消费市场的遍地开花,可以看到分散式运算的新时代正全面启航。 &
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2017年国内LED企业业绩披露潮基本告一段路,大部分企业营收净利双增长,LED产业向好。紧接着进入2018年第一季度净利润预告潮,近日长方集团、乾照光电、木林森、太龙照明、利亚德、雪莱特等六家企业陆续发出一季度业绩预告,除乾照净利下降外,其他五家企业继续保持增长态势,2018 LED产业持续升温。
发表于: 13:20:44
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发表于: 10:46:47
在谈论自动驾驶时,我们谈论的并非一个独立的个体,而是一套完整的技术矩阵。在这个技术矩阵中,除去雷达传感器、算法之外,还有一项我们非常熟悉的技术——GPS。它的存在,保证了自动驾驶汽车行驶在应当行驶的道路上,而不是像没头苍蝇一样四处乱撞。
发表于: 16:07:11
可见光,作为生命最初的色彩,在其见证下,人类慢慢从愚昧走向开化,从野蛮走向文明。然而,随着科学技术的进步,人们惊奇地发现,可见光不仅可以照亮世界,而且还可以在一种颠覆传统观念的新技术支持下,实现通联整个世界的梦想。
发表于: 16:03:36
随着科学技术的进步,人们惊奇地发现,可见光不仅可以照亮世界,而且还可以在一种颠覆传统观念的新技术支持下,实现通联整个世界的梦想。这种利用可见光来传输信息和数据的新技术就是可见光通信,又称“Li-Fi”。
发表于: 09:34:00
开关电源是各种系统的核心部分。开关电源的需求越来越大,同时对可靠性提出了越来越高的要求。
发表于: 15:37:16
超级电容以前主要用于大功率电源和大型工业与消费类电源设备,如今在各种尺寸的产品、特别是便携式设备中也找到了用武之地。超级电容以高达数千法拉的电容值和快速充放电速率而闻名于世。
发表于: 15:34:28
近日,又双叒叕出了电池黑科技啦!澳大利亚墨尔本皇家理工大学的研究人员组建了世界上第一个可充电质子电池;该团队认为:在五到十年内,质子电池可以与商用锂离子电池竞争。
发表于: 14:32:49
亚马逊已在全美范围内收到了53起自家倍思充电宝过热的报告,其中一些化学物质因过热导致起火,给消费者的人身和财产安全造成损害。美国消费产品安全委员会已发布声明表示:“消费者应立刻停用涉事产品,并尽快与亚马逊取得联系,以获得关于产品售后的消息。”
发表于: 14:17:31
驱动IC大厂联咏今年全力冲刺整合触控暨驱动IC(TDDI)市场,目前已经攻入中国大陆、韩国等面板厂当中,全屏幕规格持续在今年中高阶智能手机横扫市场带动下,联咏TDDI全年将可望挑战出货8,000~9,000万套水平。
发表于: 11:15:46
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