无线光局域网上行链路光束对准的研究

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无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)因其灵活性及移动性等诸多优势在教育、工业、商业及医疗领域有着越来越广泛的应用,同时无线局域网在某些方面尚存在一定问题和局限性,辟如频段的干扰,由于射频穿透性带来的网络安全问题以及RF能量可能对人体造成伤害等等。而光链路是无线局域网的安全性从物理层上的根本解决方案。其中上行链路为移动便携式终端设备设计的小功率LD发射光束对准网络接入端的光接收器目标是关键问题之一。传统的ATP(Acquisition Tracking and Pointing)系统通常应用于远距离激光通信,且系统复杂成本较高同时定位耗时,本文在Windows平台上展示了一种自动对准的软硬件控制方法,对激光光斑与目标的对准情况通过一个普通PC机摄像头进行视频监测,利用Windows中的DirectShow函数库采集数字视频信号,并实时进行视频信号采集和图像识别的处理,为简化识别算法,以蓝色为特征颜色并以一个特定的形状来标识对准目标,以650nm红色LD为识别导向光束。信标光同时作为传输信号光,通过识别LD红色光斑与蓝色目标并判断它们之间偏差的方位和距离,将数据输出到下位机控制的步进电机微型云台,在二维方位上校准光斑与目标的偏差,同时实现了发送端到接收目标的光信号传输。  本文提出了一种融合多特征信息的目标识别方法,该方法对每一帧光斑的识别时间均控制在30ms以内。并且在讨论了无线光局域网拓扑结构的基础上,找出判断离发射端最近的目标的方法,设计了云台步进电机细分驱动电路和光斑定位程序,最后,设计并制作了激光发射与接收模块,结合信标光识别定位系统进行室内激光无线信号传输实验,为无线光局域网物理层的设计提供了有价值的参考方案并为后续进一步完善奠定了基础。
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