DE102024201019A1 - Optical transmission of information - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zum optischen Aussenden einer als Zahl vorliegenden digitalen Nachricht mit einer oder mehreren Leuchtdioden mit zugeordneten Ansteuerschaltungen, die ausgestaltet sind, die Leuchtdioden in einen oder mehrere verschiedene diskrete Leuchtzustände zu versetzen, und einer Steuereinrichtung, die ausgestaltet ist, für das Aussenden der Nachricht die folgenden Schritte durchzuführen:
- Ermitteln der Anzahl der möglichen Leuchtzustände für jede der Leuchtdioden,
- Ermitteln der Gesamtzahl an verschiedenen mit den Leuchtdioden erreichbaren Leuchtmuster, wobei ein Leuchtmuster für jede der Leuchtdioden einen Leuchtzustand umfasst,
- Ermitteln einer ersten Darstellung der Nachricht als Zahl in einem Zahlensystem mit der Gesamtzahl der Leuchtmuster als Basis,
- Ermitteln einer zweiten Darstellung des Ziffernwerts für jede Ziffer der ersten Darstellung in einem Zahlensystem mit gemischter Basis, wobei jede der Leuchtdioden einer Position in der zweiten Darstellung zugeordnet ist und die Anzahl der Leuchtzustände einer jeweiligen Leuchtdiode als Basis der zugeordneten Position in der zweiten Darstellung verwendet wird,
- Ermitteln eines Leuchtmusters für jede Ziffer der ersten Darstellung aus den sich in der zweiten Darstellung ergebenden Ziffern,
- zeitlich sequenzielle Einstellung der ermittelten Leuchtmuster an den Leuchtdioden.
Device for optically transmitting a digital message in the form of a number, comprising one or more light-emitting diodes with associated control circuits configured to set the light-emitting diodes into one or more different discrete lighting states, and a control device configured to carry out the following steps for transmitting the message:
- Determine the number of possible lighting states for each of the LEDs,
- Determining the total number of different light patterns achievable with the LEDs, wherein a light pattern for each of the LEDs comprises a light state,
- Determining a first representation of the message as a number in a number system with the total number of light patterns as a base,
- determining a second representation of the digit value for each digit of the first representation in a mixed-base number system, wherein each of the LEDs is assigned to a position in the second representation and the number of light states of a respective LED is used as the basis of the assigned position in the second representation,
- Determining a light pattern for each digit of the first representation from the digits resulting from the second representation,
- temporally sequential adjustment of the determined light patterns on the LEDs.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum optischen Aussenden einer als Zahl vorliegenden digitalen Nachricht.The invention relates to a method and a device for optically transmitting a digital message in the form of a number.
In vielen technischen Geräten ist es wichtig, eine robuste Kommunikationsmöglichkeit zu haben, um Informationen wie Fehlercodes an einen Empfänger zu übermitteln. Oftmals ist es jedoch schwierig, eine zuverlässige Kommunikation in Fehlerzuständen oder ohne zusätzliche Peripherie wie Netzwerke herzustellen. Darüber hinaus sollen solche Kommunikationswege unabhängig von der Geräteausstattung funktionieren und mit einem gemeinsamen Empfänger dekodierbar sein, um Entwicklungskosten zu sparen. Bisherige Lösungen haben ihre Nachteile, sei es durch begrenzte Informationsübertragung über Schnittstellen, die Schwierigkeit der Anschlussmöglichkeiten oder die eingeschränkte Menge an übermittelbarer Information über LEDs. Auch das Auslesen von Debug-Puffern oder -Registern ist oft nur Service-Technikern möglich.In many technical devices, it is important to have a robust communication capability for transmitting information such as error codes to a receiver. However, it is often difficult to establish reliable communication in error states or without additional peripherals such as networks. Furthermore, such communication paths should function independently of the device's hardware and be decodable with a common receiver to save development costs. Previous solutions have their drawbacks, be it limited information transmission via interfaces, the difficulty of connecting them, or the limited amount of information that can be transmitted via LEDs. Reading debug buffers or registers is often only possible for service technicians.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Übermittlung von Informationen anzugeben, die die oben genannten Nachteile vermindert.It is an object of the invention to provide a device and a method for transmitting information which reduces the above-mentioned disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Eine weitere Lösung besteht in der Einrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 5.This object is achieved by a method having the features specified in claim 1. A further solution consists in the device having the features of claim 5.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum optischen Aussenden einer als Zahl vorliegenden digitalen Nachricht werden eine oder mehrere Leuchtdioden verwendet und die Schritte ausgeführt:
- - Ermitteln der Anzahl der möglichen Leuchtzustände für jede der Leuchtdioden,
- - Ermitteln der Gesamtzahl an verschiedenen mit den Leuchtdioden erreichbaren Leuchtmuster, wobei ein Leuchtmuster für jede der Leuchtdioden einen Leuchtzustand umfasst,
- - Ermitteln einer ersten Darstellung der Nachricht als Zahl in einem Zahlensystem mit der Gesamtzahl der Leuchtmuster als Basis,
- - Ermitteln einer zweiten Darstellung des Ziffernwerts für jede Ziffer der ersten Darstellung in einem Zahlensystem mit gemischter Basis, wobei jede der Leuchtdioden einer Position in der zweiten Darstellung zugeordnet ist und die Anzahl der Leuchtzustände einer jeweiligen Leuchtdiode als Basis der zugeordneten Position in der zweiten Darstellung verwendet wird,
- - Ermitteln eines Leuchtmusters für jede Ziffer der ersten Darstellung aus den sich in der zweiten Darstellung ergebenden Ziffern,
- - zeitlich sequenzielle Einstellung der ermittelten Leuchtmuster an den Leuchtdioden.
- - Determine the number of possible lighting states for each of the LEDs,
- - Determining the total number of different light patterns achievable with the LEDs, wherein a light pattern for each of the LEDs comprises a light state,
- - Determining a first representation of the message as a number in a number system with the total number of light patterns as a base,
- - determining a second representation of the digit value for each digit of the first representation in a mixed-base number system, wherein each of the LEDs is assigned to a position in the second representation and the number of light states of a respective LED is used as the basis of the assigned position in the second representation,
- - Determining a light pattern for each digit of the first representation from the digits resulting from the second representation,
- - temporally sequential adjustment of the determined light patterns on the LEDs.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum optischen Aussenden einer als Zahl vorliegenden digitalen Nachricht umfasst eine oder mehrere Leuchtdioden mit zugeordneten Ansteuerschaltungen, die ausgestaltet sind, die Leuchtdioden in einen oder mehrere verschiedene diskrete Leuchtzustände zu versetzen. Die Einrichtung umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, die ausgestaltet ist, für das Aussenden der Nachricht die folgenden Schritte durchzuführen:
- - Ermitteln der Anzahl der möglichen Leuchtzustände für jede der Leuchtdioden,
- - Ermitteln der Gesamtzahl an verschiedenen mit den Leuchtdioden erreichbaren Leuchtmuster, wobei ein Leuchtmuster für jede der Leuchtdioden einen Leuchtzustand umfasst,
- - Ermitteln einer ersten Darstellung der Nachricht als Zahl in einem Zahlensystem mit der Gesamtzahl der Leuchtmuster als Basis,
- - Ermitteln einer zweiten Darstellung des Ziffernwerts für jede Ziffer der ersten Darstellung in einem Zahlensystem mit gemischter Basis, wobei jede der Leuchtdioden einer Position in der zweiten Darstellung zugeordnet ist und die Anzahl der Leuchtzustände einer jeweiligen Leuchtdiode als Basis der zugeordneten Position in der zweiten Darstellung verwendet wird,
- - Ermitteln eines Leuchtmusters für jede Ziffer der ersten Darstellung aus den sich in der zweiten Darstellung ergebenden Ziffern,
- - zeitlich sequenzielle Einstellung der ermittelten Leuchtmuster an den Leuchtdioden.
- - Determine the number of possible lighting states for each of the LEDs,
- - Determining the total number of different light patterns achievable with the LEDs, wherein a light pattern for each of the LEDs comprises a light state,
- - Determining a first representation of the message as a number in a number system with the total number of light patterns as a base,
- - determining a second representation of the digit value for each digit of the first representation in a mixed-base number system, wherein each of the LEDs is assigned to a position in the second representation and the number of light states of a respective LED is used as the basis of the assigned position in the second representation,
- - Determining a light pattern for each digit of the first representation from the digits resulting from the second representation,
- - temporally sequential adjustment of the determined light patterns on the LEDs.
Leuchtdioden, auch bezeichnet als LEDs (Light Emitting Diodes), sind elektronische Bauelemente, die Licht erzeugen, wenn Strom durch sie fließt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Glühlampen oder Leuchtstofflampen arbeiten LEDs effizienter, da sie elektrische Energie direkt in Licht umwandeln, ohne dabei viel Wärme zu erzeugen. LEDs bieten eine Vielzahl von Vorteilen, wie eine hohe Helligkeit, lange Lebensdauer, geringe Größe und niedrigen Energieverbrauch. Aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind LEDs heute in verschiedenen Bereichen weit verbreitet, wie zum Beispiel in der Beleuchtungstechnik, der Kommunikationstechnologie, der Unterhaltungselektronik und der Automobilindustrie. Besonders von Vorteil ist in Bezug auf die Erfindung ihre schnelle Schaltbarkeit und - je nach Ausgestaltung - Fähigkeit, eine Vielzahl von Farben darzustellen.Light-emitting diodes (LEDs) are electronic components that produce light when electricity flows through them. Unlike conventional incandescent or fluorescent lamps, LEDs are more efficient because they convert electrical energy directly into light without generating much heat. LEDs offer a variety of advantages, such as high brightness, long lifespan, small size, and low energy consumption. Due to their diverse applications, LEDs are now widely used in various fields, such as lighting technology, communications technology, consumer electronics, and the automotive industry. A particular advantage with regard to this invention is their fast switching capability and—depending on the design—the ability to display a wide variety of colors.
Diese Erfindung modelliert die unidirektionale, optische Übertragung von Nachrichten mittels LEDs von einem Sender, beispielsweise einem loT-Gerät an einen Empfänger, beispielsweise eine Smartphone-App. Das Verfahren ist so gestaltet, dass es für jede beliebige Anzahl an Leuchtdioden funktioniert, die verschiedene Fähigkeiten haben können, also beispielsweise eine Mischung aus monochromen, zweifarbigen und/oder RGB-LEDs sein können. Dadurch lassen sich Implementierungen sowohl der Sender- als auch Empfänger-Seite leicht wiederverwenden. Die Leuchtdioden agieren somit nach Art eines universellen Barcodes, der von einem Empfangsgerät gescannt werden kann.This invention models the unidirectional, optical transmission of messages using LEDs from a transmitter, such as an IoT device, to a receiver, such as a smartphone app. The process is designed to work for any number of LEDs, which can have different capabilities, such as a mix of monochrome, bicolor, and/or RGB LEDs. This allows for easy reuse of implementations on both the transmitter and receiver sides. The LEDs thus act like a universal barcode that can be scanned by a receiving device.
Unter der digitalen Nachricht wird dabei eine beliebige Nachricht verstanden, die binäre oder menschenlesbare Informationen darstellen soll. In einem digitalen Gerät ist diese stets als Zahl, also als Bitfolge, gespeichert. Die Nachricht kann dabei auch lang sein, also beispielsweise eine Bitfolge von 1000 oder mehr Bits.A digital message is any message intended to represent binary or human-readable information. In a digital device, this is always stored as a number, i.e., a bit sequence. The message can also be long, for example, a bit sequence of 1,000 or more bits.
Unter der Steuereinrichtung ist eine digitale Steuereinrichtung zu verstehen, die bei einem typischen Gerät als Mikrocontroller ausgeführt ist.The control device is a digital control device which, in a typical device, is implemented as a microcontroller.
Unter Leuchtzustand werden die schaltbaren Möglichkeiten für eine einzelne Leuchtdiode verstanden, unterscheidbare Leuchtsignale einschließlich des Nicht-Leuchtens abzugeben. Dabei kann für das Aussenden der Nachricht zur besseren Empfangbarkeit eine Auswahl der technisch möglichen Leuchtzustände getroffen werden. Beispielsweise kann bei einer RGB-LED, die eine Vielzahl von Leuchtzuständen hat, die Zahl der tatsächlich verwendeten Leuchtzustände auf beispielsweise 8 gut unterscheidbare Farben begrenzt werden. Auch bezüglich unterschiedlicher Helligkeiten kann eine solche Auswahl getroffen werden.The lighting state refers to the switchable options for an individual LED to emit distinguishable light signals, including non-lighting. For better reception, a selection of the technically possible lighting states can be made for transmitting the message. For example, with an RGB LED, which has a multitude of lighting states, the number of actually used lighting states can be limited to, say, eight easily distinguishable colors. A similar selection can also be made with regard to different brightness levels.
Leuchtmuster bezeichnet einen Zustand, bei dem jede der verfügbaren Leuchtdioden einen ihrer Leuchtzustände einnimmt.Lighting pattern refers to a state in which each of the available LEDs assumes one of its lighting states.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Ausführungsform der unabhängigen Ansprüche mit den Merkmalen eines der Unteransprüche oder vorzugsweise auch mit denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden. Demgemäß können noch zusätzlich folgende Merkmale vorgesehen werden:
- Vor dem Aussenden der Nachricht kann ein Leuchtmuster ausgesendet werden, das die Wertigkeit der Leuchtdioden signalisiert, beispielsweise durch Aufleuchten in Reihenfolge. Dadurch wird vorteilhaft eindeutig mitgeteilt, wie die Positionierung der Leichtdioden bezüglich der zweiten Darstellung der Ziffernwerte ist. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Leuchtdioden nicht in einer Linie angeordnet sind, sondern beispielsweise im Rechteck.
- Before the message is sent, a light pattern can be emitted that indicates the value of the LEDs, for example, by lighting them up in sequence. This advantageously clearly communicates the positioning of the LEDs with respect to the second display of the numerical values. This is particularly advantageous when the LEDs are not arranged in a line, but rather in a rectangle, for example.
Als Gesamtzahl an Leuchtmustern wird zweckmäßig das Produkt der Anzahlen der möglichen Leuchtzustände der Leuchtdioden verwendet. Die Leuchtdioden können voneinander verschiedene Sätze von jeweiligen Leuchtzuständen verwenden. Dann kann insbesondere die jeweilige Anzahl der möglichen Leuchtzustände für die Leichtdioden verschieden sein. Bei den Leuchtdioden kann es sich insbesondere um eine Mehrzahl von örtlich separierten Leuchtdioden handeln. Unter örtlich separiert wird dabei verstanden, dass beispielsweise ein Gehäusebereich zwischen den beiden Leuchtioden liegt, sie also nicht Teil einer kontinuierlichen Anzeige sind, also beispielsweise nicht Teil eines Displays sind.The total number of light patterns is expediently determined by multiplying the number of possible light states of the LEDs. The LEDs can use different sets of respective light states. In this case, the respective number of possible light states for the LEDs can be different. The LEDs can, in particular, be a plurality of spatially separated LEDs. "Spatially separated" means, for example, that a housing area lies between the two LEDs, meaning they are not part of a continuous display, for example, not part of a display.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Gerät mit Leuchtdioden, -
2 ein Ablaufschema für das Aussenden einer Nachricht, -
3 die Wandlung der Nachricht in nötige Darstellungen zu einer jeweiligen Zahlenbasis, -
4 bis 6 die Leuchtzustände der Leuchtdioden für eine jeweilige Stelle der Nachricht.
-
1 a device with light-emitting diodes, -
2 a flow chart for sending a message, -
3 the conversion of the message into the necessary representations to a respective numerical basis, -
4 to 6 the lighting states of the LEDs for each position in the message.
Die im Folgenden beschriebenen Schritte werden von einem nicht im Detail dargestellten Gerät 10 der
Dafür muss eine Steuereinrichtung 15 vorhanden sein, die in der Lage ist, den Leuchtzustand der Leuchtdioden 21, 22, 23 zu beeinflussen, um die Übermittlung der Nachricht 50 zu bewirken. Es ist zweckmäßig, wenn diese Beeinflussung frei von unerwünschten Seiteneffekten ist. Ungeeignet ist beispielsweise eine Leuchtdiode 21, 22, 23, bei der die einzige Möglichkeit der Beeinflussung darin besteht, das Gerät 10 auszuschalten, um auch die Leuchtdiode 21, 22, 23 auszuschalten. Geeignet könnte aber eine Leuchtdiode 21, 22, 23 sein, die zwar zwingend im Betrieb leuchtet, aber dennoch die Farbe wechseln kann.For this purpose, a control device 15 must be present that is capable of influencing the lighting state of the LEDs 21, 22, 23 to effect the transmission of the message 50. It is expedient if this influence is free of undesirable side effects. For example, an LED 21, 22, 23 is unsuitable if the only possible influence is to turn off the device 10 in order to also turn off the LED 21, 22, 23. However, an LED 21, 22, 23 that is necessarily illuminated during operation but can still change color could be suitable.
Vielmehr muss die normalerweise vorliegende Verwendung der Leuchtdioden 21, 22, 23 wenigstens kurzzeitig aufhebbar sein und ersetzbar durch die Verwendung für die optische Übermittlung.Rather, the normally existing use of the light-emitting diodes 21, 22, 23 must be able to be cancelled at least temporarily and replaced by use for optical transmission.
In einem ersten Schritt 101 wird ermittelt, welche Leuchtdioden 21, 22, 23 für die Übermittlung der Nachricht 50 zur Verfügung stehen. Dieser Schritt ist zweckmäßig mit Bereitstellung des Geräts schon durchgeführt und die Ergebnisse liegen fest vor. Üblicherweise hängen die Ergebnisse auch nicht von der konkreten Nachricht 50 ab, sondern nur vom Gerät 10 selbst. Mit anderen Worten ist der Steuerung 15 schon bekannt, welche Leuchtdioden 21, 22, 23 vorliegen und wie diese verwendet werden können. In sehr komplexen Geräten könnte aber eine Detektion erst zur Laufzeit erfolgen.In a first step 101, it is determined which LEDs 21, 22, 23 are available for transmitting message 50. This step is conveniently performed when the device is ready, and the results are available. Typically, the results do not depend on the specific message 50, but only on the device 10 itself. In other words, the controller 15 already knows which LEDs 21, 22, 23 are present and how they can be used. In very complex devices, however, detection might only occur at runtime.
Weiterhin wird in diesem Schritt 101 auch festgestellt, welche Leuchtzustände der Leuchtdioden 21, 22, 23 bereitstehen und verwendet werden können. Unter Leuchtzustand wird hierbei auch ein „aus“-Zustand verstanden, in dem die Leuchtdiode 21, 22, 23 nicht leuchtet, der aber unterscheidbar ist von einem Leuchtzustand, in dem die Leuchtdiode 21, 22, 23 tatsächlich leuchtet. Eine verwendbare Leuchtdiode 21, 22, 23 muss mindestens zwei Leuchtzustände aufweisen.Furthermore, in this step 101, it is also determined which lighting states of the LEDs 21, 22, 23 are available and can be used. The "lighting state" here also includes an "off" state in which the LEDs 21, 22, 23 are not illuminated, but which is distinguishable from a lighting state in which the LEDs 21, 22, 23 are actually illuminated. A usable LED 21, 22, 23 must have at least two lighting states.
Bei einem beispielhaften Gerät 10 sollen drei Leuchtdioden 21, 22, 23 vorliegen. Eine erste und zweite der Leuchtdioden 21, 22 sollen dabei monochrom sein, also nur einen Leuchtzustand haben, der hier beispielhaft „blau“ sein soll. Die ersten beiden Leuchtdioden 21, 22 sind aber abschaltbar, haben also auch jeweils einen Zustand „aus“.In an exemplary device 10, three LEDs 21, 22, 23 are to be present. The first and second of the LEDs 21, 22 are to be monochrome, i.e., they should have only one lighting state, which in this example should be "blue." However, the first two LEDs 21, 22 can be switched off, thus each having an "off" state.
Die verbleibende dritte Leuchtdiode 23 soll in diesem Beispiel zweifarbig sein und die zwei Leuchtzustände „grün“ und „orange“ aufweisen. Auch die dritte Leuchtdiode 23 ist abschaltbar, hat also zusätzlich den Zustand „aus“.In this example, the remaining third LED 23 should be bicolor, with two lighting states: "green" and "orange." The third LED 23 can also be switched off, meaning it also has an "off" state.
In einem zweiten Schritt 102 wird ermittelt, wie viele Zustände die Leuchtdioden 21, 22, 23 zusammen kodieren können. Die Anzahl Q der Zustände ergibt sich aus dem Produkt der Anzahl q der möglichen Zustände von jeder der vorhandenen und verwendbaren, im ersten Schritt 101 aufgefundenen, Leuchtdioden 21, 22, 23. Dabei ist stets auch ein ausgeschalteter Zustand zu berücksichtigen, falls er für die jeweilige Leuchtdiode 21, 22, 23 zur Verfügung steht.
Dabei ist:
- Q
- Anzahl der insgesamt darstellbaren Zustände
- n
- Anzahl der Leuchtdioden 21, 22, 23
- qi
- Anzahl der Leuchtzustände der i-ten Leuchtdiode 21, 22, 23 inklusive eines „aus“-Zustands
- Q
- Total number of states that can be displayed
- n
- Number of LEDs 21, 22, 23
- qi
- Number of lighting states of the i-th LED 21, 22, 23 including one “off” state
In dem oben begonnenen Beispiel des Geräts 10 mit drei Leuchtdioden 21, 22, 23 weisen die erste und zweite Leuchtdiode 21, 22 jeweils zwei Leuchtzustände auf („aus“ und „blau“), während die dritte Leuchtdiode drei Leuchtzustände aufweist. Die Anzahl an Zuständen beträgt daher Q = 2 x 2 x 3 = 12.In the example of device 10 with three LEDs 21, 22, 23, the first and second LEDs 21, 22 each have two lighting states ("off" and "blue"), while the third LED has three lighting states. The number of states is therefore Q = 2 x 2 x 3 = 12.
Auch der zweite Schritt 102 wird typischerweise schon durchgeführt, bevor das Gerät 10 in einen regulären Betrieb geht, muss also nicht erst zur Laufzeit durchgeführt werden. Die im ersten und zweiten Schritt 101, 102 aufgefundenen Informationen sind von einer konkreten Nachricht 5 unabhängig und liegen bei Versendung einer Nachricht 50 bereits vor.The second step 102 is also typically performed before the device 10 enters regular operation, thus it does not have to be performed at runtime. The information retrieved in the first and second steps 101, 102 is independent of a specific message 5 and is already available when a message 50 is sent.
In einem dritten Schritt 103 wird nun mit der Versendung einer konkret vorliegenden Nachricht 50 begonnen. Wie immer liegt diese Nachricht 50 unabhängig von Art und Zweck für die Steuereinrichtung 15 als Zahl (als Bit-Folge, meist dargestellt als Byte-Folge) vor. In diesem Schritt wird die Nachricht 50, die N Bits hat, in eine Darstellung im Zahlensystem zur Basis Q umgewandelt. Die Anzahl an Stellen P, die dafür nötig ist, entspricht dem Logarithmus von N zur Basis Q, aufgerundet zur nächsten ganzen Zahl, also:
Dabei ist:
- N
- die Nachricht als Zahl
- Q
- Die Anzahl an Zuständen aus dem zweiten Schritt 102
- P
- Die Anzahl an benötigten Stellen zur Darstellung von N im Zahlensystem Q
- N
- the message as a number
- Q
- The number of states from the second step 102
- P
- The number of digits required to represent N in the number system Q
Es versteht sich, dass P >= 1. Als Pj wird die j-te Stelle der Darstellung im Zahlensystem Q bezeichnet.It is understood that P >= 1. P j denotes the j-th position of the representation in the number system Q.
Für eine konkrete Nachricht 50, beispielsweise die Nachricht 111000111 (binär), also 455 (dezimal) ist P = log12 455 (aufgerundet) = 3. Die Darstellung zur Basis Q für diese Nachricht 50 ist 31B (Basis 12), wobei mit „B“ der aus der Hexadezimaldarstellung bekannte Stellenwert 11 gemeint ist. Jede Stelle Pj hat nun einen Wert 1 <= Pj <= Q. In
In einem vierten Schritt erfolgt nun eine Ansteuerung der Leuchtdioden 21, 22, 23 zur Aussendung der Nachricht 50. Die Leuchtdioden 21, 22, 23 werden dafür so angesteuert, dass sie jede der Stellen Pj einzeln und in zeitlich sequenziellen Takten kodieren.In a fourth step, the LEDs 21, 22, 23 are now controlled to transmit the message 50. The LEDs 21, 22, 23 are controlled in such a way that they encode each of the positions P j individually and in temporally sequential clocks.
In einem einzelnen vierten Schritt 104 wird dabei eine einzelne Stelle Pj kodiert und ausgestrahlt. Bei einer Mehrzahl von Stellen Pj, also bei P > 1, wird also der vierte Schritt 104 mehrfach (P-fach) wiederholt, einmal für jede Stelle Pj.In a single fourth step 104, a single position P j is encoded and transmitted. For a plurality of positions P j , i.e., for P > 1, the fourth step 104 is repeated multiple times (P times), once for each position P j .
Für eine Kodierung einer Stelle Pj werden die Leuchtdioden 21, 22, 23 so verwendet, dass sie n Stellen einer Zahl im Zahlensystem mit gemischter, positions-abhängiger Basis („multi-radix“) bilden. Die Leuchtdiode 21, 22, 23 mit dem Index i hat dabei die Basis qi und eine Wertigkeit, die dem Produkt der darunter liegenden Basen entspricht, also
In dieser theoretischen Betrachtung sind die Leuchtdioden 21, 22, 23 bereits geordnet von 1 nach n, was ihre Wertigkeit definiert. Es ist also wichtig, dass Sender und Empfänger sich einig sind, welche Ordnung die Leuchtdioden 21, 22, 23 haben. Der Abgleich kann beispielsweise mittels geteilter gerätespezifischer Konfiguration geschehen, oder durch das Voranstellen bestimmter Muster, die die LED-Reihenfolge spezifizieren, vor die eigentliche Nachricht.In this theoretical consideration, the LEDs 21, 22, and 23 are already ordered from 1 to n, which defines their value. It is therefore important that the sender and receiver agree on the order of the LEDs 21, 22, and 23. The alignment can be achieved, for example, by sharing a device-specific configuration or by prepending certain patterns that specify the LED order before the actual message.
Da die Nachricht 50 im Zahlensystem Q die Darstellung 31B hat, müssen die Stellen P1 = 11, P2 = 1 und P3 = 3 ausgestrahlt werden. Im ersten Durchlauf des vierten Schritts 104 wird die erste (niederwertigste) Stelle P1 = 11 kodiert. Der Wert 11 umgewandelt in die multi-radix-Zahl für die gegebenen Leuchtdioden 21, 22, 23 ist m3m2m4 = 211. Das ergibt sich wie folgt, wobei die Anzahl der Zustände wie oben eingeführt q1 = 2; q2 = 2 und q3 = 3 sind:
Diese multi-radix-Zahl symbolisiert den jeweiligen Leuchtzustand der Leuchtdioden 21, 22, 23. Für die erste Leuchtdiode 21 bedeutet m1 = 1 den Leuchtzustand „blau“, ebenso m2 = 1 für die zweite Leuchtdiode 22. Für die dritte Leuchtdiode 23 bedeutet m3 = 2 den Leuchtzustand „orange“.This multi-radix number symbolizes the respective lighting state of the LEDs 21, 22, 23. For the first LED 21, m 1 = 1 means the lighting state "blue", as does m 2 = 1 for the second LED 22. For the third LED 23, m 3 = 2 means the lighting state "orange".
Die sich ergebenden Leuchtzustände sind in
Nach dieser Zeit t wird die nächste Stelle der Nachricht 50 in der Darstellung 31B kodiert, also P2 = 1. Hierfür ergibt sich:
Der Wert 1 umgewandelt in die multi-radix-Zahl für die gegebenen Leuchtdioden 21, 22, 23 ist also m3m2m1 = 001. Für die erste Leuchtdiode 21 bedeutet m1 = 1 den Leuchtzustand „blau“. Für die zweite und dritte Leuchtdiode 23 bedeuten m2 = m3 = 0 den Leuchtzustand „aus“.The value 1 converted to the multi-radix number for the given LEDs 21, 22, and 23 is thus m 3 m 2 m 1 = 001. For the first LED 21, m 1 = 1 means the light state "blue." For the second and third LEDs 23, m 2 = m 3 = 0 means the light state "off."
Die sich ergebenden Leuchtzustände sind in
Schließlich wird die nächste Stelle der Nachricht 50 in der Darstellung 31B kodiert, also P3 = 3. Hierfür ergibt sich:
Der Wert 1 umgewandelt in die multi-radix-Zahl für die gegebenen Leuchtdioden 21, 22, 23 ist also m3m2m1 = 011. Für die erste Leuchtdiode 21 bedeutet m1 = 1 den Leuchtzustand „blau“, ebenso m2 = 1 für die zweite Leuchtdiode 22. Für die dritte Leuchtdiode 23 bedeutet m3 = 0 den Leuchtzustand „aus“.The value 1 converted into the multi-radix number for the given LEDs 21, 22, 23 is therefore m 3 m 2 m 1 = 011. For the first LED 21, m 1 = 1 means the lighting state "blue", likewise m 2 = 1 for the second LED 22. For the third LED 23, m 3 = 0 means the lighting state "off".
Die sich ergebenden Leuchtzustände sind in
Zum Empfangen der Nachricht 50 wird in einem Empfänger wie folgt vorgegangen:
- Den Zustand der LEDs mit mindestens Frequenz 2 x f abtasten (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem). Die Frequenz f ist der Kehrwert der bei der Versendung verwendeten Haltezeit t. Unter Abtasten wird dabei das optische Empfangen und Auswerten verstanden, also beispielsweise das Aufnehmen und Verarbeiten eines Bildes mit einer Kamera.
- Sample the state of the LEDs with a frequency of at least 2 xf (Nyquist-Shannon sampling theorem). The frequency f is the inverse of the hold time t used for transmission. Sampling refers to the optical reception and evaluation, for example the process of capturing and processing an image with a camera.
Zur Flexibilität kann dies etwa Kl-gestützt über eine Kamera geschehen, aber auch andere Methoden wie spezielle Glasfaserkabel mit beispielsweise Photoresistoren sind denkbar. Zum besseren Differenzieren der „Takte“ können Methoden eingesetzt werden wie Start-/Stop- oder Stopf-Pakete. Allgemein können Verfahren aus der seriellen und parallelen Übertragung verwendet werden, um die Übertragungsqualität zu optimieren. Aus den empfangenen Paketen wird, invers zum Senden, die ursprüngliche Nachricht iterativ rekonstruiert.For flexibility, this can be achieved using a camera, for example, but other methods such as special fiber optic cables with photoresistors, for example, are also conceivable. To better differentiate the "clocks," methods such as start/stop or stuff packets can be used. In general, methods from serial and parallel transmission can be used to optimize transmission quality. The original message is iteratively reconstructed from the received packets, inversely to the transmission process.
Es gilt anzumerken, dass diese Verwendungsweise der Leuchtdioden 21, 22, 23 der eines Parallelbusses entspricht; es kann somit eine Vielzahl an Techniken und Protokollen angewandt werden, zum Beispiel auch Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturverfahren, um die Anfälligkeit optischer Erkennungsverfahren auszugleichen und das robuste Dekodieren zu gewährleisten.It should be noted that this use of the LEDs 21, 22, 23 corresponds to that of a parallel bus; thus, a variety of techniques and protocols can be applied, for example, error detection and error correction methods to compensate for the vulnerability of optical detection methods and ensure robust decoding.
Weil diese Art der Übermittlung unidirektional ist und der Sender nicht wissen kann, wann der Empfänger „zuhört“, ist es weiterhin ratsam, dieses Verfahren für periodische Kommunikation, etwa die eines Fehlercodes, zu verwenden. So kann der Empfänger bis zum erneuten Start der wiederkehrenden Nachricht warten und sie so vollständig dekodieren.Because this type of transmission is unidirectional and the sender cannot know when the receiver is "listening," it is still advisable to use this method for periodic communication, such as an error code. This allows the receiver to wait until the recurring message is restarted and thus fully decode it.
Zu guter Letzt sei erwähnt, dass etwa RGB-LEDs sehr viele Zustände erlauben, die optische Erkennung in aller Regel jedoch nicht mithalten kann. Es ist deshalb ratsam, die möglichen Zustände auf eine Untermenge zu reduzieren, die für die Erkennung auf der Empfängerseite kein Problem darstellt.Finally, it should be mentioned that RGB LEDs, for example, allow for a very wide range of states, but optical detection generally cannot keep up. It is therefore advisable to reduce the possible states to a subset that does not pose a problem for detection on the receiver side.
BezugszeichenReference symbol
- 1010
- GerätDevice
- 1515
- SteuereinrichtungControl device
- 21...2321...23
- LeuchtdiodenLEDs
- 5050
- NachrichtNews
- 101... 104101... 104
- VerfahrensschritteProcedural steps
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018204706A1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Robert Bosch Gmbh | User interface |
| DE102020210133A1 (en) * | 2020-08-11 | 2022-02-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Data glasses system and method for operating a data glasses system |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
| US8254791B2 (en) * | 2004-09-22 | 2012-08-28 | Kyocera Corporation | Optical transmitting apparatus and optical communication system |
| KR100875925B1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-12-26 | 한국전자통신연구원 | High Power Efficiency Optical-Wireless Senders |
| JP5031427B2 (en) * | 2007-03-30 | 2012-09-19 | 三星電子株式会社 | Visible light transmitter, visible light receiver, visible light communication system, and visible light communication method |
| EP3257172A4 (en) * | 2015-02-10 | 2018-10-10 | Darabi, Amir | System and method for providing optically coded information |
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2024
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018204706A1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Robert Bosch Gmbh | User interface |
| DE102020210133A1 (en) * | 2020-08-11 | 2022-02-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Data glasses system and method for operating a data glasses system |
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