室内白光LED可见光通信技术可以实现照明和通信的深度耦合,可以在提供照明的情况下实现数据传输。随着LED可见光通信设备的小型化,可移动性和便携性成了未来的发展趋势,但随之而来的自动对准成了高质量可见光通信的主要障碍,否则便携式可见光通信应用将受到很大的局限。本文主要针对室内可见光通信下行链路的自动对准问题进行研究,并提出了室内可见光通信自动对准系统的研究方案,主要开展了以下几个方面的研究工作:(1)针对单个LED灯在室内面积5m×5m空间内的光照度分布进行建模与仿真,分析了白光LED在不同高度时半功率角度分别为45度和60度时的光照度空间分布。对室内可见光通信自动对准系统下行链路的整体结构进行了介绍,并对下行链路的硬件电路进行了设计,包括LED驱动电路、光电接收电路、以太网卡模块电路、数模转换电路以及模数转换电路。(2)针对室内可见光通信自动对准系统的设计要求、设计原理,给出了该系统的总体设计方案。对白光LED的跟踪方法进行了介绍和对比,选择了基于图像处理的LED光斑跟踪方法,并对白光LED的识别与定位算法进行了研究,实现对白光LED的识别和精准定位。(3)基于STM32单片机对可见光通信自动对准系统中的系统硬件和软件进行设计,实现对白光LED的跟踪功能,包括:串口通信电路设计、TFTLCD显示电路设计、系统控制板的驱动程序开发以及PID控制算法的设计。(4)分别搭建了下行链路通信和白光LED跟踪的实验平台和场景,并对此进行软件调试和硬件电路的焊接与调试。采用DQPSK调制技术,在通信距离为3m时,视频信号传输稳定,跟踪装置实现了白光LED的识别、定位和跟踪功能,并给出了该系统的跟踪精度。最后,根据系统设计方案搭建了白光LED可见光通信自动对准跟踪系统。实验结果表明:该系统可以根据不同位置自动调整接收方向,初步实现了下行链路通信的自动对准功能,减少了对准问题对通信质量的影响,并测量了峰峰值随对准角度的变化特性,分析了自动对准系统的必要性。