红外无线通信的发展与应用刘凌云

*收稿日期：2012－11－23作者简介：刘凌云(1982－)，就职于集宁师范学院物理系，教师，研究方向:电子通信。

韩建伟(1983－)，就职于中国移动通信集团设计院有限公司内蒙古分公司，研究方向:多媒体信息。

红外无线通信的发展与应用刘凌云1，韩建伟2（1．集宁师范学院物理系，内蒙古集宁012000；2．中国移动通信集团设计院有限公司内蒙古分公司，内蒙古呼和浩特010000）摘要：介绍了红外通信的概念，阐述了红外无线通信的特点，分析了红外无线通信的发展与红外无线通信的应用。

关键词：红外线;无线通信;电子通信;红外通信中图分类号：TN92文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2013)03—0074—01在通信技术发展初期，语音和数据都是通过线缆传输的，这种采用有线方式来传输语音和数据的系统必须要有大量的电缆将发送端和接收端连接起来，声音信号才能传输过去，线缆传输连接比较繁琐，需要特制接口，很不方便。

随着科学技术的发展，后来出现了红外无线通信技术，这一技术的发展给传统的声音和数据传输带来了强大的动力和希望，红外无线技术的应用使得语音和数据传输无需使用线缆，使无线传输成为可能，并使传输更加灵活、方便、高效。

1红外通信简介红外无线通信技术是无线通信的鼻祖，是组成先进科学技术的重要部分，在遥控和传输方面应用广泛。

红外无线传输是一种以红外线为载体，通过红外线在空中的传输来传输语音和数据的传输方式，它利用850nm 的红外线作为传输信息的载体。

红外无线通信发送端采用脉时调制（PPM ）方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后经解调电路进行解调，把它还原为二进制数字信号后输出。

总之，红外通信的本质就是对二进制数字信号进行调制与解调，使它有利于使用红外线进行传输。

2红外线的特点1800年，英国科学家赫胥尔研究太阳光时，将一支温度计通过各种颜色的光，并用另一支不通过光谱的温度计作参照对比。

他发现当温度计从光谱的紫色末端向红色末端移动时，温度计的读数逐步升高，一直到红色末端之外的区域温度计的读数达到最高。

经反复验证，这个温度最高的区域在光带边缘处红光的外边，因这种射线存在的区域在可见光区末端以外而被称为红外线。

这个试验也表明，红外线辐射能够产生热量。

红外线是一种人的肉眼看不见的光波，它是因为物质内部的分子、原子运动所产生的电磁辐射，是电磁波，其波段在可见光与微波波段之间（0．761μm 1000μm ）。

红外无线通信采用红外线作为无线传输载体，红外线作为载体可用于室内外以实现点对点的无线通信，将红外线作为载体有以下几个优点：①红外线可以代替传统设备之间的连接线缆作为通信载体，可大大降低线缆费用和设备维护费用，简单方便，成本低廉。

②红外线的带宽比较宽，且不受无线管制，用它作通信载体能提供比较高的数据速率。

红外的数据传输速度可以高达16Mbit /s ，所以红外线特别适合传输容量比较大的数据文件和多媒体信息流。

③红外线遇不透明物体不能穿越，不容易被侦听，保密性好，并且红外线发射角度一般不超过30ʎ，视线之外的设备很难对它构成干扰，安全性高。

④红外线不受空间高频电磁波的干扰，在使用红外线传送信息时，干扰小。

⑤红外线功耗低，最大功耗为几mA 。

红外线作为载体也有以下缺点：①由于红外线遇不透明物体不能穿越，所以必须在短距离范围内传输，通常传输距离是0．2m 1m ，发送接收方传输时中间不能有任何阻挡物，并且双方必须靠近，在允许的范围之内；②由于红外线发射角度一般不超过30ʎ，较小，所以可控性比较小，发送接收方的位置要求相对固定，移动性差；③红外线只能实现点对点传输，不能实现点对多传输，只能在2台设备之间连接；④红外线只支持数据，模拟信号必须先转换成数字信号才能进行传输。

3红外通信的发展红外无线通信技术是短距离无线传输技术的鼻祖，红外无线通信以低廉的成本和广泛的兼容性在无线通信领域占有重要地位。

采用红外无线传输可以不受空间电磁波的干扰，保密性好，安全性高，不需要埋电缆，电路合理，使用方便，经济实用，且在功能上易于扩展。

红外无线通信技术发展初期，存在好多个红外通信标准，不同标准之间的红外设备不能兼容。

为了使不同标准的红外设备能够进行红外通信，1993年，成立了红外数据协会（IrDA ），红外技术由红外数据协会IrDA 提出并执行。

该协会统一了红外通信的标准———IrDA 红外数据通信协议及规范。

Ir-DA 红外数据通信协议及规范由3个基本的规范和协议组成：物理层规范、链接建立协议（IrLAP ）和链接管理协议（IrLMP ）。

物理层规范是针对红外通信硬件设计上的目标和要求制定的，IrLAP 和IrLMP 都是软件层，主要针对链接进行设置、管理和维护。

在IrLAP 和IrLMP 基础上，IRDA 还发布了一些其他的有更高级用途的红外协议，如TinyTP 、IrOBEX 、IrCOMM 和IrBus 等。

就现今而言，无论从技术成熟度还是普及度来说，红外无线通信技术都是其他无线（下转第76页）2013年2月内蒙古科技与经济Feburary 2013数据传输接口相互连接为施工现场网络，从而构成完整的通讯线路；②项目部输入隧道作业人员相关信息后，为隧道作业人员和管理人员颁发信息安全帽；③系统数据库记录该芯片相对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片等基本信息；④进入隧道的作业人员必须携带该自己的信息安全帽，当作业人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该安全帽芯片信息，通过系统传输网络，将佩带此安全帽芯片的作业人员通过的路段、时间等资料传输到监控室进行数据管理，并可同时在地理信息大屏幕上出现提示信息，显示通过人员的姓名；⑤隧道一旦发生安全事故，监控室在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，救险队使用移动式远距离识别装置，在10m 30m的范围内方便探测到遇险人员的位置，便于救护工作的安全和高效运作，便于事故救助工作的开展。

2数字信息安全帽定位技术应用的主要作用数字信息安全帽定位系统有以下3个重要功能。

2.1实时动态显示功能信息安全帽定位系统可以在任一时间查询并显示施工现场某个地点的人数、分布情况及身份，也可查询一个或多个人员现在的施工现场实际位置、活动轨迹。

同时，信息安全帽定位系统记录了有关人员在任一地点的进洞、离洞时间和总工作时间等信息。

通过这些信息，管理人员可以督促和落实巡查人员是否按时进行实地查看，也可以进行各项数据的检测和处理，从根本上杜绝人为因素造成的相关安全事故。

2.2精确施工人员考勤功能信息安全帽定位系统可对出入隧道人员进行统计，实现施工人员考勤记录，建立并打印人员进出施工现场的各种信息报表（如：进入隧道时间报表、出勤月报表、缺勤报表等等），方便管理人员的查询与管理。

2.3灾后提供急救信息功能一旦隧道发生安全事故，信息安全帽定位系统可在第一时间提供被困人数、人员所处地理位置等基本信息。

救险队伍使用移动式远距离识别设备，在10m 30m的范围内可准确探测到遇险人员，并迅速展开救护，为最大限度地救助受困人员生命和快速处置安全事故提供了良好保障。

3结束语数字信息安全帽定位技术充分体现了“以人为本”的管理理念，加强了对隧道施工安全生产的控制，提升了对隧道现场施工人员的管理水平。

［参考文献］［1］姜学鹏．特长公路隧道事故灾害与应急救援研究［D］．长沙：中南大学，2008．［2］李林．基于RFID与CAN的煤矿井下人员定位系统研究［D］．北京：北京交通大学，櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂2006．（上接第74页）连接技术无法相比的，全球采用Ir-DA技术的设备已经超过了5000万部。

我国无线通信起步比较晚，红外技术的应用尚在发展阶段。

4红外通信的应用红外最早应用在家庭电视机的遥控器上，最近几年红外也被应用在笔记本电脑、数码相机移动电话、医疗、军事、工业上传输数据和语音。

4．1在家庭生活中的应用红外无线传输在家庭生活中应用广泛，目前家用电器中用得最多的就是红外遥控方式。

数字电视、机顶盒、家庭影院等。

红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其他电器设备。

由于红外线不能穿透墙壁，所以不同房间的家电可使用通用的遥控器且不会产生干扰；电路简单，只要按电路连接正确，一般就可投入使用；编解码容易，可进行多路遥控。

现在红外遥控在家用电器、少儿玩具及短距离遥控中应用广泛。

4．2在军事上的应用基于红外线不受电磁波干扰，安全性高且不易受天气影响等优点在军事上受到广泛的运用。

红外制导系统就是实例之一，它是利用红外自动跟踪测量的方法，控制和引导导弹射向目标的技术。

这种技术利用红外探测器捕捉和跟踪目标所辐射的红外能量，经光电转换和信号处理后，给出目标相对于导弹的角度、角速度等信息，控制导弹按一定规律接近并命中目标。

此外，红外线在军事侦察方面也起到了举足轻重的作用。

在卫星上安装红外侦查系统可利用其上的红外望远镜及时发现大气层中射来的飞弹，并监视其飞行，也可利用卫星上的高分辨率的红外成像设备，昼夜侦察和监视对方的活动。

4．3在医学方面的应用按照物理知识，自然界中一切温度高于绝对温度（－273ħ）的物体都不断向外辐射红外线，这种现象称为热辐射。

人体也有自身的红外线辐射特性，当人生病时，人体的热平衡受到破坏，红外辐射会发生变化，因此人的体温度变化是医学上诊断疾病的一项重要依据。

采用红外热像仪记录人体的温度变化，将病变时的人体热像和正常生理状态下的人体热像进行比较，便可从热像是否有异常变化来判断病理状态。

4．4在遥感探测方面的应用红外在遥感探测方面的应用主要是利用红外光获取目标。

由于物体都能辐射和反射电磁波，并且物体的辐射和反射特性都不同，利用光学遥感器，远距离探测物体的所反射和辐射的红外特性的差异，经光学、电子技术处理后，就可确定目标的位置。

5结束语红外无线通信以其独特的优势迅速发展，在多个领域应用广泛，人们期望在不久的将来红外无线通信技术可以更好地为人们的生产生活带来更大便利。

［参考文献］［1］张磊．论红外技术的应用［J］．中国科技信息，2005，（5）．［2］蒋俊峰．基于单片机的红外通讯设计［J］．电子设计应用，2003，（11）．总第277期内蒙古科技与经济。