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IoTorch：可靠应对帧间间隙与丢帧问题的LED至相机通信技术

DOI：10.1109/TMC.2019.2943148 期刊：IEEE Transactions on Mobile Computing 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 智能手机的LED向摄像头通信技术有望实现低成本、小型化且直观的物联网(IoT)设备数据访问。然而在卷帘快门效应下，必须解决帧间间隙和丢帧导致的丢包问题才能确?？焖倏煽康耐ㄐ拧１疚奶岢錾逃弥悄苁只氪鳯ED闪光灯的物联网设备间的LED向摄像头通信方案，用户可直观获取物联网设备传输至智能手机的目标数据。具体而言，我们开发了快速可靠的LED向摄像头通信系统IoTorch，能有效防止丢包。该系统包含两大核心机制：1)基于帧间间隙周期性的最小重复单向可靠传输；2)利用智能手机内置闪光灯延迟特性、通过应答机制克服丢帧问题。此外，我们提出优化方法使吞吐量提升至2.92kbps（比现有克服帧间间隙的最佳方案快2.43倍）。通过将手机闪光灯作为数据传输触发器，还实现了远程唤醒功能。为验证IoTorch优势，我们在Arduino平台上开发了传感器数据显示终端，并在TelosB上构建了智能手机控制台系统。
作者： Yuki Hokazono，Aoi Koizuka，Guibing Zhu，Makoto Suzuki，Yoshiaki Narusue，Hiroyuki Morikawa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究商用智能手机与带LED闪光灯的物联网设备之间快速可靠的LED至摄像头通信，解决因帧间间隙和丢帧导致的丢包问题。

研究成果

IoTorch是一种快速可靠的LED至摄像头通信系统，在保持约数千比特每秒吞吐量的同时实现了无损通信。该系统包含高效的包错误检测功能和远程唤醒功能，能在多款智能手机型号上实现超过1千比特每秒的可靠通信且不受机型限制。

研究不足

物联网火炬的通信范围受限于一个条件：LED灯光的条纹图案必须在每一行的至少一个像素上显现。此外，该方法要求每帧中至少包含两个起始码以实现错误检测。

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