#微博新知博主# #智能家居# 2021年快过去了，借此机会盘点一下近两年智能家居平台和产品的几大变化吧。
1、分布式语音入口已形成
无论如何，语音入口始终是智能家居必备的也是十分重要的人机接口，因为对人来讲，自然语言依然是最方便的。在目前智能家居系统感知能力还没能达到看穿用户脑子里的想法的时候，或者说用户不能直接用意念控制智能家居系统的时候，语音入口依然是重要且必要的。
最近两年，智能音箱产品多样化迅速，各种不同类型的智能音箱或者说具备智能音箱功能的设备层出不穷，例如天猫精灵已经有了方糖系列、CC系列、E系列等多种产品，有的具有大屏幕，有的具有小屏幕，有的主打音质，有的靠电池供电方便携带……小米的小爱同学更是嵌入到了手机、平板、电脑、手环甚至智能马桶盖等多种不同设备中。在加上目前的智能墙壁面板开始搭载语音入口功能，例如：Aqara最新发布的搭载“小乔”的带屏智能墙壁面板集悦S1、欧瑞博MixPad X等。这些都让语音入口基本上实现了全宅分布，形成了分布式的语音入口，经过简单的设计，用户就可以实现在家中任何位置都可以呼叫语音助手，这种体验无疑是颠覆性的。
就设计而言，当前的智能家居系统，必须要考虑构建覆盖全宅的语音入口。
2、摄像头AI能力快速扩展
随着AI的发展，对视频的处理能力越来越强大，而摄像头作为视频获取的重要设备，其与AI的快速发展自然擦出火花，那就是强大的传感识别能力。
之前的摄像头，更多的是具有简单的移动侦测功能，而目前很多摄像头开始具备人形侦测、宠物侦测、人脸识别、追踪人体移动甚至动作手势识别等功能。
这一方面让智能家居系统的传感能力迅速提升，特别是人脸识别的加入，让智能家居系统可以更准确的获知用户身份，智能摄像头成了智能家居系统中十分重要的传感设备；另一方面也让整个智能家居系统更为智能，例如用户可以使用手势向智能家居系统传达控制指令等。
例如Aqara最近发布的智能摄像头G3，它不仅可以识别用户的身份，还可以识别多种不同的手势，用户通过不同的手势来实现不同的控制功能。
下一步，智能摄像头的AI应用将更为多样使用，智能摄像头在智能家居系统中的地位将更为重要。
3、带屏幕的墙壁面板异军突击
带屏幕的智能墙壁面板是语音入口的有效补充，同时其全触控甚至手势操作带来的科技感和体验也受到大家的欢迎，所以各大智能家居平台均推出了各自的带屏幕智能墙壁面板，市场上的带屏智能墙壁面板产品迅速丰富。
实用性的角度来讲，目前的智能墙壁面板一方面作为语音入口，另一方面作为用户的操作终端，同时其本身方便安装在普通86底盒中，多数还支持控制部分灯具，总体来看实用性还是不错的。
当然，目前带屏幕智能墙壁面板的价格依然相对较高，多数在接近千元的价格，但是如果预算允许，每个房间设置一只带屏幕的智能墙壁面板，统一控制本房间的所有设备，带来的体验也是相当不错的。
4、数据积累加算力提升进一步提高系统AI能力
随着智能传感器提供的状态数据积累越来越丰厚和智能家居控制系统的算力提升，对家庭各项数据的分析和处理可以使智能家居具备更高级别的自动化能力，AI技术的加持，让这种自动化能力可以实现自动创建、调整联动，自动发现用户的生活规律，自动控制室内环境等多种新的更高级的功能。
目前，这样的功能已经出现，但是依然处于初级阶段，但是长远来看，全宅智能系统的AI能力必将逐渐提升，预计近3~5年将是此功能迅速发展的时期。
5、人体传感器精度进一步提升
人体传感器是智能家居系统的基础传感器，但是也是存在问题最为棘手的传感器：低成本的红外人体传感器只能感受人体移动，而无法感应人体存在或者微小动作；可以感应人体存在的微波传感器等主动人体传感器成本高，难以实现在室内的广泛分布。
近两年来，人体传感器产品的精度进一步提升，成本有下探的趋势。特别是目前的一些高精度人体传感器产品，已经基本上实现了对接近静止的人体的探测，例如Aqara的高精度人体传感器，已经能够识别打字、翻书等微小动作，很大程度上提高了实用性。
除此之外，随着传感器类型的逐渐丰富，人体传感的方式也进一步丰富，间接的提高了人体感应的精度。例如部分智能马桶盖可以将用户着坐的信息提供给智能家居系统，一些平台推出了智能睡眠监测带等产品，不仅可以将用户上床躺下的动作提供给智能家居系统，还可以分析用户的睡眠，判断用户的入睡和醒来，提供了更多丰富的传感功能。
6、入门级产品价格持续下探
随着技术的成熟、下放和出货量的剧增，智能家居的入门级产品价格继续下探，体验智能家居的门槛进一步降低。
例如曾经的智能墙壁开关价格多在一百元左右，而目前已经有多款产品售价在50元区间，例如米家体系内的Aqara E1系列产品，及米家的智能墙壁开关等产品。
温湿度传感器曾经多数在50元区间，目前已经进入了20-30元区间，例如米家温湿度传感器2，价格不足30元。
也就是说，现在许多入门智能组件已经和非智能组件没有了夸张的差价，这对于智能家居的进一步普及和被公众的广泛接受奠定了一个良好的基础。
7、连接方式趋于多样化，蓝牙产品迅速丰富
不论是wifi，还是zigbee、蓝牙，其各自均有不同的特点。
WiFi性能最强大，但是功耗太大，以至于不适合使用电池供电的设备，更适合插电使用的设备。例如电视、冰箱、洗衣机、洗碗机等智能大家电，使用WiFi通讯，不需要用户另外购买网关，直接就可以使用。
BLEmesh和ZigBee功耗都很低，因此都适用于使用电池供电的设备，两者对比的话，如果对带宽要求更大，那么蓝牙无疑更合适，而如果要求更快的响应速度，ZigBee更合适；当然，如果拼成本，BLEmesh更有优势，这一点就可以解释定位入门的米家为何倾向于BLEmesh了。比如使用蓝牙通讯的米家灯泡价格仅为20元，墙壁开关仅为80元，同样使用ZigBee的灯泡为80元左右，墙壁开关均超过100元。
目前的智能家居产品需求呈现多样化，这也导致了连接方式的多样化，特别是低成本的蓝牙技术，通过降低售价，其产品不断丰富，出货量剧增。
8、无线调光系统基本成熟
之前我说过，调光系统是高端智能家居系统的标配。全屋智能调光带来的体验比简单的开关灯光控制要优秀的多，也更符合人类对照明的需求。
调光是个相对复杂的体系，主灯、射灯、轨道灯、筒灯等不同的照明方式需要的调光方式也都有区别，因此实现无线调光需要很多组件来实现不同类型光源的调光接入，例如要有适用于不同功率的LED调光驱动器，要有适合0-10V调光的调光器，甚至要有支持DALI调光的调光器等等。
虽然像米家这样的入门系统并不具备相对专业的无线调光能力，但是对于Yeelight、Aqara等小米生态链的企业都已经布局了相对全面的无线调光组件，可以实现全屋的智能调光。
就设计来讲，前几年全屋无线调光系统的组件覆盖并不全面，难以实现全屋的智能调光，但是当前情况下，很多智能家居平台都有了全面的调光系统，如果想做一套中高端的智能家居系统，获得优秀的照明体验，那么全屋无线调光系统是必须的。
当然，以上只是对近两年智能家居发展的一个简单总结和预测，智能家居依然是复杂的系统工程，其进步也要来自基础技术的支撑和点滴改进的积累，长远来看，智能家居将越来越智能，而当前，正是智能家居智“智能”的重要起步时期。
1、分布式语音入口已形成
无论如何，语音入口始终是智能家居必备的也是十分重要的人机接口，因为对人来讲，自然语言依然是最方便的。在目前智能家居系统感知能力还没能达到看穿用户脑子里的想法的时候，或者说用户不能直接用意念控制智能家居系统的时候，语音入口依然是重要且必要的。
最近两年，智能音箱产品多样化迅速，各种不同类型的智能音箱或者说具备智能音箱功能的设备层出不穷，例如天猫精灵已经有了方糖系列、CC系列、E系列等多种产品，有的具有大屏幕，有的具有小屏幕，有的主打音质，有的靠电池供电方便携带……小米的小爱同学更是嵌入到了手机、平板、电脑、手环甚至智能马桶盖等多种不同设备中。在加上目前的智能墙壁面板开始搭载语音入口功能，例如：Aqara最新发布的搭载“小乔”的带屏智能墙壁面板集悦S1、欧瑞博MixPad X等。这些都让语音入口基本上实现了全宅分布，形成了分布式的语音入口，经过简单的设计，用户就可以实现在家中任何位置都可以呼叫语音助手，这种体验无疑是颠覆性的。
就设计而言，当前的智能家居系统，必须要考虑构建覆盖全宅的语音入口。
2、摄像头AI能力快速扩展
随着AI的发展，对视频的处理能力越来越强大，而摄像头作为视频获取的重要设备，其与AI的快速发展自然擦出火花，那就是强大的传感识别能力。
之前的摄像头，更多的是具有简单的移动侦测功能，而目前很多摄像头开始具备人形侦测、宠物侦测、人脸识别、追踪人体移动甚至动作手势识别等功能。
这一方面让智能家居系统的传感能力迅速提升，特别是人脸识别的加入，让智能家居系统可以更准确的获知用户身份，智能摄像头成了智能家居系统中十分重要的传感设备；另一方面也让整个智能家居系统更为智能，例如用户可以使用手势向智能家居系统传达控制指令等。
例如Aqara最近发布的智能摄像头G3，它不仅可以识别用户的身份，还可以识别多种不同的手势，用户通过不同的手势来实现不同的控制功能。
下一步，智能摄像头的AI应用将更为多样使用，智能摄像头在智能家居系统中的地位将更为重要。
3、带屏幕的墙壁面板异军突击
带屏幕的智能墙壁面板是语音入口的有效补充，同时其全触控甚至手势操作带来的科技感和体验也受到大家的欢迎，所以各大智能家居平台均推出了各自的带屏幕智能墙壁面板，市场上的带屏智能墙壁面板产品迅速丰富。
实用性的角度来讲，目前的智能墙壁面板一方面作为语音入口，另一方面作为用户的操作终端，同时其本身方便安装在普通86底盒中，多数还支持控制部分灯具，总体来看实用性还是不错的。
当然，目前带屏幕智能墙壁面板的价格依然相对较高，多数在接近千元的价格，但是如果预算允许，每个房间设置一只带屏幕的智能墙壁面板，统一控制本房间的所有设备，带来的体验也是相当不错的。
4、数据积累加算力提升进一步提高系统AI能力
随着智能传感器提供的状态数据积累越来越丰厚和智能家居控制系统的算力提升，对家庭各项数据的分析和处理可以使智能家居具备更高级别的自动化能力，AI技术的加持，让这种自动化能力可以实现自动创建、调整联动，自动发现用户的生活规律，自动控制室内环境等多种新的更高级的功能。
目前，这样的功能已经出现，但是依然处于初级阶段，但是长远来看，全宅智能系统的AI能力必将逐渐提升，预计近3~5年将是此功能迅速发展的时期。
5、人体传感器精度进一步提升
人体传感器是智能家居系统的基础传感器，但是也是存在问题最为棘手的传感器：低成本的红外人体传感器只能感受人体移动，而无法感应人体存在或者微小动作；可以感应人体存在的微波传感器等主动人体传感器成本高，难以实现在室内的广泛分布。
近两年来，人体传感器产品的精度进一步提升，成本有下探的趋势。特别是目前的一些高精度人体传感器产品，已经基本上实现了对接近静止的人体的探测，例如Aqara的高精度人体传感器，已经能够识别打字、翻书等微小动作，很大程度上提高了实用性。
除此之外，随着传感器类型的逐渐丰富，人体传感的方式也进一步丰富，间接的提高了人体感应的精度。例如部分智能马桶盖可以将用户着坐的信息提供给智能家居系统，一些平台推出了智能睡眠监测带等产品，不仅可以将用户上床躺下的动作提供给智能家居系统，还可以分析用户的睡眠，判断用户的入睡和醒来，提供了更多丰富的传感功能。
6、入门级产品价格持续下探
随着技术的成熟、下放和出货量的剧增，智能家居的入门级产品价格继续下探，体验智能家居的门槛进一步降低。
例如曾经的智能墙壁开关价格多在一百元左右，而目前已经有多款产品售价在50元区间，例如米家体系内的Aqara E1系列产品，及米家的智能墙壁开关等产品。
温湿度传感器曾经多数在50元区间，目前已经进入了20-30元区间，例如米家温湿度传感器2，价格不足30元。
也就是说，现在许多入门智能组件已经和非智能组件没有了夸张的差价，这对于智能家居的进一步普及和被公众的广泛接受奠定了一个良好的基础。
7、连接方式趋于多样化，蓝牙产品迅速丰富
不论是wifi，还是zigbee、蓝牙，其各自均有不同的特点。
WiFi性能最强大，但是功耗太大，以至于不适合使用电池供电的设备，更适合插电使用的设备。例如电视、冰箱、洗衣机、洗碗机等智能大家电，使用WiFi通讯，不需要用户另外购买网关，直接就可以使用。
BLEmesh和ZigBee功耗都很低，因此都适用于使用电池供电的设备，两者对比的话，如果对带宽要求更大，那么蓝牙无疑更合适，而如果要求更快的响应速度，ZigBee更合适；当然，如果拼成本，BLEmesh更有优势，这一点就可以解释定位入门的米家为何倾向于BLEmesh了。比如使用蓝牙通讯的米家灯泡价格仅为20元，墙壁开关仅为80元，同样使用ZigBee的灯泡为80元左右，墙壁开关均超过100元。
目前的智能家居产品需求呈现多样化，这也导致了连接方式的多样化，特别是低成本的蓝牙技术，通过降低售价，其产品不断丰富，出货量剧增。
8、无线调光系统基本成熟
之前我说过，调光系统是高端智能家居系统的标配。全屋智能调光带来的体验比简单的开关灯光控制要优秀的多，也更符合人类对照明的需求。
调光是个相对复杂的体系，主灯、射灯、轨道灯、筒灯等不同的照明方式需要的调光方式也都有区别，因此实现无线调光需要很多组件来实现不同类型光源的调光接入，例如要有适用于不同功率的LED调光驱动器，要有适合0-10V调光的调光器，甚至要有支持DALI调光的调光器等等。
虽然像米家这样的入门系统并不具备相对专业的无线调光能力，但是对于Yeelight、Aqara等小米生态链的企业都已经布局了相对全面的无线调光组件，可以实现全屋的智能调光。
就设计来讲，前几年全屋无线调光系统的组件覆盖并不全面，难以实现全屋的智能调光，但是当前情况下，很多智能家居平台都有了全面的调光系统，如果想做一套中高端的智能家居系统，获得优秀的照明体验，那么全屋无线调光系统是必须的。
当然，以上只是对近两年智能家居发展的一个简单总结和预测，智能家居依然是复杂的系统工程，其进步也要来自基础技术的支撑和点滴改进的积累，长远来看，智能家居将越来越智能，而当前，正是智能家居智“智能”的重要起步时期。
#你不知道的科学那些事儿# 【可见光通信了解一下[来]没有辐射隐忧，使用起来更安全[鼓掌]】可见光即电磁波谱中人眼可以感知的部分，除了提供给人类丰富的色彩世界、照亮夜晚的黑，业已被科研人员逐步发掘出更多潜力，可见光通信便是其中之一。
可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管（LED）的驱动电流上，使LED灯具以极高的频率闪烁。
闪烁频率可以躲过人眼，却绕不过光电探测器，后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息，就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控，还可以让计算机、手机连接上互联网。
近日，电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文，系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展，及其LED器件的性能改进和器件创新，探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略，尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi（Light Fidelity）等应用场景。
可见光的妙用
谈到无线网，人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G，皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展，光的传输又重回大众视野。其实，早在19世纪80年代，电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念，即将语音信号调制在太阳光中，可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”，但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。
“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号，还是现在的光纤通信乃至可见光通信，原理并无太大差异，都是由发射器发出信息，再由接收器‘翻译’，主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态，但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码，传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0，无遮挡是1，那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”
在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中，一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明，还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起，只需呼唤智能音箱，使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时，智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。
作为实验室负责人，他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难，先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年，通过主持可见光通信国家重点研发计划项目，陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。
在他眼中，可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡，影响信号传递，但反过来想，光是直线传播，虽然无法穿透不透明的阻隔，但如果在光线直射下，信号则会更强，而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯，也不会互相产生影响，反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为，可见光通信的信号使用安全性高、可见易控，靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域，同时能通过肉眼观察信号覆盖区域，并能有效防止信息泄露，是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。
就目前研究结论看，LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外，还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言，可见光没有辐射的隐忧，使用起来更安全。此外，像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合，可见光通信也能派上用场。由此，可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题，也解决了能源环保问题。
为什么是LED
既然可见光通信具有独特的优势，那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术，而非得是LED时代呢？受访专家解释说，首先，LED具备多方面的优势，例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等，被普遍认为属于下一代主流照明技术；其次，用固态半导体芯片作为发光材料的LED，更容易被人“控制”。
而让LED成为可见光通信的载体，先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中，存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰，同时随着传输距离的加大，接收机接收到的信号十分微弱，因此需要更灵敏的接收器，同时要对信号进行前置处理，摒除干扰。
之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前，LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统，编码方式大多为二进制开关键控（OOK）编码，传递效率较低，也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。
另外，还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中，LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角，光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中，由于LED单元灯分布位置不同，以及大气信道中存在的粒子散射，导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸，每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内，产生码间干扰（ISI），此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码，降低ISI的影响。
随着研究的深入，除了最初的白光LED，国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED，以及激光灯都进行了相关研究。
陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下，能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年，他们在Optics Express期刊上发表的成果显示，OOK调制速率可达550Mbps；2020年，在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下，OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时，没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5，系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。
未来可期
“随着环保节能减碳日益受到重视，半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低，虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材，但是随着通信技术的积累与材料的拓宽，可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。
在论文中，巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如，像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件，或者柔性生物传感器，再或者水下通信，以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为，可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容，是增量的过程，而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说，“不久前郑州遭遇内涝时，基站罢工，手机信号全无，造成出行困难。如果可见光照明可以应用，那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点，用于应急通信。如果遭遇大面积停电，使用无人机替代也可。”
不仅如此，如果将可见光与柔性织物相结合，那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。
“既然光能传递信号，那么以后的电视广告，也不再需要在屏幕上显示二维码，有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说，“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚，例如在金属密闭空间内，电磁波因为强反射可能会产生严重干扰，但是可见光不会，希望有机会与有需求的机构合作，拓宽可见光通信的应用范围。”
最后，巫江表示，虽然可见光应用领域广泛，但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合，以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe
可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管（LED）的驱动电流上，使LED灯具以极高的频率闪烁。
闪烁频率可以躲过人眼，却绕不过光电探测器，后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息，就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控，还可以让计算机、手机连接上互联网。
近日，电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文，系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展，及其LED器件的性能改进和器件创新，探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略，尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi（Light Fidelity）等应用场景。
可见光的妙用
谈到无线网，人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G，皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展，光的传输又重回大众视野。其实，早在19世纪80年代，电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念，即将语音信号调制在太阳光中，可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”，但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。
“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号，还是现在的光纤通信乃至可见光通信，原理并无太大差异，都是由发射器发出信息，再由接收器‘翻译’，主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态，但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码，传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0，无遮挡是1，那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”
在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中，一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明，还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起，只需呼唤智能音箱，使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时，智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。
作为实验室负责人，他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难，先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年，通过主持可见光通信国家重点研发计划项目，陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。
在他眼中，可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡，影响信号传递，但反过来想，光是直线传播，虽然无法穿透不透明的阻隔，但如果在光线直射下，信号则会更强，而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯，也不会互相产生影响，反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为，可见光通信的信号使用安全性高、可见易控，靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域，同时能通过肉眼观察信号覆盖区域，并能有效防止信息泄露，是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。
就目前研究结论看，LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外，还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言，可见光没有辐射的隐忧，使用起来更安全。此外，像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合，可见光通信也能派上用场。由此，可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题，也解决了能源环保问题。
为什么是LED
既然可见光通信具有独特的优势，那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术，而非得是LED时代呢？受访专家解释说，首先，LED具备多方面的优势，例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等，被普遍认为属于下一代主流照明技术；其次，用固态半导体芯片作为发光材料的LED，更容易被人“控制”。
而让LED成为可见光通信的载体，先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中，存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰，同时随着传输距离的加大，接收机接收到的信号十分微弱，因此需要更灵敏的接收器，同时要对信号进行前置处理，摒除干扰。
之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前，LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统，编码方式大多为二进制开关键控（OOK）编码，传递效率较低，也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。
另外，还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中，LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角，光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中，由于LED单元灯分布位置不同，以及大气信道中存在的粒子散射，导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸，每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内，产生码间干扰（ISI），此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码，降低ISI的影响。
随着研究的深入，除了最初的白光LED，国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED，以及激光灯都进行了相关研究。
陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下，能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年，他们在Optics Express期刊上发表的成果显示，OOK调制速率可达550Mbps；2020年，在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下，OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时，没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5，系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。
未来可期
“随着环保节能减碳日益受到重视，半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低，虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材，但是随着通信技术的积累与材料的拓宽，可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。
在论文中，巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如，像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件，或者柔性生物传感器，再或者水下通信，以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为，可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容，是增量的过程，而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说，“不久前郑州遭遇内涝时，基站罢工，手机信号全无，造成出行困难。如果可见光照明可以应用，那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点，用于应急通信。如果遭遇大面积停电，使用无人机替代也可。”
不仅如此，如果将可见光与柔性织物相结合，那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。
“既然光能传递信号，那么以后的电视广告，也不再需要在屏幕上显示二维码，有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说，“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚，例如在金属密闭空间内，电磁波因为强反射可能会产生严重干扰，但是可见光不会，希望有机会与有需求的机构合作，拓宽可见光通信的应用范围。”
最后，巫江表示，虽然可见光应用领域广泛，但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合，以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe
金星，太阳系九大行星之一，人类对金星的研究与探索历程是怎样的
电话簿☎
导语：宇宙是无比浩瀚的，我们地球和宇宙相比较起来渺小如一粒尘埃，我们所仰仗的地球文明也不值一提，可能我们会觉得地球无比宽广，我们正常人穷极一生可能都无法漫游地球，但这和宇宙的宽广比较起来，只是小巫见大巫，依靠我们目前的科技文明，我们根本无法完全探测宇宙，在宇宙有很多地方我们根本就没有发掘，我们在地球旅行的距离也是很有限的，太阳系就是宇宙众多星系的一种，我们地球就位于太阳系里面，在太阳系有着众多的行星，金星就是其中一颗行星，让我们一起看看金星的介绍。
01金星早期情况介绍以及与地球的对比
1、金星的早期情况
早期的情况与地球相似，生命本应有机会重现，以改变金星，但金星却因另一个容易被忽视的因素而失败，即太阳的引力对它的影响太大，这就是为什么说太阳的大小对两个行星(金星、地球)的影响至关重要的原因。
2、地球与金星对比
地心说，地球离太阳有15000万公里，地球围绕太阳旋转，但地球在旋转时有自己的自由，这就是地球有自转，正因为有自转，才有24小时的昼夜变化，也就是说，地球每24小时自转一圈，而金星则没有，或者根本没有，准确地说，金星自转一圈的时间比它绕太阳运行的时间更长，也就是说，金星一天比一年长。
假如你住在金星这样的星球上，那对一天的热情就会超过对一年的热情，金星之所以如此，是因为它离太阳很近，比地球近5000万公里，而太阳的引力对金星的影响已经超过了对地球的影响，一个星球没有自转，对于地球的气候来说就缺少了非常重要的条件，就像用火烤东西一样，如果只烤一面的东西，那就会冷热不均，而地球有自转，地球的受热面就会很均匀。
02金星的环境以及磁场
1、金星极端的天气介绍
对于金星来说，只能是热极热，冷极冷，当然，因为金星现在是一个二氧化碳浓度很高的星球，并且有着超常的温室效应，在这种极端高温的情况下，它会降低冷热间的温差，但如果设想金星有生命存在，并且设想它不会产生如此严重的温室效应，那么地球上的生命可能都会集中到面向太阳的一边，而另一边则会被视为冰冷的地狱。
如果存在着海洋，金星背光面的海洋将形成比地球南极更厚的冰层，而另一面则是永远不落的太阳，尽管生命似乎无法在这样的阴阳行星上出现，除了它与恒星太近而下不了那场关键的雨之外，还在于它不能自由旋转，因此它并没有形成一个围绕行星的磁场，而这对保护行星上的生命是至关重要的。
2、星际迷航-磁场
靠近恒星这一核火焰的地方，不仅有杀伤力的光子，如紫外线、伽马射线等，生命还很容易受到其核碎片的攻击，这些核子都失去了束缚，它们都带电，因此受到恒星磁场的干扰，经常会被恒星抛出，并以极快的速度向四面八方飞去，这些被加速的带电粒子，就像子弹一样，有能力击穿由分子构成的生命结构，事实上，太阳附近的行星，每时每刻都在这可怕的弹雨中穿行，这些带电粒子群集，用天文学术语来说，叫“太阳风”。
03太阳风介绍和地球的特殊之处
1、太阳风介绍
正如风能产生的推力，足以驱使气体状态的物质一样，太阳附近的行星也是小行星，正因为如此，太阳风才如此强大，它能将行星上的气体全部吹走，可以说，像地球这样的行星都是星核，在充气物质的环境中成长，他们应该像滚雪球一样，但太阳风却给他们剃了光头，这种情况一直持续到木星，在这样一个直径为8亿公里的范围内，没有大的行星存在，而木星最终变成了大行星，并且是太阳系中最大的行星，比地球大300多倍。
太阳风在木星的位置上已经变得很弱，所以木星会像滚雪球一样不断扩大体积，木星后面的行星基本上都是大型行星，这表明太阳风只传送着他们所需要的物质，而木星则是近水楼台得月，因此其体积最大。
地球、火星、金星和水星等最近的行星，从其光头上看，就能看出太阳风在其附近有多强烈，如果让这种强烈的太阳风毫无遮挡地倾泻到行星表面，那么什么生命都难以抵抗。
2、只有地球表面才没有受到太阳风的影响
神奇的是，在最近的四颗行星中，只有地球表面没有受到太阳风的攻击，这是因为地球具有较强的磁场，这种磁场就像是一个电子盾，将太阳风的带电粒子遮挡住，而太阳的带电粒子全部从地球电离层上方掠过，它们就像撞到一块透明的玻璃墙上，而带电粒子则被这个电磁墙反射到地球的两极，然后绕过地球，在地球磁场的挤压下，拖出一条长长的尾巴，这个电磁尾巴大约有一百万公里长。
由于地球有磁场，带电粒子不可能侵入地球表面，因此地球上的生命就变得更加安全，从最近其他几个行星的情况来看，它们几乎都没有磁场，这是因为产生磁场需要两个更为重要的条件：
结语：行星应该拥有足够的动能。充足的质量使行星内部形成流动的金属热核，这是一种等离子体，类似于发电机的转子，有足够的动能就可以使行星旋转，正如电动机的启动是由电能转换成磁能，金星是没有通电的电动机，因此无法将电能转换成磁能，更有趣的是，金星的不旋转导致不能产生磁场，而它的质量又大到使核心温度升高，以致金属的核无法冷却到能产生固化和铁磁性的状态，或者说永磁状态，因为超过摄氏750度的铁磁性会消失。喜欢电话簿就关注我吧！欢迎点赞、收藏、评论和转发呀！ https://t.cn/R2WxlNJ
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导语：宇宙是无比浩瀚的，我们地球和宇宙相比较起来渺小如一粒尘埃，我们所仰仗的地球文明也不值一提，可能我们会觉得地球无比宽广，我们正常人穷极一生可能都无法漫游地球，但这和宇宙的宽广比较起来，只是小巫见大巫，依靠我们目前的科技文明，我们根本无法完全探测宇宙，在宇宙有很多地方我们根本就没有发掘，我们在地球旅行的距离也是很有限的，太阳系就是宇宙众多星系的一种，我们地球就位于太阳系里面，在太阳系有着众多的行星，金星就是其中一颗行星，让我们一起看看金星的介绍。
01金星早期情况介绍以及与地球的对比
1、金星的早期情况
早期的情况与地球相似，生命本应有机会重现，以改变金星，但金星却因另一个容易被忽视的因素而失败，即太阳的引力对它的影响太大，这就是为什么说太阳的大小对两个行星(金星、地球)的影响至关重要的原因。
2、地球与金星对比
地心说，地球离太阳有15000万公里，地球围绕太阳旋转，但地球在旋转时有自己的自由，这就是地球有自转，正因为有自转，才有24小时的昼夜变化，也就是说，地球每24小时自转一圈，而金星则没有，或者根本没有，准确地说，金星自转一圈的时间比它绕太阳运行的时间更长，也就是说，金星一天比一年长。
假如你住在金星这样的星球上，那对一天的热情就会超过对一年的热情，金星之所以如此，是因为它离太阳很近，比地球近5000万公里，而太阳的引力对金星的影响已经超过了对地球的影响，一个星球没有自转，对于地球的气候来说就缺少了非常重要的条件，就像用火烤东西一样，如果只烤一面的东西，那就会冷热不均，而地球有自转，地球的受热面就会很均匀。
02金星的环境以及磁场
1、金星极端的天气介绍
对于金星来说，只能是热极热，冷极冷，当然，因为金星现在是一个二氧化碳浓度很高的星球，并且有着超常的温室效应，在这种极端高温的情况下，它会降低冷热间的温差，但如果设想金星有生命存在，并且设想它不会产生如此严重的温室效应，那么地球上的生命可能都会集中到面向太阳的一边，而另一边则会被视为冰冷的地狱。
如果存在着海洋，金星背光面的海洋将形成比地球南极更厚的冰层，而另一面则是永远不落的太阳，尽管生命似乎无法在这样的阴阳行星上出现，除了它与恒星太近而下不了那场关键的雨之外，还在于它不能自由旋转，因此它并没有形成一个围绕行星的磁场，而这对保护行星上的生命是至关重要的。
2、星际迷航-磁场
靠近恒星这一核火焰的地方，不仅有杀伤力的光子，如紫外线、伽马射线等，生命还很容易受到其核碎片的攻击，这些核子都失去了束缚，它们都带电，因此受到恒星磁场的干扰，经常会被恒星抛出，并以极快的速度向四面八方飞去，这些被加速的带电粒子，就像子弹一样，有能力击穿由分子构成的生命结构，事实上，太阳附近的行星，每时每刻都在这可怕的弹雨中穿行，这些带电粒子群集，用天文学术语来说，叫“太阳风”。
03太阳风介绍和地球的特殊之处
1、太阳风介绍
正如风能产生的推力，足以驱使气体状态的物质一样，太阳附近的行星也是小行星，正因为如此，太阳风才如此强大，它能将行星上的气体全部吹走，可以说，像地球这样的行星都是星核，在充气物质的环境中成长，他们应该像滚雪球一样，但太阳风却给他们剃了光头，这种情况一直持续到木星，在这样一个直径为8亿公里的范围内，没有大的行星存在，而木星最终变成了大行星，并且是太阳系中最大的行星，比地球大300多倍。
太阳风在木星的位置上已经变得很弱，所以木星会像滚雪球一样不断扩大体积，木星后面的行星基本上都是大型行星，这表明太阳风只传送着他们所需要的物质，而木星则是近水楼台得月，因此其体积最大。
地球、火星、金星和水星等最近的行星，从其光头上看，就能看出太阳风在其附近有多强烈，如果让这种强烈的太阳风毫无遮挡地倾泻到行星表面，那么什么生命都难以抵抗。
2、只有地球表面才没有受到太阳风的影响
神奇的是，在最近的四颗行星中，只有地球表面没有受到太阳风的攻击，这是因为地球具有较强的磁场，这种磁场就像是一个电子盾，将太阳风的带电粒子遮挡住，而太阳的带电粒子全部从地球电离层上方掠过，它们就像撞到一块透明的玻璃墙上，而带电粒子则被这个电磁墙反射到地球的两极，然后绕过地球，在地球磁场的挤压下，拖出一条长长的尾巴，这个电磁尾巴大约有一百万公里长。
由于地球有磁场，带电粒子不可能侵入地球表面，因此地球上的生命就变得更加安全，从最近其他几个行星的情况来看，它们几乎都没有磁场，这是因为产生磁场需要两个更为重要的条件：
结语：行星应该拥有足够的动能。充足的质量使行星内部形成流动的金属热核，这是一种等离子体，类似于发电机的转子，有足够的动能就可以使行星旋转，正如电动机的启动是由电能转换成磁能，金星是没有通电的电动机，因此无法将电能转换成磁能，更有趣的是，金星的不旋转导致不能产生磁场，而它的质量又大到使核心温度升高，以致金属的核无法冷却到能产生固化和铁磁性的状态，或者说永磁状态，因为超过摄氏750度的铁磁性会消失。喜欢电话簿就关注我吧！欢迎点赞、收藏、评论和转发呀！ https://t.cn/R2WxlNJ
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