專利名稱：具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通訊控制技術，屬于一種具備車隊紅外通訊功能的車燈系 統(tǒng)，通過對車燈系統(tǒng)的改造實現無線電靜默條件下，車隊行進中用于行車指令 傳輸的通訊系統(tǒng)。尤其適用于反電子偵察、電子戰(zhàn)壓制等復雜條件下軍隊機械 化隱蔽拉動過程中的指揮與聯絡。
背景技術：
目前的車隊通訊普遍采用無線電通訊方式，在電子戰(zhàn)壓制和無線電靜默條 件下無法有效發(fā)揮作用。目前所能采取的補救的辦法通常是使用旗語、燈語等 視覺信號，或事先規(guī)定的鳴笛編碼。旗語只能在白晝使用，并且受到視覺條件
的限制；燈語在夜間容易暴露目標；并且旗語和燈語與鳴笛編碼相似，其所能 包含的信息量有限，只能傳輸少數指令。而鳴笛編碼不僅信息容量低，而且傳 輸距離也相當有限，并且傳輸中容易相互間干擾而誤傳命令。因此，從實戰(zhàn)角 度出發(fā)，迫切需要一種隱蔽、安全、有效的，適應于現代化高技術戰(zhàn)爭條件下 復雜電磁環(huán)境的，車隊行進過程中的指揮通訊系統(tǒng)。 專利內容
本發(fā)明的目的在于設計一種具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，通過無線 光通訊的方式實現指令的傳輸，在根本上解決了傳統(tǒng)通訊方式所存在的上述問 題。對于以行軍隊列開進的車隊，由指揮車通過改造后的車燈系統(tǒng)向車前、車 后發(fā)出加載指令編碼的調制光信號，前后車輛接收指令信息，解碼后顯示指令 內容，并向前后方進行中繼轉發(fā)，直至指令信息傳至整個車隊。本系統(tǒng)可以采 用可見光及非可見光光源作為信息載體，從而能夠在無線電靜默、電子戰(zhàn)壓制 和夜間燈火管制等多重限制條件下實現車隊的隱蔽拉動中的指令傳輸。
按照本發(fā)明提供的技術方案，控制中心利用通訊網絡連線和發(fā)射與接收裝 置連接，所述控制中心包括第一MCU單片機及命令控制鍵盤，所述第一MCU 單片機用于監(jiān)控命令控制鍵盤的工作狀態(tài)；所述發(fā)射與接收裝置包括第二 MCU 單片機、發(fā)射脈沖調制電路及接收脈沖調制電路，第二MCU單片機用于監(jiān)控發(fā) 射脈沖調制電路及接收脈沖調制電路的工作狀態(tài)；在發(fā)射脈沖調制電路的輸出 端連接集成于車燈內的光發(fā)射器，在接收脈沖調制電路的輸入端連接集成于車 燈內的光接收器；
當命令控制鍵盤發(fā)出指令，第一 MCU單片機對所述指令進行編碼并通過通 訊網絡傳送至發(fā)射與接收裝置，發(fā)射與接收裝置中的發(fā)射脈沖調制電路對集成 于車燈內的光發(fā)射器所發(fā)出的光信號進行調制，并將指令信號加載在調制后的 光信號中通過光發(fā)射器發(fā)出；當集成于車燈內的光接收器收到所述光信號后， 發(fā)射與接收裝置中的接收脈沖調制電路對光信號進行解調，再將解調后的光信 號通過通訊網絡傳送至控制中心。所述控制中心還包括LCM顯示語音提示電路，控制中心對接收到的光信號進行判讀后，再決定采取顯示與語音提示或轉發(fā)。
所述車燈包括車前燈與車后燈；所述光發(fā)射器與光接收器同時設置于車前 燈和車后燈上。所述車燈為LED車燈，所述LED車燈包括陣列于喇叭狀反光罩 底部的若干LED照明燈，及位于喇叭狀反光罩開口端的配光板，在LED照明燈 間間隔設置光接收器與光發(fā)射器。所述車燈為傳統(tǒng)的熱光源燈，所述熱光源燈 包括反光碗，和位于反光碗焦點上的燈絲型熱光源，及位于反光碗開口端的配 光板；在燈絲型熱光源與配光板間設置支架，在支架上設置光接收器與光發(fā)射器。
所述第二 MCU單片機位于控制中心內，并與第一 MCU單片機合成一個單 片機。
本發(fā)明的特點如下
1:本系統(tǒng)通過對車輛原本用于照明與指示的車燈系統(tǒng)進行改進設計，添加
信號發(fā)射源、信號接收器以及相應的控制系統(tǒng)，實現車隊內部行車指令的無線 光通訊傳輸。
2:本系統(tǒng)將通訊系統(tǒng)的發(fā)射與接收裝置集成在車輛的車燈系統(tǒng)里，以便在 不破壞車輛整體結構設計與造型的條件下實現功能的添加，同時對車燈的供電 系統(tǒng)、配光系統(tǒng)、防護系統(tǒng)和安裝位置最大限度的加以利用。
3:本系統(tǒng)由控制中心、車前發(fā)射與接收裝置、車后發(fā)射與接收裝置以及車 內通訊網路組成。指揮員通過控制中心發(fā)出指令，各車間通過向車前車后發(fā)出 指令和自車前車后接收信息，形成集群內部的信息中繼傳送通訊鏈路。
4:集群內各車輛通過車前接受系統(tǒng)和車后接收系統(tǒng)接收指令信息，收到指 令信號后經控制中心分析、解碼、顯示并發(fā)出"收到"信息予以確認，同時分 別通過車前發(fā)射系統(tǒng)和車后發(fā)射系統(tǒng)向車前車后轉發(fā)指令信息。
如上所述，系統(tǒng)通訊鏈路為一對多的中繼通訊網絡，發(fā)出指令的指揮車可 能處于網絡的任何一個節(jié)點。指揮車通過車燈集成的車前發(fā)射裝置和車后發(fā)射 裝置向車前車后一定角度范圍發(fā)出指令信號，接收到指令的車輛通過控制器顯
示指令信息，并向前后兩個方向發(fā)出指令中繼信號和應答確認信號。隨著各車 的中繼傳輸，通訊信號傳遍整個車隊，形成如圖l所示的網絡拓撲。


圖l是本發(fā)明的網絡拓撲圖。
圖2是本發(fā)明框圖。
圖3是傳統(tǒng)的LED車燈。
圖4是本發(fā)明LED車燈。
圖5是傳統(tǒng)的熱光源車燈。
圖6是本發(fā)明的熱光源車燈。
如圖所示控制中心利用通訊網絡連線和發(fā)射與接收裝置連接，所述控制 中心包括第一 MCU單片機及命令控制鍵盤，所述第一 MCU單片機用于監(jiān)控命 令控制鍵盤的工作狀態(tài)；所述發(fā)射與接收裝置包括第二MCU單片機、發(fā)射脈沖
調制電路及接收脈沖調制電路，第二MCU單片機用于監(jiān)控發(fā)射脈沖調制電路及 接收脈沖調制電路的工作狀態(tài)；在發(fā)射脈沖調制電路的輸出端連接集成于車燈 內的光發(fā)射器，在接收脈沖調制電路的輸入端連接集成于車燈內的光接收器；
當命令控制鍵盤發(fā)出指令，第一 MCU單片機對所述指令進行編碼并通過通 訊網絡傳送至發(fā)射與接收裝置，發(fā)射與接收裝置中的發(fā)射脈沖調制電路對集成 于車燈內的光發(fā)射器所發(fā)出的光信號進行調制，并將指令信號加載在調制后的 光信號中通過光發(fā)射器發(fā)出；當集成于車燈內的光接收器收到所述光信號后， 發(fā)射與接收裝置中的接收脈沖調制電路對光信號進行解調，再將解調后的光信 號通過通訊網絡傳送至控制中心。所述控制中心還包括LCM顯示語音提示電路， 控制中心對接收到的光信號進行判讀后，再決定采取顯示與語音提示或轉發(fā)。
所述車燈包括車前燈與車后燈；所述光發(fā)射器與光接收器同時設置于車前 燈和車后燈上。
所述車燈可以采用為LED車燈，所述LED車燈包括陣列于喇叭狀反光罩2 底部的若干LED照明燈1，及位于喇叭狀反光罩2開口端的配光板3，在LED 照明燈1間間隔設置光接收器6與光發(fā)射器5。所述車燈也可以采用傳統(tǒng)的熱光 源燈，所述熱光源燈包括反光碗8，和位于反光碗8焦點上的燈絲型熱光源7， 及位于反光碗8開口端的配光板3;在燈絲型熱光源7與配光板3間設置支架9， 在支架9上設置光接收器6與光發(fā)射器5。
由于燈絲型熱光源車燈具有較強的熱慣性，無法在較高的調制頻率下工作， 但發(fā)光強度大，適合于信息含量較小的簡單指令大范圍遠距離傳輸。半導體類 固體發(fā)光源(LED等)體積小、頻率響應高，但發(fā)光強度略低，適合于較小范 圍大信息量復雜指令的傳輸。本系統(tǒng)根據實際通訊要求不同，在實現上可采用 LED、 LD、 OLED、普通信號燈、熱光源照明燈或它們的組合作為信號發(fā)射源。 此外，為了加強抗干擾特性，還可以通過采用多光源多波段組合的方式實施指 令信號的發(fā)射。以下面兩個實例方案為例
實施例一，LED車燈方案-
隨著超高亮度發(fā)光二極管技術的發(fā)展和大范圍應用，LED用于車燈系統(tǒng)已 成為現實。目前的LED車燈主要應用在剎車燈、轉向燈等指示類燈具上。本實 例方案將通訊系統(tǒng)的發(fā)射與接收系統(tǒng)集成在車輛的半導體發(fā)光二極管(LED)車 燈之中，由于發(fā)光二極管具有很高的頻率響應，只需對車燈系統(tǒng)的驅動電路進 行適當的改造即可滿足大信息量復雜指令的通訊的要求。
此時，車燈的供電電路4、配光系統(tǒng)均可得到充分的利用，對車燈的整體結 構設計也幾乎可以不需進行過多的修改而加以利用。只需在車燈內某些位置將 照明用LED替換成通訊用LDE或LD等器件，(必要時也可將照明用LED直接 用于通訊指令的發(fā)送)并在適當的位置加裝接收元件及其電路即可。如圖4所 示。發(fā)射和接收元件在車燈中的安置，根據配光設計的要求可以與照明元件混 合排列也可以劃分為不同的功能區(qū)域集中排列。根據不同的使用環(huán)境，發(fā)射元 件可以采用不同波長組合設置，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
實施例二，燈絲型熱光源車燈附加半導體通訊光源方案
燈絲型熱光源車燈發(fā)光強度較高，車大燈及霧燈目前基本上依然采用這種 形式。由于光源的熱慣性，用于通訊只能傳遞信息量較低的簡單指令，在車燈
內加裝固體發(fā)光光源和接收器件，可以較好的解決頻率響應問題。如圖6所示。 燈絲型熱光源車燈通常采用拋物面反光碗加配光板的形式實現要求的照明效 果，在燈頭前通過球面反光罩將前向出射的光能后向反射，再通過反光碗反射 后出射對照明效果基本上不會帶來影響。因此本方案以前端反光罩作為通訊收 發(fā)器件的安裝支架，只需對配光板作局部改進設計即可在保持車燈原有照明效 果的同時，將通訊收發(fā)裝置集成在車燈里。本實例在不改變原有車燈系統(tǒng)整體 結構的情況下，不僅可以通過對配光板的局部改進實現收發(fā)系統(tǒng)所需的光學性 能，而且還可利用車燈反光碗改善信號接收的可響應角度。
本系統(tǒng)提供的通訊方法不僅具有很好的適應性與可靠性，而且隱蔽性好、 可有效地防止監(jiān)聽，并且若采用紅外線通訊對雨霧塵霾有較強的穿透能力。同 時，采用中繼轉發(fā)的形式延伸了信號傳輸的作用距離與作用范圍，使得無線光 通訊在較大的空間范圍內得以實現。
權利要求
1、具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，其特征是控制中心利用通訊網絡連線和發(fā)射與接收裝置連接，所述控制中心包括第一MCU單片機及命令控制鍵盤，所述第一MCU單片機用于監(jiān)控命令控制鍵盤的工作狀態(tài)；所述發(fā)射與接收裝置包括第二MCU單片機、發(fā)射脈沖調制電路及接收脈沖調制電路，第二MCU單片機用于監(jiān)控發(fā)射脈沖調制電路及接收脈沖調制電路的工作狀態(tài)；在發(fā)射脈沖調制電路的輸出端連接集成于車燈內的光發(fā)射器，在接收脈沖調制電路的輸入端連接集成于車燈內的光接收器；當命令控制鍵盤發(fā)出指令，第一MCU單片機對所述指令進行編碼并通過通訊網絡傳送至發(fā)射與接收裝置，發(fā)射與接收裝置中的發(fā)射脈沖調制電路對集成于車燈內的光發(fā)射器所發(fā)出的光信號進行調制，并將指令信號加載在調制后的光信號中通過光發(fā)射器發(fā)出；當集成于車燈內的光接收器收到所述光信號后，發(fā)射與接收裝置中的接收脈沖調制電路對光信號進行解調，再將解調后的光信號通過通訊網絡傳送至控制中心。
2、 如權利要求1所述具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，其特征是所述 車燈包括車前燈與車后燈；所述光發(fā)射器與光接收器同時設置于車前燈和車后 燈上。
3、 如權利要求1所述具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，其特征是所述 控制中心還包括LCM顯示語音提示電路，控制中心對接收到的光信號進行判讀 后，再決定采取顯示與語音提示或轉發(fā)。
4、 如權利要求1或2所述具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，其特征是 所述車燈為LED車燈，所述LED車燈包括陣列于喇叭狀反光罩(2)底部的若 干LED照明燈(1)，及位于喇叭狀反光罩(2)開口端的配光板(3)，在LED 照明燈(1)間設置光接收器(6)與光發(fā)射器(5)。
5、 如權利要求1或2所述具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，其特征是 所述車燈為傳統(tǒng)的熱光源燈，所述熱光源燈包括反光碗(8)，和位于反光碗(8) 焦點上的燈絲型熱光源(7)，及位于反光碗(8)開口端的配光板(3);在燈絲 型熱光源(7)與配光板(3)間設置支架(9)，在支架(9)上設置光接收器(6) 與光發(fā)射器(5)。
6、 如權利要求1所述具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)，其特征是所述 第二 MCU單片機位于控制中心內，并與第一 MCU單片機合成一個單片機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通訊控制技術，屬于一種具備車隊紅外通訊功能的車燈系統(tǒng)。按照本發(fā)明提供的技術方案，控制中心利用通訊網絡連線和發(fā)射與接收裝置連接，所述控制中心包括第一MCU單片機及命令控制鍵盤，所述第一MCU單片機用于監(jiān)控命令控制鍵盤的工作狀態(tài)；所述發(fā)射與接收裝置包括第二MCU單片機、發(fā)射脈沖調制電路及接收脈沖調制電路，第二MCU單片機用于監(jiān)控發(fā)射脈沖調制電路及接收脈沖調制電路的工作狀態(tài)；在發(fā)射脈沖調制電路的輸出端連接集成于車燈內的光發(fā)射器，在接收脈沖調制電路的輸入端連接集成于車燈內的光接收器。本發(fā)明可以適用于反電子偵察、電子戰(zhàn)壓制等復雜條件下軍隊機械化隱蔽拉動過程中的指揮與聯絡。
文檔編號B60Q1/00GK101337523SQ20081002176
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權日2008年8月12日
發(fā)明者徐毅剛 申請人:無錫市星迪儀器有限公司