一種用于led車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及車聯(lián)網(wǎng)中的可見(jiàn)光通信技術(shù)，提供了一種用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置，其包括光電轉(zhuǎn)換模塊和與該光電轉(zhuǎn)換模塊連接的微機(jī)處理器，所述光電轉(zhuǎn)換電路包括接收光信號(hào)的光電二極管陣列和多通道放大電路，所述光電二極管陣列的輸出端經(jīng)多通道放大電路與微機(jī)處理器連接，該光電二極管陣列安裝在一微機(jī)電機(jī)構(gòu)上，所述微機(jī)處理器控制連接微機(jī)電機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型采用光電二極管陣列進(jìn)行光信號(hào)的接收和轉(zhuǎn)換，并采用微機(jī)電機(jī)構(gòu)對(duì)光信號(hào)發(fā)射源實(shí)現(xiàn)跟蹤，解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)光信號(hào)接收的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及車聯(lián)網(wǎng)中的可見(jiàn)光通信技術(shù)，具體是一種在用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]LED照明光無(wú)線通信因其具有安全、經(jīng)濟(jì)且高速的特點(diǎn)而極具發(fā)展前景，雖然該技術(shù)在國(guó)外尚處于起步和摸索階段，但其應(yīng)用前景非?？春茫粌H可以用于室內(nèi)無(wú)線接入，還可以為城市車輛的移動(dòng)導(dǎo)航及定位提供一種全新的方法。汽車照明燈基本都采用LED燈，可以組成汽車與交通控制中心、交通信號(hào)燈至汽車、汽車至汽車的通信鏈路，這也是LED可見(jiàn)光通信在智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。
[0003]如CN 202524390公開(kāi)的一種LED通信照明裝置及基于該裝置的機(jī)動(dòng)車燈光系統(tǒng)，它包括定點(diǎn)LED燈光通信裝置和移動(dòng)LED燈光通信裝置；所述定點(diǎn)LED燈光通信裝置是由依次電連接的第一光電探測(cè)器、第一信息處理單元、第一驅(qū)動(dòng)電路和LED燈光發(fā)射器構(gòu)成，在第一信息處理單元的輸出還分別連接有第一執(zhí)行器和第一顯示器；所述移動(dòng)LED燈光通信裝置是由依次電連接的第二光電探測(cè)器、第二信息處理單元、第二驅(qū)動(dòng)電路和LED前燈構(gòu)成。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不停車?yán)U費(fèi)，使車道的通行能力提高:Γ5倍，還實(shí)現(xiàn)了交通車輛動(dòng)態(tài)信息的快速采集，并且還可以有效避免前后車輛車距太近，防止汽車之間的相互追尾的惡性交通事故。
[0004]又如CN 102610115 A公開(kāi)的一種基于LED可見(jiàn)光通信的智能交通系統(tǒng),屬于智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，包括:LED交通燈、光發(fā)射機(jī)、和光接收機(jī)，光接收機(jī)和光發(fā)射機(jī)安裝在一個(gè)車輛上，后面一輛汽車的光接收機(jī)接收前面一輛汽車上光發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)，LED交通燈中發(fā)送的信號(hào)中包含路況情況和紅綠燈情況，光發(fā)射機(jī)所發(fā)送的信號(hào)中包含前后車輛間的距離和警示信號(hào)，光接收機(jī)接收LED交通燈、光發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)。通過(guò)上述方式，本技術(shù)能夠形成可見(jiàn)光智能交通網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)地接收LED交通燈發(fā)出的路況信息、前后車輛間的距離、警示信號(hào)和紅綠燈情況，保證了交通安全，降低了交通事故發(fā)生的概率。
[0005]然而，由于車輛是移動(dòng)的，在如上述兩個(gè)系統(tǒng)中，車對(duì)光信號(hào)接收的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題成為L(zhǎng)ED可見(jiàn)光通信在智能交通系統(tǒng)運(yùn)用中首要難題。并且，在車輛高速行駛以及轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，車與車之間的位置關(guān)系變化急速，使得該問(wèn)題更為突出，信號(hào)干擾大以及信號(hào)弱或缺失都極易造成通訊失敗，引發(fā)交通事故。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置，其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中車對(duì)光信號(hào)接收的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:包括光電轉(zhuǎn)換模塊和與該光電轉(zhuǎn)換模塊連接的微機(jī)處理器，所述光電轉(zhuǎn)換電路包括接收光信號(hào)的光電二極管陣列和多通道放大電路，所述光電二極管陣列的輸出端經(jīng)多通道放大電路與微機(jī)處理器連接，該光電二極管陣列安裝在一微機(jī)電機(jī)構(gòu)上，所述微機(jī)處理器控制連接微機(jī)電機(jī)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步，所述微機(jī)處理器輸出連接有冗余平均電路，冗余平均電路輸出端連接有低通濾波電路，低通濾波電路輸出連接有整形電路。
[0009]更進(jìn)一步，所述微機(jī)處理器包括型號(hào)為MC9S12XS128的單片機(jī)，所述微機(jī)電機(jī)構(gòu)包括型號(hào)為NM-XY-100X，的微動(dòng)平臺(tái)，所述單片機(jī)的PWM波形輸出端口與微機(jī)電機(jī)構(gòu)的輸入端連接；所述光電二極管陣列包括六個(gè)定位于微動(dòng)平臺(tái)上的GaN基光電二極管，所述多通道放大電路為六通道放大電路，每個(gè)光電二極管的正極均連接至一工作電壓源，每個(gè)光電二極管的負(fù)極各自通過(guò)一阻值相同的電阻接地，該六個(gè)光電二極管的負(fù)極經(jīng)六通道放大電路與單片機(jī)的其中六個(gè)PAD端子——對(duì)應(yīng)連接；冗余平均電路包括一型號(hào)為L(zhǎng)M324C的比較器，該比較器的負(fù)輸入端接地，正輸入端與輸出端電阻連接，單片機(jī)的ΡΑ(ΓΡΑ3端子與比較器的正輸入端一一對(duì)應(yīng)電阻連接，比較器的輸出端與低通濾波電路的輸入端連接。
[0010]本實(shí)用新型利用GaN 二極管陣列實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，擴(kuò)大了接收角度，抑制了外部環(huán)境光的干擾，同時(shí)對(duì)多路信號(hào)采用冗余平均技術(shù)，且把GaN 二極管陣列封裝在微機(jī)電結(jié)構(gòu)上，在此基礎(chǔ)上由微機(jī)處理器實(shí)現(xiàn)最優(yōu)接收空間角度的計(jì)算和控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將二極管陣列調(diào)至該最優(yōu)接收角度，增強(qiáng)了對(duì)光信號(hào)的跟蹤能力。相比傳統(tǒng)雪崩光電二極管、硅光電二極管的昂貴價(jià)格和弱光譜選擇能力，本方案中的GaN基底的LED具有廉價(jià)、光譜帶窄等優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)言之，本方案對(duì)光信號(hào)的靈敏度高，接收角度大，動(dòng)態(tài)跟蹤能力強(qiáng)，解決了車車之間發(fā)送及接收的位置關(guān)系的時(shí)變問(wèn)題，尤其有利于車與車之間的光通信。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型一種用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為圖1中光電轉(zhuǎn)換電路的原理圖；
[0013]圖3為圖1中冗余平均電路的一種具體原理圖；
[0014]圖4為圖1中低通濾波電路的一種具體原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0016]一種用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置，接收來(lái)自其它車輛通過(guò)LED車燈(可以是前車燈也可以是后車燈)發(fā)射來(lái)的光信號(hào)。本裝置如圖1所示，包含光電轉(zhuǎn)換模塊、微機(jī)處理器4和微機(jī)電機(jī)構(gòu)3,電轉(zhuǎn)換模塊中的光電二極管陣列I作為接收和轉(zhuǎn)換光信號(hào)的器件安裝在微機(jī)電機(jī)構(gòu)3上，采用包含多只二極管的陣列形式，光電二極管陣列I能夠在較大角度范圍內(nèi)接收到光信號(hào)，且對(duì)應(yīng)二極管的個(gè)數(shù)輸出多路電信號(hào)，后經(jīng)多通道放大電路2放大至標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入微機(jī)處理器4。由于各光電二極管相對(duì)于光信號(hào)發(fā)射源的位置不同，因此接收到的各路信號(hào)強(qiáng)度也不同，微機(jī)處理器4對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和篩選。通常情況下，本裝置相對(duì)光信號(hào)發(fā)射源是運(yùn)動(dòng)的，微機(jī)處理器4根據(jù)信號(hào)的接收情況，控制微機(jī)電機(jī)構(gòu)3移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整光電二極管陣列I的接收角度，以保持實(shí)時(shí)的跟蹤接收，獲得較優(yōu)的信號(hào)。
[0017]為信號(hào)的調(diào)解更準(zhǔn)確，所述微機(jī)處理器4輸出連接有冗余平均電路5以將若干路信號(hào)處理成一路信號(hào)，該路信號(hào)偏差小相似度高。所述冗余平均電路5輸出連接有低通濾波電路6，所述低通濾波電路6輸出連接有整形電路7，信號(hào)進(jìn)一步得到去噪和規(guī)整，利于信號(hào)的解調(diào)。
[0018]本裝置的微機(jī)處理器4選用處理能力不低于型號(hào)為MC9S12XS128的單片機(jī)，以該型號(hào)的單片機(jī)為例，其控制輸出端的微機(jī)電機(jī)構(gòu)3可選用型號(hào)為NM-XY-100X的MEMS系統(tǒng)，單片機(jī)的三個(gè)PWM波形輸出端口與微機(jī)電機(jī)構(gòu)3的輸入端連接；
[0019]所述光電二極管陣列I包含多只GaN基光電二極管,工作時(shí),可選用其中均布在各部的六只Df D6，如圖2所示，每個(gè)光電二極管的正極均連接至一工作電壓源Vcc，光電二極管DfD6的負(fù)極一一對(duì)應(yīng)阻值相同的電阻Rf R6接地，該六個(gè)光電二極管的負(fù)極經(jīng)六通道放大電路與單片機(jī)的其中六個(gè)PAD端子一一對(duì)應(yīng)連接，?Γ?6的負(fù)極處的電壓值與其自身接收到的光信號(hào)對(duì)應(yīng)，即為光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)。
[0020]所述冗余平均電路5為加法平均電路，如圖3所示，其包括一型號(hào)為L(zhǎng)M324C的比較器，該比較器的負(fù)輸入端接地、正輸入端與輸出端通過(guò)電阻Rf連接，六路信號(hào)經(jīng)單片機(jī)篩除偏頗信號(hào)后，保留四路信號(hào)，單片機(jī)的ΡΑ(ΓΡΑ3端子與比較器的正輸入端通過(guò)電阻R、Ra、Rb、Re連接，比較器的輸出端VO與低通濾波電路6的輸入端連接。
[0021]低通濾波電路6和整形電路7采用現(xiàn)有技術(shù)即可，如圖4所示的一種二階低通濾波電路。本方案中，微機(jī)處理器4對(duì)各路信號(hào)的識(shí)別和篩選方法，主要是根據(jù)接收到的信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)判斷，微機(jī)電機(jī)構(gòu)3趨向光強(qiáng)角度。具體的微機(jī)處理器4對(duì)微機(jī)電機(jī)構(gòu)3的控制采用現(xiàn)有技術(shù)即可。
【權(quán)利要求】
1.一種用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置，包括光電轉(zhuǎn)換模塊和與該光電轉(zhuǎn)換模塊連接的微機(jī)處理器，其特征在于:所述光電轉(zhuǎn)換電路包括接收光信號(hào)的光電二極管陣列和多通道放大電路，所述光電二極管陣列的輸出端經(jīng)多通道放大電路與微機(jī)處理器連接，該光電二極管陣列安裝在一微機(jī)電機(jī)構(gòu)上，所述微機(jī)處理器控制連接微機(jī)電機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置，其特征在于:所述微機(jī)處理器輸出連接有冗余平均電路，冗余平均電路輸出端連接有低通濾波電路，低通濾波電路輸出連接有整形電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于LED車燈光通信的自適應(yīng)接收裝置，其特征在于:所述微機(jī)處理器包括型號(hào)為MC9S12XS128的單片機(jī)，所述微機(jī)電機(jī)構(gòu)包括型號(hào)為NM-XY-1OOX的微動(dòng)平臺(tái)，所述單片機(jī)的PWM波形輸出端口與微機(jī)電機(jī)構(gòu)的輸入端連接； 所述光電二極管陣列包括六個(gè)定位于微動(dòng)平臺(tái)上的GaN基光電二極管，所述多通道放大電路為六通道放大電路，每個(gè)光電二極管的正極均連接至一工作電壓源，每個(gè)光電二極管的負(fù)極各自通過(guò)一阻值相同的電阻接地，該六個(gè)光電二極管的負(fù)極經(jīng)六通道放大電路與單片機(jī)的其中六個(gè)PAD端子一一對(duì)應(yīng)連接； 冗余平均電路包括一型號(hào)為L(zhǎng)M324C的比較器，該比較器的負(fù)輸入端接地，正輸入端與輸出端電阻連接，單片機(jī)的ΡΑ(ΓΡΑ3端子與比較器的正輸入端一一對(duì)應(yīng)電阻連接，比較器的輸出端與低通濾波電路的輸入端連接。
【文檔編號(hào)】H04B10/116GK204156869SQ201420571276
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】何舉剛, 龍興明, 周霞, 徐濤, 王靖 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司