CN103597535B - 一种隧道内显示*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道同步显示***，包括交互模块、通信模块、显示模块以及同步模块；交互模块用于存储视频数据或者图片数据；通信模块和交互模块相连，将视频数据或者图片数据传输给显示模块；所述同步模块分别和通信模块、显示模块相连，用于控制显示模块的显示数据和隧道列加运行速度的同步；显示模块设置在列车运行隧道中，用于根据同步模块发送的同步信号将业自交互模块的数据进行显示。

Description

一种隧道内显示***

技术领域

本发明涉及隧道内显示技术，更具体地，涉及一种可应用于隧道中或者地下交通中与运行列车同步的隧道内显示***。

背景技术

城市隧道交通因其快速、便捷和价格低的优势，越来越成为人们出行的首选交通方式。以北京为例，每天大约有700万人次的客流，而东京地铁则每天有800万人次的客流量。对于乘坐地铁的乘客，在地铁内的旅途因没有娱乐设施变得非常枯燥。因此，在地铁内投放广告或娱乐节目，不仅能够给乘客的旅途带来放松的目的，也能借助于地铁的大流量，给广告投放商带来更大的关注度和知名度，从而带来更大的经济效益。

同样，对于公路中和铁路中的隧道交通，或者对于未来将会大范围铺设的海底隧道交通，也面临者旅途没有娱乐消遣的缺陷。另外，对于诸如地铁、海底交通的隧道交通而言，乘客乘驾时间较短，对于需要显示的数据信息的完整性要求较低，显示内容长度可以较短。

目前，很少在铁路隧道和公路隧道安装影音播放设备，主要是因为成本太高，而车流量相对较少，收益难以满足安装需求。而在运行的城市地铁上，播放视频信息的方式主要有两种。第一种是在车厢内设置显示屏，像移动电视一样显示视频内容，其缺点是成本高，而且移动信号受到的干扰较强。第二种是在隧道内设置LED显示装置，在列车运行的过程中，利用LED灯投影到车窗上，隧道的黑暗形成黑色背景，其优点是不受移动信号的影响，而且显示面积大，更新也更容易。但是第二种布置方式的缺点是：第一很难做到视频节目的播放和列车运行状态的同步；第二是在近距离观看LED视频时，颗粒较大，像素显示粗糙，经常造成视频显示清晰度较差的问题。

那么，如何在高速运行的地铁列车和隧道交通中同步显示高清晰度的广告或者其他视频节目信息，成为业界亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有的缺陷，本发明提出一种隧道内视频显示***，以解决现有技术的隧道交通和城市地铁运行过程中列车与视频显示不能同步以及显示质量较差的技术问题。

根据本发明的一个方面，提出了一种隧道同步显示***，包括交互模块、通信模块、显示模块以及同步模块；交互模块用于存储视频数据或者图片数据；通信模块和交互模块相连，将视频数据或者图片数据传输给显示模块；所述同步模块分別和通信模块、显示模块相连，用于控制显示模块的显示数据和隧道列车运行速度的同步；显示模块设置在列车运行隧道中，用于根据同步模块发送的同步信号将来自交互模块的数据进行显示。

采用了以上的技术方案，使得本发明相比于现有技术，具有如下的技术效果：

第一，本发明通过同步测速技术，利用人眼视觉暂留现象和电视扫描原理，在列车运行的过程中，乘客与列车外的显示装置具有一定速率的平移，显示LED灯平行扫过人眼的视觉范围，各个显示装置显示相应的数据信息，人眼将看到的数据合成完整的图像，同步显示；

第二、本发明通过虚像素和两列LED灯隔行扫描技术，有效提高了帧数据显示频率，避免闪烁；通过使用空间插补扫描技术，使得像素间距成倍减小，保证了在近距离观看时的图像具有清晰的效果，同时配合相应的LED驱动器，达到同步显示高清晰图像的目的。

附图说明

图1是根据本发明提供的隧道显示***的结构框图；

图2是根据本发明的同步模块的结构框图；

图3是根据本发明的显示模块的结构框图；

图4是根据本发明的显示单元的结构图；

图5是像素显示效果合成示意图；

图6是LED驱动单元的结构图；

图7是本发明***和现有***的显示效果对比图；

图8是根据本发明的同步模块的运行流程图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种隧道内视频显示***进行详细描述。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。

如图1所示，本发明提供一种隧道同步视频显示***，该***包括供电模块10、交互模块30、通信模块40、显示模块50以及同步模块60。其中，供电模块10泛指各个供电接口和电池模块，用于给各个功能模块提供电力支撑。交互模块30用于存储视频数据或者图片数据；通信模块40和交互模块30相连，将视频数据或者图片数据传输给显示模块；同步模块60分別和通信模块、显示模块相连，用于控制显示模块显示信息和隧道列车运行速度同步，同步模块还用于将同步信号通过通信模块反馈给交互模块，调节交互模块的数据发送；显示模块，设置在列车运行隧道中，用于根据同步模块发送的同步控制信息将来自交互模块的数据进行显示。

其中，交互模块30还用于制作播放图像，例如将客户需要宣传的广告图片叠加成GIF或其他支持视频播放的格式，并存储起来。交互模块30可以为管理者设定某些参数，其中，这样的参数可以包括更新节目数据、节目播发顺序、节目显示亮度、***设备的启动和关闭时间点。并且，交互模块30还用于管理物理媒介，包括键盘、鼠标等，或者对显示模块50的显示参数进行调整，例如设定显示时长、节目表、播放顺序等。

显示模块50设置在列车运行隧道中，用来显示视频图像信息。通信模块40将视频数据传输给显示模块50,并且反馈例如数据是否发送成功或者当前传输状态等等。同步模块60是整个***的关键点，用来提供列车运行状态和显示模块50的显示数据的同步信号，具体例如保证列车进入显示区时开始播放，离开显示区时停止播放；并且在播放过程中，列车内的乘客看到的图像是完整的，并且与列车运行同步的。

具体地，如图2所示，同步模块，用来测得列车速度数据，并转换为以列车经过相邻两个像素点间距S的时间，由于显示图像是按照列扫面的方式进行，即同步是根据列车速度进行，提供控制第N列图像与第N+1列图像的时间间隔的同步信号。同步模块60包括多个测速器611、612、613......6題和同步信号处理器600,同步信号处理器600进一步包括测速信号接收单元601、速度信号处理单元602、同步信号产生单元603以及通信接口604。其中，测速器611、612、613……6顯通过布置在铁轨侧的两个固定间距为L的激光传感器，激光线平行于轨面，在轨平面上xl匪处，且与铁轨垂直；当列车通过时，记录车轮先后阻挡两个激光线的时间差t,由此计算出列车速度v=LIt。测速器611-6題检测到有列车经过时，各自发送信息给所述同步信号处理器600,经同步信号处理器600运算得到时间tl=v*相邻像素点间距S后，将速度值作为同步信号，发送给所述显示模块50,按照下表1所述同步信号的指令进行视频图像信息的显示。

表1同步信号指令表

测速器611-6顯依次布置在两列地铁站之间的隧道中，通常为节省布置成本，将测速器布置在显示模块安装的区域内，一般第1组测速器安装在第1台显示模块下面的地面上，与第二组测速器之间间距无特殊要求，采用激光反射开关作为测定标准。当第一列列车通过时，阻挡测速器611的光线，此时开关开或者关闭，判定列车到来。列车经过测速器612时，再发出信号，由于两个测速器之间安装距离已知，信号时间延迟已知，因此可以计算列车从测速器611开行到测速器612之间的速度，依次类推，整个隧道中每个时间段的速度都处于可测试状态。

特別是当列车最后一节列车通过后，其运行轨迹前方的测速器停止工作，例如列车尾部经过了测速器630时，测速器611-629全部关闭，达到节能的效果。

具体地，同步信号处理器600进一步包括：测速信号接收单元601、速度信号处理单元602、同步信号产生单元603以及通信接口604。其中，测速信号接收单元601用于接收所述些测速器所测得的列车速度及其自身状态数据，例如哪个测速器已经处于关闭状态等，得到的信号传输给速度信号处理单元602,速度信号处理单元602根据接收到的信号计算列车当前的运行速度；之后，同步信号产生单元603根据接收到来自速度信号处理单元602的速度信号，运算得出控制显示模块显示图像信息的同步信号，将其表示为上表1所示。其中，该同步信号可以实现为各模块共同遵守的协议，还可以包括是否开始播放，更换频率等等。最后通过通信接口604,将同步信号传输给所述显示模块50,控制显示模块50的数据显示。其中，已知显示模块50的间隔L2和像素点间距S;当第N台显示模块启动后，经过L2/S列图像后，开始启动第N+1台显示模块，再经过L2/S列图像后，开始启动第N+2台显示模块。参考图3,显示模块50进一步包括供电接口501、同步信号接收单元502、预存储单元503、显示单元504和显示控制器505。

供电接口501给显示模块50供电；预存储单元503将制作好的播放数据暂存，以备播放；同步信号接收单元502,接收同步模块60产生的同步信号，并将其根据共同遵守的协议解析，给显示控制器505,根据相应的指令控制显示单元504根据所述同步信号的指令，进行相应的信息播放。

其中，根据表1中对应关系，接收到同步信号之后，获取速度值，选择显示模块的地址，配置节目号和亮度值，设定显示的奇数列或者偶数列，根据对应的速度值来触发显示对应的视频数据。对于不同的速度值，触发的速度也不同，使得显示的速度也不同，实现显示和运行速度的对应和一致。

进一步，参考图4和图5,显示控制器505包括两个单片控制单元5053、5054,两个单片控制单元5053、5054各连接一组LED驱动器5052、5051,并给每个LED驱动器发送对应的控制信号。同步信号接收单元502解析同步信号指令，首先判断是否轮到当前显示模块启动，若是当前显示模块启动，则读取速度值和节目号，同时将预存储器中的数据输入LED驱动器中，依据同步信号中图像列控制指令，启动显示相应图像列，直到整幅图像显示完毕，然后再从第1列图像开始显示，到收到同步信号的停机指令时，停止显示节。

显示单元504包括多个LED灯柱，例如60个，同时设置在地铁隧道内，按照一定的间距排列，分別可以显示不同的图像，在列车运行过程中，这些不同的灯柱显示的图像叠加成动态的图像。每个LED灯柱包括两列，分別是由一组LED驱动器5052和5051驱动的显示RGB色素的LED灯5042、5041,该两列LED灯依序点亮，显示一帧图像。

如图4和5所示，两列LED灯5051、5052竖向平行排列，每个LED驱动器只能驱动对应列LED灯中的LED颗粒，第二列的每个LED灯的横向位置位于第一列的对应两个LED灯之间的间隙的平面上，如图5中，显示形成像素插补，原本一列LED显示的一帧图像变成两列显示，分成奇数和偶数分別扫描，合成图像，可以进一步加强显示效果。图7中，上半部分示出现有技术的没有同步和双列显示的图像，下半部分显示根据本发明的具有同步模块和双列显示的图像，很明显，根据本发明的***显示的图像更加清晰和细腻。

如图6所示，LED驱动器包括串行存储器即SPI接口、采用并行存储器的led亮度调节器以及P醫驱动信号产生单元；所述串行存储器以串行的方式接收同步信号，接收完毕后以并行方式一次存入并行存储器，将同步信号分解为通信数据和控制数据，由P醫驱动信号产生单元内产生驱动信号驱动相应的LED灯点亮。

总的来说，图8示出同步模块工作和显示模块运行流程图，其中，以特定参数进行示例描述，但这些参数仅为说明而非限制本发明的实现的技术方案。其中，像素点间距：S=1.905匪，测速器中激光传感器间距：L=1000匪。

如图8所示，当有列车以60km/h速度通过测速器时，测速器测得列车通过两激光传感器的时间差为t=0.06s,测速器测得列车速度为v=L/t=16.7m/s,并将此速度值发送给同步模块（从测得列车通过时间，到数据发发送完毕所需时间<10ms),同步模块将速度转换为列车通过S=1.905mm的距离所用的时间为tl=v*S=31.76ms,并将此速度值按照同步信号协议发给显示模块，显示模块根据同步信号命令开始显示节目，并且扫描节目图像的每列数据间隔为31.76ms,从同步模块接收到速度数据到显示模块开始显示的时间<10ms。测速器是实时测量列车速度，并将每次的车速值都发送给同步模块，同步模块开始判断，如果车速与上次的一样，则按照上次的数据继续发送控制命令，直到收到与上次的速度值不一样的速度值时，才开始重新结算，并更新同步模块中相关命令数据。

本发明通过同步测速技术，利用人眼视觉暂留现象和电视扫描原理，在列车运行的过程中，乘客与列车外的显示装置具有一定速率的平移，显示LED灯平行扫过人眼的视觉范围，各个显示装置显示相应的数据信息，人眼则会将看到的数据合成完整的图像，同步显示。

本发明通过虚像素和两列LED灯隔行扫描技术，有效提高了帧数据显示频率，避免闪烁。使用空间插补扫描技术，使得像素间距成倍减小。比如：采用外形型号是3528三合一LED灯，如果不采用奇偶列交叉分布的方式布板，则像素点间距为3.81mm,如果按本发明中交叉分布，则像素点间距可为1.905匪，这在LED显示屏行业中是即清晰，成本又低廉的方案。保证了在近距离观看时的图像具有清晰的效果，同时配合相应的LED驱动器，达到同步显示高清晰图像的目的。显示模块接收到同步信号中的启动指令时，依据同步信号中的图像列启动信息，先启动奇数列（或偶数列），待奇数列启动到第X列时，启动偶数列（奇数列）显示图像第1列数据。奇数列和偶数列不显示同一图像列，各自依据同步信号进行启动。X是硬件设计决定的，在本发明中可依据不型号的硬件有所不同。例如X=8,或者X=4。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (1)

1.一种隧道同步显示***，包括交互模块、通信模块、显示模块以及同步模块；交互模块用于存储视频数据或者图片数据；通信模块和交互模块相连，将视频数据或者图片数据传输给显示模块；其特征在于，所述同步模块分別和通信模块、显示模块相连，用于控制显示模块的显示数据和隧道列车运行速度的同步；显示模块设置在列车运行隧道中，用于根据同步模块发送的同步信号将来自交互模块的数据进行显示；所述同步模块用来测得列车速度数据，并转换为以列车经过相邻两个像素点间距的时间，提供控制相邻两列图像的时间间隔的同步信号；同步模块包括多个测速器和同步信号处理器，测速器包括布置在铁轨侧的多个激光传感器，用来获取列车运行速度，激光线平行于轨面，与铁轨垂直；同步信号处理器用来根据列车运行速度，获取同步信号；进一步，同步信号处理器用于根据列车速度和相邻像素点间距，获取列车经过相邻像素点间距的时间；同步信号处理器包括测速信号接收单元、速度信号处理单元和同步信号产生单元；其中，测速信号接收单元用于接收所述测速器的信号，传输给速度信号处理单元；速度信号处理单元根据接收到的信号计算列车当前的运行速度；同步信号产生单元根据接收到来自速度信号处理单元的速度信号，得出控制显示模块显示图像信息的同步信号；

同步模块还用于将同步信号通过通信模块反馈给交互模块，调节交互模块的视频数据的发送；测速器布置在显示模块安装的区域内，采用激光反射开关或激光对射光电开关作为测定标准；

显示模块包括同步信号接收单元、预存储单元、显示单元和显示控制器；预存储单元将制作好的播放数据暂存以备播放；同步信号接收单元，接收同步模块产生的同步信号，并将其根据共同遵守的协议解析，发送给显示控制器；显示控制器根据相应的指令控制显示单元根据所述同步信号进行相应的信息播放；

显示控制器根据同步信号，获取速度值，选择显示模块的地址，配置节目号和亮度值，设定显示的奇数列或者偶数列，根据对应的速度值来触发驱动器来驱动显示对应的视频数据；

显示控制器包括两个单片控制单元，两个单片控制单元各连接一组LED驱动器；显示单元包括多个LED灯柱，每个LED灯柱包括两列，分別是由一组LED驱动器驱动，该两列LED灯依序点亮，显示一帧图像；

两列LED灯竖向平行排列，每个LED驱动器只驱动对应列LED灯中的LED颗粒，第二列的每个LED灯的横向位置位于第一列的对应两个LED灯之间的间隙的平面上，显示形成像素插补，两列显示分成奇数和偶数隔行扫描，合成图像；

LED驱动器包括串行存储器、采用并行存储器的led亮度调节器和PWM驱动信号产生单元；所述串行存储器以串行的方式接收同步信号，接收完毕后以并行方式存入并行存储器，将同步信号分解为通信数据和控制数据，由PWM驱动信号产生单元产生驱动信号驱动相应的LED灯点亮；

交互模块还用于制作播放图像并存储起来；交互模块还用于为管理者设定对应于显示内容的参数，并且用于管理物理媒介或者对显示模块的显示参数进行调整；

测速器测得列车通过两激光传感器的时间差转换为列车速度发送给同步模块；同步模块将速度值转换为列车通过相邻像素点的距离所用的时间，并将此速度值按照同步信号协议发给显示模块，显示模块根据同步信号命令开始显示节目，并且扫描节目图像的每列数据间隔。