CN113438766B - 一种基于可见光通讯技术的汽车大灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，涉及汽车通讯领域，包括信息发送组件以及信息接收组件；信息发送组件包括车载话筒、信号调制模块、光信号发射模块以及发光元件，信息接收组件包括光信号接收模块、信号解调模块以及车载扬声器，发光元件包括汽车灯具以及激光发射器，激光发射器包括转盘、底座、固定板、电机以及扩束盘，在汽车上安装该光通讯***，可以将驾驶员的语音信息以光为载体发送至其他驾驶员的车载扬声器中，从而实现无障碍交流，为了避免汽车本身前后灯具的照射角度的局限性，在汽车的车顶增设可旋转的激光发生器，满足了汽车多方位通讯的需求。

Description

一种基于可见光通讯技术的汽车大灯
技术领域
本发明涉及汽车通讯领域，具体涉及一种基于可见光通讯技术的汽车大灯。
背景技术
在汽车行驶过程中，很多汽车会出现一些突发情况，而驾驶员不容易察觉，比如油箱漏油、货物掉落、挂载异物、车况异常及前方路况异常等，但是通过鸣笛声很难让对方察觉，驾驶员之间无法进行有效的沟通，尤其在高速上，车况异常不及时发现的话会非常危险，这就需要一款能让驾驶员之间无障碍沟通的通信***，提高行车的交互性及安全性。
可见光无线通信是以LED为载体，在不影响正常照明前提下，将信息通过调制器进行调制后，将数字信号载频到LED灯具上，利用LED发出快速的光脉冲无线传输信息。接收端利用光电转换器(PD)接收含有信息的可见光，并转换为电信号，然后进行滤波、整形和放大，并从中解调出相应的模拟信息。LED发出快速的光脉冲人眼是无法察觉的，所以不影响正常照明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，以解决现有技术中出现的上述问题。
一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，包括信息发送组件以及信息接收组件；
所述信息发送组件包括车载话筒、信号调制模块、光信号发射模块以及发光元件，所述车载话筒与信号调制模块连接，所述信号调制模块将音频信号转化为数字调制信号；所述信号调制模块与光信号发射模块连接，所述信号发射模块接收调制后的数字信号从而控制发光元件的明暗变化；
所述信息接收组件包括光信号接收模块、信号解调模块以及车载扬声器，所述光信号接收模块用于将发光元件的光信号转化为数字信号，所述信号解调模块的输入端与光信号接收模块输出端连接，所述信号解调模块用于将光信号接收模块输出的数字调制信号解调为数字基带信号，所述车载扬声器与信号解调模块连接，用于将调制后的信号通过音频的方式表达出来；
所述发光元件包括汽车灯具以及激光发射器，所述激光发射器包括转盘、底座、固定板、电机以及扩束盘，所述转盘通过单向轴承一与底座转动连接，所述底座固定连接在车顶上，所述固定板通过单向轴承二转动连接在转盘的中心处，所述固定板上固定连接有激光管，所述转盘上固定连接有扩束盘，所述扩束盘上等距设有若干扩束镜。
优选的，所述信号调制模块以及信号解调模块均包括车载网络以及FPGA模块，所述车载网络用于与车载话筒以及扬声器实现网络通信传递数据，所述FPGA模块用于调制以及解调信号。
优选的，所述光信号发射模块包括D/A转换器以及LED驱动电路，所述D/A转换器的输出端与LED驱动电路的输入端连接，所述LED驱动电路的输出端与发光元件连接。
优选的，所述光信号接收模块包括光电检测器、前置放大电路、低通滤波器、主放大电路以及A/D转换器，所述光电检测器的输出端与前置放大电路的输入端连接，所述前置放大电路的输出端与低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与主放大电路的输入端连接，所述主放大电路的输出端还连接有A/D转换器。
优选的，若干个扩束镜的扩束范围依次递增。
优选的，所述激光管的激光射线的延长线经过转盘的回转中心，所述扩束镜的轴线指向转盘的回转中心。
优选的，所述单向轴承一与单向轴承二的锁死方向相反。
本发明的优点在于：
在汽车上安装该光通讯***，可以将驾驶员的语音信息以光为载体发送至其他驾驶员的车载扬声器中，从而实现无障碍交流。
为了避免汽车本身前后灯具的照射角度的局限性，在汽车的车顶增设可旋转的激光发生器，通过两个锁死方向不同的单向轴承的转动限位作用，使得电机不仅可以单独带动激光管旋转，从而选择扩束范围不同的扩束镜来满足光信号发射需求，也可以同时带动激光器与扩束镜同步旋转，来对不同方向进行光信号的发射传输，满足了汽车多方位通讯的需求。
附图说明
图1为本发明的***原理图；
图2为激光发射器的结构示意图；
图3为激光发射器的部分结构剖视图。
图中：1-转盘，2-底座，3-固定板，4-电机，5-扩束盘，6-单向轴承一，7-单向轴承二，8-激光管，9-扩束镜。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，包括信息发送组件以及信息接收组件；
信息接收组件包括光信号接收模块、信号解调模块以及车载扬声器，光信号接收模块用于将发光元件的光信号转化为数字信号，信号解调模块的输入端与光信号接收模块输出端连接，信号解调模块用于将光信号接收模块输出的数字调制信号解调为数字基带信号，车载扬声器与信号解调模块连接，用于将调制后的信号通过音频的方式表达出来。
信息发送组件包括车载话筒、信号调制模块、光信号发射模块以及发光元件，车载话筒与信号调制模块连接，信号调制模块将音频信号转化为数字调制信号；信号调制模块与光信号发射模块连接，信号发射模块接收调制后的数字信号从而控制发光元件的明暗变化。
发光元件包括汽车灯具以及激光发射器，激光发射器包括转盘1、底座2、固定板3、电机4以及扩束盘5，转盘1通过单向轴承一6与底座2转动连接，固定板3通过单向轴承二7转动连接在转盘1的中心处，固定板3上固定连接有激光管8，转盘1上固定连接有扩束盘5，扩束盘5上等距设有若干扩束镜9，若干个扩束镜9的扩束范围依次递增。每个扩束镜9的扩束范围不同，方便激光发射器根据实际情况选择合适的扩束镜。
在本实施例中，信号调制模块以及信号解调模块均包括车载网络以及FPGA模块，车载网络用于与车载话筒以及扬声器实现网络通信传递数据，FPGA模块用于调制以及解调信号。
在本实施例中，光信号发射模块包括D/A转换器以及LED驱动电路，D/A转换器的输出端与LED驱动电路的输入端连接，LED驱动电路的输出端与发光元件连接。D/A转换器用于将数字信号转化为模拟电信号，LED驱动电路用于驱动发光元件按照模拟电信号来实现明暗变化。
在本实施例中，光信号接收模块包括光电检测器、前置放大电路、低通滤波器、主放大电路以及A/D转换器，光电检测器的输出端与前置放大电路的输入端连接，前置放大电路的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与主放大电路的输入端连接，主放大电路的输出端还连接有A/D转换器。
光电检测器用于接收发光元件的光信号，前置放大器的主要功能是将光电检测器检测出来的微弱电流脉冲信号转换成需要的电压脉冲信号，主放大电路用于对电压信号的幅度与相位进行调整。
在本实施例中，激光管8的激光射线的延长线经过转盘1的回转中心，扩束镜9的轴线指向转盘1的回转中心。保证激光管8随着固定板3旋转到一定位置时可以与扩束镜9保持在同一轴线。
在本实施例中，单向轴承一6与单向轴承二7的锁死方向相反。这样可以保证固定板3可以在一个方向单独旋转，也可以在另一个方向带动转盘1一同旋转。
工作过程及其原理：
当驾驶员需要给其他汽车发送信息时，先通过车载话筒将语音信息转换为数字信号，由于从车载话筒中传输过来的原始信号，具有较低的频率成分，不适合在无线信道中传输，所以需要由信号调制模块将基带信号调制到载波上，从而更好的传输信号，再通过D/A转化器将数字信号转换为模拟电信号，LED驱动电路根据模拟电信号驱动发光元件开通或断开，也就是控制汽车灯具以及激光管8开启或关闭，发光元件发光则表示二进制中的1，发光元件灯灭则表示二进制中的0。
汽车灯具以及激光管8的光信号，通过透镜、滤光片照射到光电检测器上，从而将光信号转换为电信号，之后经过前置放大电路将微弱的电流信号转化成需要的电压信号并将其放大，再由低通滤波器滤除高频噪声，光信号在经过前置放大电路后虽然电压信号的幅度有一定提升，但是相位却发生了翻转，所以最后还需要通过主放大器对电压信号的幅度与相位进行调整，将信号进一步放大。
由于汽车灯具的照射角度与范围具有一定的局限性，所以在车顶上增设激光发射器。当需要对小范围的区域进行信号发射时，电机4带动固定板3逆时针旋转，由于单向轴承一6在内圈逆时针转动时，内圈与外圈是可以自由转动的状态。此时固定板3与转盘1之间打滑，不传动力，而单向轴承二7的内外圈锁死，转盘1在单向轴承二7的限位作用下只能做顺时针的旋转，所以转盘1保持静止。固定板3可以在电机4带动下逆时针旋转，从而使得激光管8可以旋转到与合适扩束范围的扩束镜9同轴线的位置，扩束镜9是为了改变激光光束直径和发散角，从而实现聚焦，减少激光在照射传输时的能量损失，提高抗干扰能力。之后电机4顺时针转动，单向轴承一6内外圈锁死，单向轴承二7内外圈自由转动，就相当于固定板3与转盘1固定连接，而转盘1与底座2是转动连接，这时固定板3可以带动转盘1同步旋转，从而使得光信号可以传送到与自身车辆成不同角度的汽车上，提高了光通讯的传输范围，使得其可用性大幅提升，有利于与周边任意位置的车辆建立通讯。
基于上述：在汽车上安装该光通讯***，可以将驾驶员的语音信息以光为载体发送至其他驾驶员的车载扬声器中，从而实现无障碍交流。
为了避免汽车本身前后灯具的照射角度的局限性，在汽车的车顶增设可旋转的激光发生器，满足了汽车多方位通讯的需求。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，包括信息发送组件以及信息接收组件；
所述信息发送组件包括车载话筒、信号调制模块、光信号发射模块以及发光元件，所述车载话筒与信号调制模块连接，所述信号调制模块将音频信号转化为数字调制信号；所述信号调制模块与光信号发射模块连接，所述信号发射模块接收调制后的数字信号从而控制发光元件的明暗变化；
所述信息接收组件包括光信号接收模块、信号解调模块以及车载扬声器，所述光信号接收模块用于将发光元件的光信号转化为数字信号，所述信号解调模块的输入端与光信号接收模块输出端连接，所述信号解调模块用于将光信号接收模块输出的数字调制信号解调为数字基带信号，所述车载扬声器与信号解调模块连接，用于将调制后的信号通过音频的方式表达出来；
所述发光元件包括汽车灯具以及激光发射器，所述激光发射器包括转盘（1）、底座（2）、固定板（3）、电机（4）以及扩束盘（5），所述转盘（1）通过单向轴承一（6）与底座（2）转动连接，所述底座（2）固定连接在车顶上，所述固定板（3）通过单向轴承二（7）转动连接在转盘（1）的中心处，所述固定板（3）上固定连接有激光管（8），所述转盘（1）上固定连接有扩束盘（5），所述扩束盘（5）上等距设有若干扩束镜（9）。
2.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，所述信号调制模块以及信号解调模块均包括车载网络以及FPGA模块，所述车载网络用于与车载话筒以及扬声器实现网络通信传递数据，所述FPGA模块用于调制以及解调信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，所述光信号发射模块包括D/A转换器以及LED驱动电路，所述D/A转换器的输出端与LED驱动电路的输入端连接，所述LED驱动电路的输出端与发光元件连接，所述D/A转换器用于将数字信号转化为模拟电信号，所述LED驱动电路用于驱动发光元件按照模拟电信号来实现明暗变化。
4.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，所述光信号接收模块包括光电检测器、前置放大电路、低通滤波器、主放大电路以及A/D转换器，所述光电检测器的输出端与前置放大电路的输入端连接，所述前置放大电路的输出端与低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与主放大电路的输入端连接，所述主放大电路的输出端还连接有A/D转换器。
5.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，若干个扩束镜（9）的扩束范围依次递增。
6.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，所述激光管（8）的激光射线的延长线经过转盘（1）的回转中心，所述扩束镜（9）的轴线指向转盘（1）的回转中心。
7.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯技术的汽车大灯，其特征在于，所述单向轴承一（6）与单向轴承二（7）的锁死方向相反。
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