本實用新型涉及不同類型或不同功能的車輛子系統(tǒng)的聯(lián)合控制或其系統(tǒng)和零部件，尤其涉及一種基于LiFi技術進行信息交互的車輛信號照明裝置。

背景技術：

隨著汽車生產(chǎn)能力和人們生活水平的不斷提高，汽車越來越成為普通家庭的代步工具，但是隨著汽車使用率的不斷提高，交通事故發(fā)生率也在不斷上升。因此，近年國內(nèi)許多研究機構(gòu)開始致力于汽車主動安全技術的研究。汽車在行駛過程中，為了防止發(fā)生意外，不僅需要安全駕駛，還需要及時了觀察和了解周圍汽車的行駛狀況以便及時采取措施規(guī)避，例如，駕車人員需要根據(jù)會車時雙方車輛的行駛狀態(tài)進行遠近光變光，以避免會車時發(fā)生炫目，從而盡量減小事故的發(fā)生。

現(xiàn)有技術提供的汽車主動安全技術系統(tǒng)采用的是雷達、攝像頭以及傳感器對周圍車輛的行駛狀態(tài)進行監(jiān)測。當危險發(fā)生時，能夠提前做出判斷并通過警告和輔助剎車的方式來避免事故的發(fā)生。但是這些技術研究的重點集中在對信號的處理和計算機的視覺算法，從而對周圍行駛車輛的行駛方式做出評估，該技術存在局限性，例如傳感器、攝像頭在夜間會產(chǎn)生偏差和漏檢。中國發(fā)明專利“一種基于車車協(xié)同的主動換道避撞控制方法與裝置”(發(fā)明專利號：ZL201310407462.0授權(quán)公告號：CN103496366B)公開了一種基于車車協(xié)同的主動換道避撞控制方法與裝置，用于智能交通/汽車主動安全控制技術領域。裝置包括車車通訊單元、測距傳感器、三軸加速度傳感器、車速傳感器、電子控制單元、ESP控制單元、駕駛員輔助操作單元、尾燈控制單元和車內(nèi)告警單元。通過車車通訊設備獲取周圍車輛信息，確定本車與同側(cè)車道及旁側(cè)車道前車的安全距離，然后判斷當前本車是否滿足協(xié)同換道避撞條件，如果滿足，則計算本車的期望側(cè)向、縱向加速度，進行本車方向與速度控制，如果不滿足,進行換道危險警示。該發(fā)明專利的雖然提供了實現(xiàn)主動換道避撞控制，避免因緊急剎車而造成的駕駛員安全事故和連追尾事故，保證車輛行駛的安全性的技術方案，但并沒有解決如何通過車車通訊設備獲取周圍車輛信息的技術問題。由于無論是相向會車還是同向前后行駛，需要建立通訊聯(lián)絡的兩輛高速行駛中的汽車都是隨機相遇，現(xiàn)有的各種移動通訊方案都難以在兩輛隨機相遇的高速行駛中的汽車之間建立有效的通訊聯(lián)絡，更無法實現(xiàn)兩車之間的行駛數(shù)據(jù)的實時交互。

LiFi是“Light Fidelity”的簡稱，這是英國著名物理學家哈拉爾德·哈斯研發(fā)出的一種全新的無線數(shù)據(jù)傳輸技術，可利用普通的照明燈光完成整個過程。在打開房間電燈的同時，用戶也打開了互聯(lián)網(wǎng)連接。這種被稱之為LiFi的裝置可用于傳輸來自電視波段“白空間”的無線數(shù)據(jù)或者未被使用的衛(wèi)星信號。這項實用新型通過改變房間照明光線的頻率進行數(shù)據(jù)傳輸，每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)超過10Mb，與典型的寬帶連接不相上下。中國發(fā)明專利申請“基于LIFI燈光的單向傳輸裝置”(發(fā)明專利申請?zhí)枺?01410582927.0公開號：CN105634592A)公開了一種釆用LIFI技術通過光信號對數(shù)據(jù)進行單向傳輸?shù)膯蜗騻鬏斞b置,包括與發(fā)送模塊連通的發(fā)送端和與接收模塊連通的接收端，發(fā)送模塊與接收模塊之間物理隔離；發(fā)送模塊包括LED，用于發(fā)送光信號；接收模塊包括光電倍增管,用于接收所述LED發(fā)送光信號并計數(shù)檢測；LED和光電倍增管相向設置。為了減少信號傳輸過程中雜光的干擾，該技術方案需要將LED與帶通濾光器設置同一條直線上，并且將LED與帶通濾光器設置在同一密封遮光的箱體內(nèi)。這使得該發(fā)明專利申請的技術方案并不能滿足高速移動和隨機相遇的兩輛汽車互相傳遞行駛狀態(tài)信息的要求。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于LiFi的車輛信號照明裝置，解決高速移動和隨機相遇的兩輛汽車互相傳遞行駛狀態(tài)信息的技術問題。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種基于LiFi的車輛信號照明裝置，其特征在于：

在車輛信號照明裝置的殼體內(nèi)設有LiFi發(fā)送組件和LiFi接收組件；

所述的LiFi發(fā)送組件包括經(jīng)總線接口單元連接到汽車總線的LIFI調(diào)制驅(qū)動單元；LIFI調(diào)制驅(qū)動單元從汽車總線接收本車的行駛數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為高頻調(diào)制驅(qū)動信號；LIFI調(diào)制驅(qū)動單元的輸出端連接到LED主光源，控制LED主光源產(chǎn)生并發(fā)送高速閃爍的調(diào)制光信號；

所述的LiFi接收組件包括朝向外配光鏡安裝的光電倍增管，以及連接到光電倍增管輸出端的LIFI信號解調(diào)單元；光電倍增管獲取的光電信號經(jīng)LIFI信號解調(diào)單元同步解調(diào)，分離出對方車輛的行駛數(shù)據(jù)并通過總線接口單元傳送到汽車總線。

本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的一個優(yōu)選的技術方案，其特征在于所述LiFi發(fā)送組件集成到LED主光源的電路芯片中，構(gòu)成集成LiFi功能的一體化LED光源芯片。

本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的LIFI調(diào)制驅(qū)動單元包括信號編碼調(diào)制模塊和驅(qū)動電路；所述的總線接口單元是符合汽車總線通信接口標準的總線數(shù)據(jù)接口；信號編碼調(diào)制模塊的輸入端經(jīng)總線接口單元連接到汽車總線，通過汽車總線采集本車的行駛數(shù)據(jù)；信號編碼調(diào)制模塊將本車的行駛數(shù)據(jù)調(diào)制成高頻信號；信號編碼調(diào)制模塊的輸出端連接到驅(qū)動電路，經(jīng)驅(qū)動電路放大、過濾并去除噪聲的高頻信號，通過LED主光源轉(zhuǎn)換為光信號通過高速閃爍傳送給對方車輛。

本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的另一種更好的技術方案，其特征在于所述LiFi接收組件的光電倍增管設有帶通濾光器AGC電路，光電倍增管接收的光信號通過帶通濾光器AGC電路濾除雜散光和強光干擾，將有效光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述的LIFI信號解調(diào)單元包括濾波主放模塊和信號處理同步解調(diào)模塊；所述的濾波主放模塊連接到帶通濾光器AGC電路的輸出端，對光電轉(zhuǎn)換后的電信號進行放大并抑制傳輸噪聲；所述的信號處理同步解調(diào)模塊連接到濾波主放模塊的輸出端，將濾波放大后的電信號進行解調(diào)，提取對方車輛的行駛數(shù)據(jù)并通過總線接口單元傳送到汽車總線。

本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的一種改進的技術方案，其特征在于所述車輛信號照明裝置的殼體內(nèi)還設有LED副光源；所述的LED副光源是用于日間行車燈的DRL光源，或者是專門用于LiFi光信號發(fā)射的紅外LED或激光二極管；所述的LED副光源連接到LiFi發(fā)送組件的LIFI調(diào)制驅(qū)動單元；當LED主光源的光線不能抵達對方車輛信號照明裝置時，所述的LED副光源提供輔助LiFi光信號用于保持車輛之間不間斷的LiFi通訊。

本實用新型的有益效果是：

1.本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置，通過置于車燈中的LiFi芯片將汽車的行駛信息通過光信號傳遞出去；對向行駛或者尾隨行駛的汽車接收到信號后，車輛控制計算機系統(tǒng)通過對行駛數(shù)據(jù)分析處理，得到對方車輛車的實時行駛狀態(tài)信息，從而能夠及時采取有效措施防止車輛碰撞或追尾交通事故。

2.本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置，利用集成在車輛信號照明裝置內(nèi)部的LiFi組件，實現(xiàn)車燈燈光信號可及范圍內(nèi)的車輛之間的信息交互；車輛控制計算機系統(tǒng)利用通過LiFi獲取的鄰近車輛的行駛數(shù)據(jù)，對鄰近車輛的行駛狀態(tài)進行評估，能夠?qū)︸{駛操作可能引發(fā)生的車輛擦碰事故發(fā)出預警，從而有效地降低發(fā)生交通事故的概率。

附圖說明

圖1是本實用新型的基于LiFi的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的基于LiFi的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的簡化示意圖；

圖3是用于本實用新型的車輛信號照明裝置的LiFi發(fā)送組件的原理框圖；

圖4是用于本實用新型的車輛信號照明裝置的LiFi接收組件的原理框圖；

圖5是本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

以上圖中的各部件的標號：1-車輛信號照明裝置，2-LiFi發(fā)送組件，3-LiFi接收組件，101-殼體，102-外配光鏡，1A-A車的前照燈，1T-A車的尾燈，1B-B車的前照燈，1C-C車的前照燈，1T-A車的尾燈，11-汽車總線，12-總線接口單元，301-LED主光源，302-LED副光源，31-LIFI調(diào)制驅(qū)動單元，311-信號編碼調(diào)制模塊，312-驅(qū)動電路，32-光電倍增管，321-帶通濾光器AGC電路，33-LIFI信號解調(diào)單元，331-濾波主放模塊，332-信號處理同步解調(diào)模塊。圖中實線表示電信號或數(shù)據(jù)傳輸連接，帶有箭頭箭尾的點劃線表示發(fā)射光的光路，帶有箭頭箭尾的雙點劃線表示接收光的光路。

具體實施方式

為了能更好地理解本實用新型的上述技術方案，下面結(jié)合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。

圖1和圖2是一種基于LiFi的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，包括至少兩輛互相位于前照燈或尾燈的燈光可及范圍內(nèi)的道路車輛，所述的道路車輛配置基于LiFi的車輛信號照明裝置1，作為車輛的前照燈和尾燈；如圖1和圖2所示的A車的前照燈1A，B車的前照燈1B，C車的前照燈1C，A車的尾燈1T和D車的尾燈1D。

所述的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)通過所述的車輛信號照明裝置1建立行駛數(shù)據(jù)的雙向交互，通過LiFi發(fā)送組件2向?qū)Ψ杰囕v傳送自身的行駛狀態(tài)，并根據(jù)LiFi接收組件3接收到的對方車輛行駛數(shù)據(jù)判斷對向車輛和尾隨車輛的行駛狀態(tài)；

所述的車輛信號照明裝置1以LED主光源301作為LiFi發(fā)送組件2的發(fā)送光源，將本車的行駛數(shù)據(jù)傳送出去；

所述的車輛信號照明裝置1通過內(nèi)置的LiFi接收組件3接收對方車輛發(fā)送的光信號，解碼處理得到對方車輛的行駛數(shù)據(jù)并傳送到汽車總線11；

所述的對方車輛是能夠通過車輛信號照明裝置1與本車互相傳遞LiFi光信號的鄰近車輛，包括與本車相向行駛的對向車輛，以及與本車同向行駛的前車或后車；對向行駛的車輛通過前照燈的LiFi接收組件3，互相接收對方車輛前照燈的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；同向行駛的前車通過尾燈的LiFi接收組件3，接收后車前照燈的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；同向行駛的后車通過前照燈的LiFi接收組件3，接收前車尾燈的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號。

在圖1和圖2所示的實施例中，與A車鄰近的車輛包括與A車相向行駛的B車，以及與A車同向行駛的前方車輛C車和后方尾隨車輛D車；對向行駛而來的B車通過其前照燈1B的LiFi接收組件3，接收A車的前照燈1A的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；后面尾隨的C車通過其前照燈1C的LiFi接收組件3，接收A車的尾燈1T的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；A車前照燈1A的LiFi接收組件3，分別接收B車的前照燈1B和D車的尾燈1D的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；A車尾燈的LiFi接收組件3，接收后面尾隨車輛C車前照燈1C的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；A車前方的D車通過其尾燈1D的LiFi接收組件3，接收A車前照燈1C的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號；各車輛的行駛數(shù)據(jù)通過LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號發(fā)送給鄰近車輛；所述的行駛數(shù)據(jù)包括車輛的位置、速度、行駛方向和制動信號等與道路車輛行駛狀態(tài)相關的信息。

根據(jù)本實用新型的基于LiFi的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的一個優(yōu)選的實施例，行駛中的車輛利用自身的車輛信號照明裝置，將本車的行駛數(shù)據(jù)通過LiFi發(fā)送組件2以光信號廣播發(fā)送方式傳送出去，位于光信號可及范圍內(nèi)的車輛彼此通過車輛信號照明裝置進行信息交互；LiFi接收組件3接收解碼得到的鄰近車輛的行駛數(shù)據(jù)，通過汽車總線傳送給車輛控制計算機系統(tǒng)；車輛控制計算機系統(tǒng)對鄰近車輛的行駛狀態(tài)進行評估，對可能發(fā)生的車輛擦碰事故發(fā)出預警，從而有效地減小發(fā)生車禍的概率。

根據(jù)本實用新型的基于LiFi的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的一個實施例，以兩輛相向行駛的車輛的A車和B車為例，所述的行駛數(shù)據(jù)包括兩車的車速V_A，V_B、兩車的GPS定位坐標(X_A,Y_A)、(X_B,Y_B)、行駛方向、油門數(shù)據(jù)，制動數(shù)據(jù)等。當兩車相向行駛時，A車與B車分別通過前照燈1A和1B的LiFi發(fā)送組件2將各自的行駛數(shù)據(jù)發(fā)送出去，汽車A與汽車B前照燈1A和1B的LiFi接收組件3，自動接收對方車輛的光信號并解碼得到的對方車輛的行駛數(shù)據(jù)，通過汽車總線傳送給車輛控制計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)兩車的信息交互；車輛控制計算機系統(tǒng)通過分析對向車輛的行駛方向判斷有無相撞的可能性；若有相撞的可能性，則根據(jù)兩車的距離以及行駛速度依據(jù)公式計算出兩車相撞時間T，并提前發(fā)出警告。

當兩車同向行駛時，如圖1中的A車和C車，前面的A車的尾燈1T將本車的行駛數(shù)據(jù)傳送出去，后面的C車前照燈1C的LiFi接收組件3接收到A車發(fā)送的光信號，解碼獲取A車的行駛數(shù)據(jù)并通過汽車總線傳送給C車的車輛控制計算機系統(tǒng)；同時，A車尾燈的LiFi接收組件3，接收后面的C車前照燈1C的LiFi發(fā)送組件2發(fā)送的光信號，解碼獲取C車的行駛數(shù)據(jù)并通過汽車總線傳送給A車的車輛控制計算機系統(tǒng)；所述的行駛數(shù)據(jù)包括兩車的車速V_A，V_C、車輛的GPS定位坐標(X_A,Y_A)、(X_C,Y_C)、行駛方向、油門數(shù)據(jù)，制動數(shù)據(jù)；當A車剎車時，車輛控制計算機系統(tǒng)依據(jù)公式計算追尾碰撞的時間T’并評估追尾風險，從而能夠通過前車(A車)的延緩制動和后車(C車)的提前制動降低發(fā)生車禍的風險與概率。

根據(jù)本實用新型的基于LiFi的汽車行駛數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的另一個實施例，用于汽車的自動駕駛；所述LiFi接收組件3接收解碼得到的鄰近車輛的行駛數(shù)據(jù)，通過汽車總線傳送給汽車自動駕駛儀；汽車自動駕駛儀根據(jù)鄰近車輛的行駛狀態(tài)調(diào)整自動駕駛策略，控制自動駕駛車輛的速度和行駛方向。

本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的一個實施例如圖5所示，在車輛信號照明裝置1的殼體101內(nèi)設有LiFi發(fā)送組件2和LiFi接收組件3；

所述的LiFi發(fā)送組件2包括經(jīng)總線接口單元12連接到汽車總線11的LIFI調(diào)制驅(qū)動單元31；LIFI調(diào)制驅(qū)動單元31從汽車總線11接收本車的行駛數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為高頻調(diào)制驅(qū)動信號；LIFI調(diào)制驅(qū)動單元31的輸出端連接到LED主光源301，控制LED主光源301產(chǎn)生并發(fā)送高速閃爍的調(diào)制光信號；所述調(diào)制光信號的閃爍頻率遠高于人眼所能看到的頻率；

所述的LiFi接收組件3包括朝向外配光鏡102安裝的光電倍增管32，以及連接到光電倍增管32輸出端的LIFI信號解調(diào)單元33；光電倍增管32獲取的光電信號經(jīng)LIFI信號解調(diào)單元33同步解調(diào)，分離出對方車輛的行駛數(shù)據(jù)并通過總線接口單元12傳送到汽車總線11。所述的的外配光鏡102可以是用于使車燈殼體101形成密封空間的透明罩，也可以是用于實現(xiàn)車燈信號照明配光或聚光功能的透鏡，對方車輛的車輛信號照明裝置發(fā)出的燈光透過外配光鏡102進入光電倍增管32。

根據(jù)本實用新型的基于LiFi的車輛信號照明裝置的一個優(yōu)選實施例，所述的LED主光源301采用集成LiFi功能的一體化LED光源芯片，所述的LiFi發(fā)送組件2集成到LED光源芯片中。

根據(jù)圖3所示的本實用新型的車輛信號照明裝置的實施例，所述的LIFI調(diào)制驅(qū)動單元31包括信號編碼調(diào)制模塊311和驅(qū)動電路312；所述的總線接口單元12是符合汽車總線通信接口標準的總線數(shù)據(jù)接口；根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述的汽車總線11為CAN總線，所述的總線接口單元12符合CAN總線通信接口標準；信號編碼調(diào)制模塊311的輸入端經(jīng)總線接口單元12連接到汽車總線11，通過汽車總線11采集本車的行駛數(shù)據(jù)；信號編碼調(diào)制模塊311將本車的行駛數(shù)據(jù)調(diào)制成高頻信號；信號編碼調(diào)制模塊的輸出端連接到驅(qū)動電路，經(jīng)驅(qū)動電路放大、過濾并去除噪聲的高頻信號，通過LED主光源轉(zhuǎn)換為光信號通過高速閃爍傳送給對方車輛。

根據(jù)圖4所示的本實用新型的車輛信號照明裝置的實施例，所述LiFi接收組件3的光電倍增管(Photomultiplier Tube,簡稱PMT)32設有帶通濾光器AGC電路321，光電倍增管32接收的光信號通過帶通濾光器AGC電路321濾除雜散光和強光干擾，將有效光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述的LIFI信號解調(diào)單元33包括濾波主放模塊331和信號處理同步解調(diào)模塊332；所述的濾波主放模塊331連接到帶通濾光器AGC電路321的輸出端，對光電轉(zhuǎn)換后的電信號進行放大并抑制傳輸噪聲；所述的信號處理同步解調(diào)模塊332連接到濾波主放模塊331的輸出端，將濾波放大后的電信號進行解調(diào)，提取對方車輛的行駛數(shù)據(jù)并通過總線接口單元12傳送到汽車總線11。

根據(jù)圖5所示的本實用新型的車輛信號照明裝置的實施例，所述車輛信號照明裝置1的殼體101內(nèi)還設有LED副光源302；所述的LED副光源302是用于日間行車燈的DRL光源，或者是專門用于LiFi光信號發(fā)射的紅外LED或激光二極管；所述的LED副光源302連接到LiFi發(fā)送組件2的LIFI調(diào)制驅(qū)動單元31；當LED主光源301的光線不能抵達對方車輛信號照明裝置1時，所述的LED副光源302提供輔助LiFi光信號用于保持車輛之間不間斷的LiFi通訊。在本實用新型的車輛信號照明裝置的實施例中，LED主光源301的光線不能投照到對方車輛信號照明裝置1的狀態(tài)包括以下情況：(1)在日間行車時，前照燈LED主光源301處于關閉狀態(tài)；(2)LED主光源301的部分光線被遮光板屏蔽或被前照燈投照系統(tǒng)選擇性關閉，車輛的前照燈進入的防止眩光的投射照明規(guī)避區(qū)域。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質(zhì)精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。