本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于led可見光通信的智能電動(dòng)車v2v通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電池技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保節(jié)能理念的傳播，電動(dòng)汽車越來越受到消費(fèi)者的青睞，同時(shí)也是政府大力支持的項(xiàng)目。電動(dòng)車的設(shè)計(jì)越來越智能化，除了單車的智能系統(tǒng)外，車與車之間的智能通信系統(tǒng)也十分重要。車和車之間的通信可以共享一些數(shù)據(jù)信息，使前后左右的車輛能根據(jù)收到的信息做出正確的應(yīng)答。

目前v2v(vehicle-to-vehicle，車對(duì)車)通信的研究主要聯(lián)合使用無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、gps技術(shù)以及各種無線廣播協(xié)議。傳統(tǒng)無線通信技術(shù)的使用容易給車載電子導(dǎo)航等精密儀器帶來電磁干擾，駕駛員長期處在系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁輻射環(huán)境下健康容易受到影響，同時(shí)無線廣播協(xié)議的使用容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴、信息泄露以及疲勞駕駛?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)基于可見光發(fā)光二極管，利用汽車前尾燈發(fā)出的肉眼察覺不到的高速速率調(diào)制的光載波信號(hào)來對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制和傳輸，然后利用光電二極管等光電轉(zhuǎn)換器件接受光載波信號(hào)并獲得信息。

led可見光通信屬于綠色通信，不存在電磁輻射，對(duì)人身非常安全，同時(shí)信號(hào)光源發(fā)射功率高。在可見光led通信系統(tǒng)中，由于通信光源是與自然光完全一樣的非相關(guān)可見光，因此一般情況下無需限制發(fā)射功率；可見光通信系統(tǒng)需要的器件比射頻系統(tǒng)少得多，這將會(huì)大大降低成本，且led光源的高發(fā)光效率使得數(shù)據(jù)傳輸要求的功耗可以忽略不計(jì)。

另外，可見光通信技術(shù)正逐步成熟，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的制定也在不斷更新和改進(jìn)；我國對(duì)于可見光通信的研究也投入了大量的人力和物力，清華大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等在可見光通信方面都取得了一定的研究成果；伴隨著5g的到來，可見光通信無疑會(huì)成為下一代主流通信技術(shù)。伴隨著透明太陽能電池板的研究也取得很大進(jìn)展，密歇根州立大學(xué)的研究人員研發(fā)出了一種完全透明的太陽能集中器，它可以將任何窗口或玻璃轉(zhuǎn)化成光伏太陽能電池。

公開號(hào)為cn105978990a的中國專利提出了一種基于可見光通信的汽車見實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)及通信方法，包括若干光端機(jī)、控制器、信息寫入裝置、信息讀取裝置以及存儲(chǔ)器，通過光信號(hào)的發(fā)送和接收來幫助人們與其它車輛中的人們建立實(shí)時(shí)的通信或“對(duì)話”，最終能夠以語言或者其它更加清晰的方式來提示司機(jī)。該通信系統(tǒng)也是基于可見光，但是對(duì)于光的接收需要增加新的裝置，要設(shè)計(jì)新的控制模塊，在硬件上需要投入較大成本，而且對(duì)于接收到其他車輛傳來的信號(hào)后，不能直接做出應(yīng)急反應(yīng)。同時(shí)該系統(tǒng)僅僅滿足車與車之間的通信功能，在儲(chǔ)能方面沒有涉及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述，本發(fā)明提供了一種基于led可見光通信的智能電動(dòng)車v2v通信系統(tǒng)，光接收采用透明玻璃式太陽能面板，集信號(hào)采集和充電為一體，光發(fā)射采用汽車的前后led車燈，在緊急情況下使智能電動(dòng)車無人操作下能夠直接做出反應(yīng)，避免交通事故的發(fā)生。

一種基于led可見光通信的智能電動(dòng)車v2v通信系統(tǒng)，與智能電動(dòng)車的vcu(vehiclecontrolunit，車輛控制單元)相連接，該系統(tǒng)包括可見光發(fā)射單元和可見光接收單元；其中，所述可見光發(fā)射單元用于將vcu所產(chǎn)生的電信號(hào)中關(guān)于車速、方向、與前后車距離、車身尺寸以及gps坐標(biāo)等信息調(diào)制加載至可見光中，進(jìn)而利用led車燈向周圍進(jìn)行發(fā)射；所述可見光接收單元用于探測周圍的可見光并對(duì)采集到的光載波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到周圍車輛的交通狀態(tài)信息，并將這些信息傳送給vcu。

優(yōu)選地，所述可見光接收單元采用透明玻璃式太陽能面板，即將智能電動(dòng)車前后左右的擋風(fēng)玻璃板均改裝為透明玻璃式太陽能面板，該太陽能面板既作為光載波信號(hào)的采集裝置，同時(shí)也作為光能的吸收裝置，從而為智能電動(dòng)車的電源系統(tǒng)充電。

進(jìn)一步地，所述透明玻璃式太陽能面板包括光接收器和解調(diào)器，當(dāng)太陽能面板的光接收器接收到從led車燈發(fā)出的光載波信號(hào)，則將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后由解調(diào)器將該電信號(hào)轉(zhuǎn)化為編碼數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過can總線發(fā)送給vcu。

進(jìn)一步地，所述可見光接收單元包括pin型光探測器、放大器、濾波器以及解調(diào)器；其中，pin型光探測器用于探測周圍的可見光并將采集到的光載波信號(hào)轉(zhuǎn)化為微電流信號(hào)，放大器則對(duì)該微電流信號(hào)進(jìn)行放大，濾波器則對(duì)放大后的微電流信號(hào)進(jìn)行濾波，解調(diào)器則對(duì)濾波后的微電流信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到周圍車輛的交通狀態(tài)信息，進(jìn)而通過can總線發(fā)送給vcu。

進(jìn)一步地，所述vcu對(duì)可見光接收單元提供的信息進(jìn)行相應(yīng)處理分析后，在車載顯示屏上可視化顯示周圍車輛及其相關(guān)信息，并根據(jù)這些信息通過智能語音進(jìn)行提示和預(yù)警，并在緊急情況下對(duì)車輛進(jìn)行強(qiáng)制性控制。

進(jìn)一步地，所述可見光發(fā)射單元包括led調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊以及l(fā)ed車燈；其中，vcu將攜帶有車速、方向、與前后車距離、車身尺寸以及gps坐標(biāo)等信息的電信號(hào)通過can總線傳送給led調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊，所述led調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊以led車燈所發(fā)出的可見光作為載體并將電信號(hào)中的相關(guān)信息調(diào)制加載至可見光中，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)led車燈向周圍進(jìn)行發(fā)射。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于led可見光通信的智能電動(dòng)車v2v通信系統(tǒng)通過光信號(hào)的發(fā)送和接收來使得車與車之間建立通信，操作簡單，無電磁干擾、可靠性高。同時(shí)本發(fā)明系統(tǒng)采用了透明玻璃式太陽能面板作為光信號(hào)的采集裝置，集透明、擋風(fēng)、充電和采集信號(hào)為一體，大大減少硬件的設(shè)置，節(jié)省了硬件成本和能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明智能電動(dòng)汽車之間的通訊示意圖。

圖2為本發(fā)明智能電動(dòng)汽車的信息傳輸示意圖。

圖3為本發(fā)明智能電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出了一種基于led可見光通信的智能電動(dòng)車v2v通信系統(tǒng)，使得車輛與車輛之間可通過該系統(tǒng)進(jìn)行通訊，如圖1所示。該通信系統(tǒng)包括可見光發(fā)射單元和可見光接收單元，可見光發(fā)射單元用于把汽車vcu中產(chǎn)生的一些電信號(hào)(這些電信號(hào)所攜帶的信息包括但不限于：汽車的速度、方向、與前后車的距離、車身高度和寬度、gps信息等)以車載led發(fā)出的高速調(diào)制可見光為信息載體，把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，并向自由空間發(fā)射這種光信號(hào)；可見光接收單元用于對(duì)光電信息進(jìn)行探測，接收光載波信號(hào)，解碼后得到車輛基本信息和交通信息，并把這些信息傳給電動(dòng)汽車的vcu，使汽車根據(jù)接收到的信息做出相應(yīng)的操作。

其中，可見光發(fā)射單元包括led調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊和led發(fā)射模塊(即led車燈)，車輛vcu將交通信息簡單快速編碼成電信號(hào)，編碼后的電信號(hào)經(jīng)can總線傳至led調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊加載到車載led燈上調(diào)制為可見光信號(hào)。

本實(shí)施方式中可見光接收單元采用透明玻璃式太陽能面板，即在電動(dòng)車的前面、后面和側(cè)邊都安裝該透明式太陽能面板，這種透明的太陽能電池面板可以作為光信號(hào)的采集裝置，同時(shí)也能通過吸收光信號(hào)，給電動(dòng)車進(jìn)行充電。

透明玻璃式太陽能面板包括光接收器和解調(diào)器，當(dāng)光接收器接收到從led車燈發(fā)出的光信號(hào)，則把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后由解調(diào)器將該電信號(hào)轉(zhuǎn)化為編碼數(shù)據(jù)，通過can總線發(fā)送給智能電動(dòng)車的vcu。

如圖2所示，本實(shí)施方式v2v通信系統(tǒng)的具體信息傳輸過程如下：

(1)信息采集階段：車輛在使用過程中，除了車輛的寬和高以及型號(hào)等基本信息外，還會(huì)出現(xiàn)一些動(dòng)作信息(如速度的改變，方向的轉(zhuǎn)換，gps定位信息等)，這些信息是會(huì)實(shí)時(shí)變化的，而某一輛的行駛信息的改變會(huì)影響與它行駛在同一路段上周圍的車輛行為的變動(dòng)。在本實(shí)施方式中由于智能電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)比較簡單，vcu模塊控制了整車的行為，這些信息經(jīng)由vcu相關(guān)模塊進(jìn)行編碼。

(2)信息發(fā)送階段：vcu對(duì)信息進(jìn)行編碼后，通過can總線傳遞到led調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊，并由led車燈發(fā)射出去。

(3)信息接收階段：利用可見光接收單元即透明玻璃式太陽能面板采集前車或者是后車發(fā)送的可見光，該玻璃式太陽能面板可以把采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并把電信號(hào)傳至vcu的控制電路中，使電動(dòng)車做出一定的提示或者應(yīng)急操作。玻璃式太陽能面板除了與vcu的控制模塊相連外，還與智能電動(dòng)車的供電源相連，在滿足信號(hào)接收和轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也可以對(duì)電池進(jìn)行充電。

如圖3所示，本實(shí)施方式智能電動(dòng)汽車包括安裝在車身正前方擋風(fēng)處的太陽能車窗1、安裝在后面的太陽能車窗2、安裝在側(cè)邊的太陽能車窗3以及安裝在車身前后兩端的led車燈4和5。led車燈4和5將加載有車輛信息的可見光信號(hào)向自由空間發(fā)射，前太陽能車窗1可以接收來自前方車輛發(fā)來的光信號(hào)，后太陽能車窗可以接收來自后面車輛發(fā)來的光信號(hào)，車窗3則接收左右兩側(cè)的車輛，或者是斜后方車輛發(fā)送的光信號(hào)。

上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)上述實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。