CN104348547B - 可视光通信车辆的光量调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可视光通信车辆的光量调节装置及方法。该装置包括：接收部；传感器部；控制部；发送部。该方法包括：判断可视光通信车辆行驶时间的步骤；基于行驶时间，调整可视光通信车辆输出的脉冲宽度调制信号的发送间隔和频率的步骤；发送包括基于调整的脉冲宽度调制信号的发送间隔和频率信息生成的前导的信号的步骤；从可视光通信装置接收对包括前导的信号的应答信号的步骤；以及调整脉冲宽度调制信号输出周期的步骤。本发明的可视光通信车辆的光量调节装置及方法能够将从可视光通信装置接收的可视光信号的信息输出到可视光通信车辆的驾驶者，使驾驶更加安全，可以更加准确地识别车辆的位置，防止违反信号而提升驾驶的稳定性和便利性。

Description

可视光通信车辆的光量调节装置及方法

技术领域

本发明涉及一种可视光通信车辆的光量调节装置及方法。

背景技术

可视光通信（VLC: Visible Light Communication）是利用人眼可看到的可视光区域的通信，利用电灯泡和荧光灯等人眼可看到的照明被数字半导体即半导体发光二极管照明替换的基础设备,将信息传送到各个对象并加以利用的新型信息通信技术。

可视光通信是利用家庭照明器械、户外广告标示、交通信号、各种机器的显示器显示的在380nm至780nm范围内的可视光波长（wavelength），对信息实施交换或传送技术，是有别于现有通过有线光纤的光通信技术的新型无线光通信技术。

可视光通信于1988年由日本庆应大学理工科中村教授首次提出，因人眼可以识别其发送源和接收源，与其相关研究和应用事业比较活跃。

目前用于照明最多的是荧光灯，但荧光灯由可诱发环境污染的物质构成，容易造成环境污染，能源消耗也大，因此目前逐渐地被节电效果达90%且寿命较长的LED照明所替代。美国、欧洲、日本等地正在推进或实施有关法律政策，推动由LED照明来取代现有照明器具。

过去LED的最大需求方为手机液晶和键盘内部照明，但随着LED性能逐渐加强和大量生产，其价格下降，使其在LED背光模组（BLU: Back Light Unit）应用LCD显示IT以及家电领域的应用范围进一步扩大，在汽车的室内照明和室外照明等方面的应用范围也逐渐扩大。在电光板、招牌照明、信号灯乃至各种照明市场上LED的比重处于迅速增加的趋势。

韩国是2007年2月由产业资源部制定1530项目进行发布，制定了到2015年为止将LED照明的比率提高到全部照明30%的目标。预测，实施项目以后，每年可以获得一兆六千亿韩元的节电效果。

LED作为发光二极管，可以把电转换成光而被应用于照明。LED照明和通信的融合原理是以应用LED和光电二极管闪烁的收发为基本原理，除了照明功能之外，还可以实施通信。

一般而言，由电转换成光所需速度一般在30ns到250ns之间，而照明用通信应用的就是通过这种快速启/闭转换的通信调制。人的眼睛每秒眨100次以上则感觉不到眨眼，因此，很短的时间内可能会发生由电转换为光的启闭, 但由于人的视神经具有的识别极限，会被识别成照明继续亮着而使照明的功能得以持续下去。

如上所述，可视光通信对于发光二极管利用的是脉冲宽度调制（PWM: PulseWidth Modulation），不会发生可被人的视神经识别的亮灭状况。

但，根据图1，利用脉冲宽度调制的结果，平均光量减少，因其光量的减少，人的视野会出现暂时减少的问题。

而且，可视光通信装置因不在近距离而可视光通信实际没有实施，但如果持续尝试通信，则容易造成光量持续减少的问题。

发明内容

为克服所述问题，本发明提供一种基于应用可视光通信的车辆行驶信息调节灯的光量，以确保视野的可视光通信车辆的光量调节装置及方法。

本发明一方面涉及可视光通信车辆的光量调节装置，包括：接收可视光通信装置发送的可视光信号，并输出所述可视光信号的接收部；获得可视光通信车辆的行驶信息，输出行驶信息的传感器部；解调由接收部输入的可视光信号并输出，基于解调输出的可视光信号和由传感器部输入的行驶信息，对可视光通信源数据的符号实施脉冲宽度调制而输出脉冲宽度调制信号的控制部；以及根据由控制部输入的脉冲宽度调制信号，使可视光通信车辆的灯亮灭而发送脉冲宽度调制信号的发送部。

本发明另一方面涉及的可视光通信车辆的光量调节方法，其实施步骤包括：判断可视光通信车辆行驶时间的步骤；基于行驶时间，调整可视光通信车辆输出的脉冲宽度调制信号的发送间隔和频率的步骤；发送包括基于调整的脉冲宽度调制信号的发送间隔和频率信息生成的前导的信号的步骤；从可视光通信装置接收对包括前导的信号的应答信号的步骤；以及调整脉冲宽度调制信号输出周期的步骤。

本发明具有的优点在于：

本发明的可视光通信车辆的光量调节装置及方法的有益效果在于，将从可视光通信装置接收的可视光信号的信息输出到可视光通信车辆的驾驶者，使驾驶更加安全，可以更加准确地识别车辆的位置，防止违反信号而提升驾驶的稳定性和便利性。

本发明的可视光通信车辆的光量调节装置及方法，根据车辆的行驶环境调节灯的光量，防止应用可视光通信时光量减少的现象而易于确保视野。

本发明的可视光通信车辆的光量调节装置及方法，根据车辆的行驶环境，没有实施可视光通信的情况下，调节可视光通信的尝试周期，对于在实际上没有实施可视光通信的条件下持续尝试通信而使光量减少的现象起到预防作用。

附图说明

图1是显示传统技术上的可视光通信光量减少现象的概念图;

图2是本发明的可视光通信车辆的光量调节装置的框图；

图3是显示本发明的可视光通信车辆的光量调节装置的应用例的概念图；

图4(A)和图4(B)是本发明的可视光通信车辆的定期尝试通信的概念图；

图5是显示本发明的可视光通信车辆的光量调节方法的顺序图。

图中:

100: 接收部; 200: 传感器部;

300: 控制部; 400: 发送部;

500: 输出部。

具体实施方式

下面参照附图，对发明的可视光通信车辆的光量调节装置及方法的优选实施例详细进行描述。说明本发明时，若对有关的公告功能或者结构的具体说明使本发明宗旨变得模糊则省略该说明。

图2是本发明的可视光通信车辆的光量调节装置的框图；图3是显示本发明的可视光通信车辆的光量调节装置的应用例的概念图。

根据图2，本发明的可视光通信车辆的光量调节装置包括：接收由位于可视光通信车辆外部的可视光通信装置发送的可视光信号并输出可视光信号的接收部100；获得可视光通信车辆的行驶信息并输出行驶信息的传感器部200；解调由接收部100输出的可视光信号并输出，基于解调的可视光信号和由传感器部200输入的所述行驶信息，对可视光通信源数据符号实施脉冲宽度调制而输出脉冲宽度调制信号的控制部300；根据由控制部300输出的脉冲宽度调制信号，使可视光通信车辆的灯亮灭而发送脉冲宽度调制信号的发送部400。

接收部100包括光检测器（photodetector），位于可视光通信车辆的前后方，从利用可视光通信的信号灯、路灯、车辆等可视光通信装置接收可视光信号，将接收的可视光信号传送到控制部300。

本发明的可视光通信车辆的光量调节装置优选地还包括：被输入由控制部300输出的经解调的可视光信号，根据解调的可视光信号输出信息的输出部500。

输出部5由屏幕或LED构成，接收由控制部300输入的已解调的可视光信号，根据可视光信号输出信息，显示给可视光通信车辆的乘坐人员。

图3中，首先作为一例，可视光信号是从位于可视光通信车辆前方的车辆尾灯接收的制动灯、应急灯的可视光信号，可视光通信车辆的控制部300对可视光信号实施解调（demodulation），将根据解调信号的“减速”、“应急”等信息，通过输出部500输出，向可视光通信车辆的驾驶者传递车辆之间的行驶信息而加强驾驶上的安全性。

另一例是，可视光信号包括从与可视光通信车辆通信的路灯接收的路灯的位置信息，由可视光通信车辆的控制部300解调可视光信号，通过所述输出部500输出根据可视光信号的当前车辆的位置信息，为驾驶者更加准确地提供当前位置信息。

又另一例是，可视光信号是从与可视光通信车辆实施通信的信号灯接收的交通信号，由可视光通信车辆的控制部300解调信号灯的交通信号，通过输出部500输出根据可视光信号的当前信号灯的交通信号信息，从而防止违反信号。

又另一例是，可视光信号是从与可视光通信车辆通信的行人信号灯接收的信号，由可视光通信车辆的控制部300解调行号灯的信号，通过输出部500输出根据可视光信号的当前行人信号灯的信号信息，从而防止在人行横道上发生事故。

本发明的可视光通信车辆的光量调节装置的传感器部200优选地包括车辆光照传感器或车速感应传感器。

车辆光照传感器在可视光通信车辆的行驶时间为白天，则减少配置于可视光通信车辆的灯的光量，行驶时间为夜晚，则为增加灯泡的光量而获得照度信息，获得可视光通信车辆的行驶时间是否属于为确保视野而需要控制光量的时间。

车速感应传感器感应可视光通信车辆的行驶速度以后作为行驶信息获得。随着可视光传播距离的增加，其强度降低，离一定距离以上的两个可视光通信终端之间不能实施可视光通信。也就是说，可视光通信终端接近，则可以实施可视光通信，例如，可视光通信车辆以低于既定速度的速度（例：30km/时）慢行时相当于接近前方车辆的状况，因此在车辆慢行时实施控制，使可视光通信的尝试频率增加为宜。

传感器部200还包括前方雷达，前方雷达优选的是ADAS(Advanced DriverAssistance System)前方雷达。

前方雷达感应可视光通信车辆和可视光通信装置之间的距离，并获得距离作为行驶信息。

控制部300基于可视光通信车辆和可视光通信装置之间距离的行驶信息，对可视光通信源数据的符号实施脉冲宽度调制，控制脉冲宽度调制信号的输出周期，调节可视光通信车辆的可视光通信周期。

本发明的可视光通信车辆的光量调节装置还包括根据可视光通信车辆的车速控制通信周期的定时器，控制部300根据定时器设定的通信周期输出脉冲宽度调制信号，发送部400则根据脉冲宽度调制信号使可视光通信车辆的灯亮灭。

图4 (A)和图4(B)是显示本发明的可视光通信车辆定期尝试通信的概念图。

如果车辆之间通信没有实施的情况下连续尝试通信，会使光量持续减少。就是说，如图1所示，因尝试通信而实施脉冲宽度调制，则平均光量会减少，使视野也随之暂时减少。

因此，本发明的可视光通信车辆的光量调节装置的控制部300是根据可视光通信车辆的行驶速度调节尝试通信的周期。

就是说，慢行时，如果存在前方车辆等可视光通信装置，则调短通信的尝试周期，高速行驶则调长通信的尝试周期。

因此，本发明的可视光通信车辆的光量调节装置可以防止光量由于连续通信尝试和脉冲宽度调制而减少，根据可视光通信车辆的行驶速度，调节流动的通信尝试，从而确保视野。

图5是显示本发明的可视光通信车辆的光量调节方法的顺序图。

本发明的可视光通信车辆的光量调节方法的实施步骤包括：判断可视光通信车辆行驶时间的步骤（S40）；基于行驶时间调节可视光通信车辆输出的脉冲宽度调制信号的频率和发送间隔的步骤（S50）；包括基于调整的脉冲宽度调制信号频率和发送间隔生成的前导的信号发送步骤（S60）；判断可视光通信装置对包括前导的信号有无应答信号的步骤（S70）；调节所述脉冲宽度调制信号输出周期的步骤（S30）。

在判断可视光通信车辆行驶时间的步骤（S40），判断通过传感器部200获得的可视光通信车辆的行驶时间为需要确保视野的行驶时间时，由控制部300对可视光通信源数据的符号实施脉冲宽度调制，输出脉冲宽度调制信号，但增加信号的发送间隔和步骤为宜。

也就是说，基于传感器部200的车辆光照传感器感应的照度信息，判断需增加可视光通信车辆上装配的灯的光量，以确保视野，则增加与发送部400脉冲宽度调制信号相比的可视光通信信息脉冲宽度调制比率而使信号的发送间隔增加，且增加发送部400的脉冲宽度调制信号的频率。

包括前导在内的信号的发送步骤（S60）是前导包括信号发送间隔信息，对于可视光通信车辆的发送部400发送的信号，可视光通信装置是接收包括前导的信号， 以防止传送包括前导的信号包含的信息时发生错误。

本发明的可视光通信车辆的光量调节方法是在判断可视光通信车辆行驶时间的步骤（S40）之前还包括判断可视光通信车辆和可视光通信装置之间距离是否已设定值的步骤（S10）。

判断可视光通信车辆和可视光通信装置的距离是否已设定值的步骤（S10）是，如果可视光通信车辆和可视光通信装置的相隔距离小于可实施可视光通信的最大间隔，则判断可视光通信车辆的行驶时间（步骤S40）。

如果，与可视光通信装置的距离超过已设定值，则获得可视光通信车辆的行驶速度信息（步骤S20）。调节脉冲宽度调制信号输出周期的步骤（S30）是基于可视光通信车辆的行驶速度，调节脉冲宽度调制信号的输出周期。

脉冲宽度调制信号的输出周期与可视光通信车辆的当前行驶速度有线性关系，可视光通信车辆的行驶速度越减少，脉冲宽度调制信号的输出周期越短，因道路堵塞等行驶速度减少时，可视光通信车辆和可视光通信装置之间的通信频率会增加。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。本发明的保护范围应根据下述的权利要求范围进行解释，而且在其同等范围内的所有技术方案应都属于本发明的权利要求范围。

Claims (13)

1.一种可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，作为可视光通信车辆的光量调节装置，包括：

接收可视光通信装置发送的可视光信号，并输出所述可视光信号的接收部；

获得所述可视光通信车辆的行驶信息，输出所述行驶信息的传感器部；

接收由所述接收部输出的可视光信号，解调接收的所述可视光信号并输出，基于解调输出的所述可视光信号和由所述传感器部输入的所述行驶信息，对可视光通信源数据的符号实施脉冲宽度调制而输出脉冲宽度调制信号的控制部；以及

根据由所述控制部输入的脉冲宽度调制信号，使所述可视光通信车辆的灯亮灭而发送所述脉冲宽度调制信号的发送部，

所述行驶信息包括所述可视光通信车辆的行驶时间、所述可视光通信车辆的行驶速度、所述可视光通信车辆和可视光通信装置之间的距离信息中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，

还包括：接收所述控制部输出的解调的所述可视光信号，根据解调的所述可视光信号输出信息的输出部。

3.根据权利要求1所述的可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，

所述传感器部是在车辆光照传感器和速度感应传感器中至少包括其中某一个，所述可视光通信车辆的行驶时间基于所述车辆光照传感器获得的照度信息，所述速度感应传感器获得所述可视光通信车辆的行驶速度。

4.根据权利要求3所述的可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，

基于所述车辆光照传感器获得的照度信息，所述行驶时间为白天，则向所述发送部传送减少所述灯的光量的指令信号，所述行驶时间为夜晚，则向所述发送部传送增加所述灯的光量的指令信号。

5.根据权利要求3所述的可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，

通过所述速度感应传感器获得的行驶速度小于已设定速度，则减少向所述发送部输出所述脉冲宽度调制信号的周期，通过所述速度感应传感器获得的行驶速度大于已设定速度，则增加向所述发送部输出所述脉冲宽度调制信号的周期。

6.根据权利要求3所述的可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，

所述传感器部还包括前方雷达，所述前方雷达感应所述可视光通信车辆和可视光通信装置之间的距离信息。

7.根据权利要求6所述的可视光通信车辆的光量调节装置，其特征在于，

所述控制部是，所述前方雷达感应的所述可视光通信车辆和可视光通信装置的距离小于已设定距离，则减少所述脉冲宽度调制信号的输出周期，所述前方雷达感应的所述可视光通信车辆和可视光通信装置的距离大于已设定距离，则增加所述脉冲宽度调制信号的输出周期。

8.一种可视光通信车辆的光量调节方法，其特征在于，

作为可视光通信车辆的光量调节方法，其实施步骤包括：

第一步骤，获得所述可视光通信车辆的行驶时间，判断是否需要确保视野的行驶时间；

第二步骤，判断为需要确保视野的行驶时间，则调整所述可视光通信车辆输出的脉冲宽度调制信号的发送间隔和频率；

第三步骤，发送包括基于调整的所述脉冲宽度调制信号的发送间隔和频率信息生成的前导的信号，所述光量调节方法的特征在于，

第三步骤以后还包括：判断可视光通信装置对包括所述前导的信号有无应答信号的步骤；以及判断有所述应答信号时所述可视光通信车辆与所述可视光通信装置实施可视光无线通信的步骤。

9.根据权利要求8所述的可视光通信车辆的光量调节方法，其特征在于，

所述第一步骤具体为：利用车辆光照传感器获得照度信息，根据所述照度信息获得所述行驶时间，所述行驶时间为夜晚，则判断成需要确保视野的行驶时间。

10.根据权利要求9所述的可视光通信车辆的光量调节方法，其特征在于，

所述第二步骤具体为：增加所述脉冲宽度调制比率而增加所述脉冲宽度调制信号的发送间隔，进而增加所述脉冲宽度调制信号的频率。

11.根据权利要求8所述的可视光通信车辆的光量调节方法，其特征在于，

在所述第一步骤之前还包括判断所述可视光通信车辆与所述可视光通信装置之间的距离是否小于已设定值的步骤。

12.根据权利要求11所述的可视光通信车辆的光量调节方法，其特征在于，

还包括：所述可视光通信车辆与可视光通信装置之间的所述距离大于已设定值时获得所述可视光通信车辆的行驶速度信息的步骤；以及基于所述可视光通信车辆的行驶速度信息，调整所述脉冲宽度调制信号的输出周期的步骤。

13.根据权利要求12所述的可视光通信车辆的光量调节方法，其特征在于，

基于所述可视光通信车辆的行驶速度信息，调节所述脉冲宽度调制信号输出周期的步骤具体为：

所述可视光通信车辆的行驶速度小于已设定速度时，减少所述脉冲宽度调制信号的输出周期，所述可视光通信车辆的行驶速度大于已设定速度时，增加所述脉冲宽度调制信号的输出周期。