CN107197204B - 一种基于振动充电的无线监控系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于振动充电的无线监控系统及其实现方法，无线监控系统包括发射端和接收端；发射端包括控制信号处理单元、音视频信号编码器、无线发射器和充电装置，所述充电装置包括依次连接的振动发电机、充电电池和第一电源变换单元，所述控制信号处理单元、音视频信号编码器和无线发射器依次连接，所述音视频信号编码器还连接一个或多个摄像头；接收端包括依次连接的无线接收器、音视频信号解码器和第二电源变换单元。本发明利用振动发电机来进行发电，用于给其他装置进行供电；这样在不用拆动车体内部结构部件和线束的情况下实现车内全景、前视、侧视和后视摄像头的供电、图像采集、方向识别、倒车提示等功能。

Description

一种基于振动充电的无线监控系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及一种基于振动充电的无线监控系统及其实现方法。

背景技术

目前市场上的无线行车记录仪后视镜都是将发射器接入汽车尾灯取电，当挂倒车档后发射器发送后视摄像头图像数据到与镜子相连接收器从而显示后视图像。这种传统方法需要拆开车后备箱体后盖并要经过反复尝试才能找到倒车信号线，然后将该信号线与发射器和后视摄像头相连才能完成取电。这种安装方法虽然比有线的安装方式相对简单一些，但安装过程还是要拆车，对一般没有汽修经验的普通用户来说，安装过程还是显得过于复杂。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于振动充电的无线监控系统及其实现方法，旨在解决现有技术中无线监控系统安装复杂、取电困难的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于振动充电的无线监控系统，其中，包括设置于汽车上的发射端和接收端；

所述发射端包括控制信号处理单元、音视频信号编码器、无线发射器和充电装置，所述充电装置包括依次连接的振动发电机、充电电池和第一电源变换单元，所述控制信号处理单元、音视频信号编码器和无线发射器依次连接，所述音视频信号编码器还连接一个或多个摄像头；所述充电装置用于对音视频信号编码器、控制信号处理单元、摄像头和无线发射器进行供电；

所述接收端包括依次连接的无线接收器、音视频信号解码器和第二电源变换单元，所述音视频信号解码器用于将传输过来的音视频信号还原成原始数据以便显示，所述第二电源变换单元连接于ODB系统接口单元或通过车充连接于点烟器，并用于对无线接收器、音视频信号编码器和显示装置进行供电。

所述的基于振动充电的无线监控系统，其中，所述控制信号处理单元内设置有陀螺仪、G-Sensor；所述陀螺仪和G-Sensor用于判别车体是否处于启动状态和运动方向；所述控制信号处理单元内还设置红外线传感器、激光测距传感器和雷达探测器；所述红外线传感器、激光测距传感器和雷达探测器用于感知车体周围环境和障碍物之间的距离。

所述的基于振动充电的无线监控系统，其中，所述无线接收器和无线发射器采用Sub-1G、5.8G、模拟2.4G、数字2.4G、WiFi、蓝牙、3G或4G中的一种或多种进行信息传输。

所述的基于振动充电的无线监控系统，其中，所述摄像头为全景摄像头、前视摄像头、侧视摄像头或后视摄像头中的一种或多种。

所述的基于振动充电的无线监控系统，其中，所述显示装置为电子后视镜、行车记录仪后视镜、全景倒车系统、或电子显示屏中的一种或多种。

所述的基于振动充电的无线监控系统，其中，所述接收端的各部分集成设置或分开设置。

所述的基于振动充电的无线监控系统，其中，所述发射端的各部分集成设置于车牌框边沿、车门夹层或分开设置。

一种基于振动充电的无线监控系统的实现方法，其中，包括步骤：

振动发电机将振动产生的电能存储于充电电池中，并通过第一电源变换单元进行转换，从而对音视频信号编码器、控制信号处理单元、摄像头和无线发射器进行供电；

第二电源变换单元对从车充或OBD系统接口单元获取的电源进行转换，从而对无线接收器、音视频信号解码器和行车记录仪后视镜进行供电；

控制信号处理单元检测到汽车指定动作时，控制摄像头采集音视频信号，并由音视频信号编码器进行编码，然后交由无线发射器调制发射出去；

无线接收器接收到音视频信号后，通过音视频解码器进行解码，然后传递至显示装置进行显示。

所述的基于振动充电的无线监控系统的实现方法，其中，所述指定动作包括停车、倒车、前进、偏移路线和碰到障碍物中的一种或多种。

所述的基于振动充电的无线监控系统的实现方法，其中，第二电源变换单元将36~12V电源转换为显示装置需要的5V或12V电源和音视频信号解码器和无线接收器需要的3.3V电源。

有益效果：本发明利用振动发电机来进行发电，并利用充电电池存储电能，用于给其他装置进行供电；这样在不用拆动车体内部结构部件和线束的情况下实现车内全景、前视、侧视和后视摄像头的信号的供电、图像采集、方向识别、倒车提示等功能，并自动将数据无线发送给接收端相连的显示装置来显示音视频信号。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一种基于振动充电的无线监控系统较佳实施例的结构框图。

图2为本发明的无线监控系统中发射端的设置位置示意图。

图3为本发明的无线监控系统中接收端的设置位置示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于振动充电的无线监控系统及其实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，为一种基于振动充电的无线监控系统，其中，包括设置于汽车上的发射端和接收端；

所述发射端包括控制信号处理单元13、音视频信号编码器12、无线发射器11和充电装置14，所述充电装置14包括依次连接的振动发电机143、充电电池142和第一电源变换单元141，所述控制信号处理单元13、音视频信号编码器12和无线发射器11依次连接，所述音视频信号编码器12还连接一个或多个摄像头15；所述充电装置14用于对音视频信号编码器12、控制信号处理单元13、摄像头15和无线发射器11进行供电；

所述接收端包括依次连接的无线接收器21、音视频信号解码器22和第二电源变换单元23，所述音视频信号解码器22用于将（如WiFi）传输过来的音视频信号还原成原始数据以便显示，所述第二电源变换单元23连接于ODB系统接口单元或者通过汽车的车充25连接于点烟器，并用于对无线接收器21、音视频信号编码器22和显示装置24进行供电。所述接收端可以与一个或多个显示装置24相连，例如所述音视频信号解码器22连接显示装置24（图1中举例为行车记录仪后视镜），利用所述显示装置24进行显示，相互之间灵活搭配工作以满足多种不同需求。所述接收端也可以作为一个模块，嵌入于显示装置内部，以达到进一步简化安装的目的。图2和图3分别为无线监控系统中接收端和发射端的设置位置示意图，当然可根据需要进行调整，具体在下文描述。

在汽车行驶过程中，车体会产生不同程度的振动，本发明正是利用这一特性，通过设置振动发电机143来利用这种振动产生电能，并将产生的电能存储于充电电池142中。

所述振动发电机是一种依靠车体行驶过程中所产生的振动来发电的装置。尽管车体振动幅度本身微弱发电量有限，但由于倒车、侧视等动作本身也只有短短几分钟，而其他98%以上的时间都是处于充电状态，所以本发明可以把平时所发的电量都存储在（假设200mah）的充电电池中供短暂的倒车等动作临时供电。

所述振动发电机的原理来自法拉第电磁感应定律：

电动势=磁感应强度*线圈长度*切割速度，

电流=电动势/线圈电阻。

按每秒振动一次计算，可以做到充满200mah电池只需大概11个小时。而200mah电池可以使耗电大概100~150ma的发射端和摄像头持续工作1.3小时以上。振动发电机的计算程序如下：

线圈单边宽b（mm）	线圈高h（mm）	导线最大外直径（mm）	线圈内直径D内（mm）	线电阻值（/km）	导线的绕紧系数K	电压（mV）	电池满电（mAh）
								2	92	1.909	10	6.718	1.1	0.264	200
一匝导线平均长度（m）	绕线总长度（m）	导线横截面积A（mm2）	总电阻（）	匝数	电流（mA）	安匝数	充电时间（h）
								0.037699112	2.204320518	2.860760585	0.014808625	58.47141776	17.82744824	1042.396174	11.21865548

因为其他用电装置所需的电压可能与充电电池142中的电压并不一致，所以第一电源变换单元141会将充电电池142中的电压转换成适当的电压，供摄像头15、控制信号处理单元13、音视频信号编码器12和无线发射器11等单元使用。

所述控制信号处理单元13的作用是为了检测汽车的动作，当检测到指定动作时，发送指令至摄像头15，使摄像头15开始进行录制音视频信号。

具体地，所述指定动作包括停车、倒车、前进、偏移路线和碰到障碍物中的一种或多种。例如，当检测到汽车正在停车时，则开启摄像头15，进行音视频信号的录制，当检测到汽车正在倒车时，也开启摄像头15，进行音视频信号的录制。本发明的发射端中，其摄像头15可以是CVBS摄像头，也可以是720p、1080p高清摄像头，具体可根据需要进行调整。

第一电源变换单元141会把充电电池142中的电转换成适当的电压供摄像头15、控制信号处理单元13、音视频信号编码器12和无线发射器11等单元使用。

控制信号处理单元13内部有G-Sensor、陀螺仪、红外线传感器、激光测距传感器、雷达探测器等装置，通过所述G-Sensor和陀螺仪可以感知汽车车体是否处于启动状态和运动方向，即是处于停车、倒车还是前进状态，通过所述红外传感器、激光测距传感器、雷达探测器可以感知车体周围环境和障碍物之间的距离，如探测汽车是否偏移轨道、碰到障碍物等，所述雷达探测器为超声波或电磁感应式雷达探测器，即上述控制信号处理单元13通过这些探测器可以感知汽车状态，从而产生控制信号。音视频信号编码12器通过上述控制信号决定是否要从摄像头15采集音视频信号。本发明中的音视频信号可以是指单独的语音信号，也可以是单独的图像信号，也可以二者组合，即视频信号。本发明中，也不限于仅仅传输摄像头15所采集的音视频信号，也将控制信号处理单元13、无线发射器11与其他采集设备相邻，通过其他采集设备，来采集外部语音信息、语音通话、控制命令或其他数据信息等，并进行传输，从而方便驾驶员在显示装置24中进行显示和播放。

充电装置14始终保持仅给控制信号处理单元13供电，再由其依据检测结果决定是否给发射端其他部分和摄像头供电。如果判明车体处于熄火状态，控制信号处理单元13会自动停止电池给摄像头和发射端其他部分供电，同时使控制信号处理单元13自身处于半休眠状态，以达到省电目的。如果判明车体处于启动状态，但在设定范围内没有检测到障碍物仍会停止给摄像头和发射端其他部分供电。如果判明车体处于启动状态且感知到在设定范围内有障碍物，则会开始给摄像头和发射端供电采集图像数据发送给接收端进行显示。

在所述控制信号处理单元13中可设置一微型处理器，例如MCU，并将G-Sensor、陀螺仪、激光测距传感器、红外传感器、雷达探测器或者其他可能的传感器与所述MCU连接，这样当这些传感器检测到指定动作时，即可发送探测信号至MCU，从而控制摄像头15进行音视频信号的录制。

一旦音视频信号编码器采12集了摄像头数据，就会把音视频信号进行量化编码，具体可连同控制信号（即控制摄像头采集音视频的信号）一起进行量化编码，然后交于无线发射器11调制发射出去。

对于接收端来说，接收端的电源是通过车充从点烟器或OBD接口得到的36V~12V电源，所以要经过第二电源变换单元23进行电压转换，从而使显示装置24、音视频信号解码器22和无线接收器21都能得到合适电压的电源。所述无线接收器21可以放置在显示装置24内部，这样可以借用显示装置24的外部供电来实现给无线接收器21供电。

具体地，第二电源变换单元23能够将36~12V电源转换为显示装置24需要的电源（一般为5V或12V）、音视频信号解码22和无线接收器21需要的3.3V电源。这样接收端的各单元就能各自正常工作。

自从汽车启动开始，无线接收器21就能上电，并且无线接收器21处于不断监听发射端的状态，一旦收到发射端的音视频信号，无线接收器21就会通过音视频信号解码器22把从收到的音视频信号解码复原成原来的音视频数据。同时传递给显示装置24进行显示。

其中的摄像头15为全景摄像头、前视摄像头、侧视摄像头或后视摄像头中的一种或多种。即，本发明可以在显示装置24上显示各种方位的音视频信息，例如前方、侧方或后方的音视频信息，这样驾驶员就能实时掌握其他各处的信息。

进一步，所述无线接收器21和无线发射器11采用Sub-1G、5.8G、模拟2.4G、数字2.4G、WiFi、蓝牙、3G或4G中的一种或多种进行信息传输。即音视频信号可以通过这些传输方式进行无线传输。当然，如果需要，还可以采用其他无线传输方式进行信息传输。

进一步，所述显示装置24为电子后视镜、行车记录仪后视镜、全景倒车系统或电子显示屏中的一种或多种。而多个摄像头无线传送过来的画面可分割同时显示在一个屏幕上、通过按键切换显示在一个屏幕上或同时显示在多个屏幕上。优选的，所述显示装置24为行车记录仪后视镜。这样驾驶员能够在最为常用的显示装置上看到监控图像，方便进行各种判断和操作。

进一步，所述接收端的各部分集成设置或分开设置，另外，所述发射端的各部分也可集成设置或分开设置。

例如当集成设置时，那么可将发射端的部件设置在一起，并设置在汽车的某个部位上，本发明优选设置于车牌框边沿，本发明发射端所包含的振动发电机143、充电电池142、第一电源变换单元141、摄像头15、音视频信号编码器12和无线发射器11等均可设计在车牌框边沿。

当然还可以根据不同的应用分开设置，即各自放置于车体其他地方比如车门夹层、后备箱等处，只是这样设置，会导致在安装时会稍微增加一些困难和麻烦，但也方便用户根据车体的情况进行针对性的安排，充分利用汽车空间。

另外，本发明中，发射端不仅限于一个无线发射器11，接收端不仅限于一个无线接收器21，即不限于一个无线发射器11对一个无线接收器21，发射端可以包含多个无线发射器11，接收端可以包含多个无线接收器21，这样可以是多个无线发射器11对应一个无线接收器21或一个无线发射器11对应多个无线接收器21，或者多个无线发射器11对应多个无线接收器21。

本发明的最大特点是整个安装过程非常简单，不用拆卸车体内任何部件，真正做到傻瓜式安装，适合于男女老幼、无需任何汽修知识的各层次用户自行安装。

一个具体地应用比如振动发电无线行车记录后视镜的安装方法如下（图2）：

1）发射端安装（如图2所示）：

出厂前厂家已将发射端各部件置于车牌框内部，对用户而言仅仅看到的是一个带摄像头的车牌框，用户只需把车牌插入车牌框并用螺丝固定在车牌安装处即可，无需拆动车体任何部位，也无需任何连接线。

2）接收端安装（如图3所示）：

出厂前行车记录仪后视镜已经内置了无线接收器，对用户来说只需把该后视镜与车充相连接，然后插入点烟器即可。

本发明还提供一种基于振动充电的无线监控系统的实现方法较佳实施例，其包括步骤：

振动发电机将振动产生的电能存储于充电电池中，并通过第一电源变换单元进行转换，从而对音视频信号编码器、控制信号处理单元、摄像头和无线发射器进行供电；

第二电源变换单元对从车充或OBD系统接口单元获取的电源进行转换，从而对无线接收器、音视频信号解码器和行车记录仪后视镜进行供电；

控制信号处理单元检测到汽车指定动作时，控制摄像头采集音视频信号，并由音视频信号编码器进行编码，然后交由无线发射器调制发射出去；

无线接收器接收到音视频信号后，通过音视频解码器进行解码，然后传递至显示装置进行显示。

进一步，所述指定动作包括停车、倒车、前进、偏移路线和碰到障碍物中的一种或多种。

进一步，第二电源变换单元将36~12V电源转换为显示装置需要的5V或12V电源和音视频信号解码器和无线接收器需要的3.3V等电源。

关于上述实现方法的具体技术细节，在前面的系统中已有详述，故不再赘述。

综上所述，本发明利用振动发电机来进行发电，并利用充电电池存储电能，用于给其他装置进行供电；这样在不用拆动车体内部结构部件和线束的情况下实现车内全景、前视、侧视和后视摄像头的信号的供电、图像采集、方向识别、倒车提示等功能，并自动将数据无线发送给接收端相连的显示装置来显示音视频信号。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于振动充电的无线监控系统，其特征在于，包括设置于汽车上的发射端和接收端；

所述发射端包括控制信号处理单元、音视频信号编码器、无线发射器和充电装置，所述充电装置包括依次连接的振动发电机、充电电池和第一电源变换单元，所述控制信号处理单元、音视频信号编码器和无线发射器依次连接，所述音视频信号编码器连接一个或多个摄像头；所述充电装置用于对音视频信号编码器、控制信号处理单元、摄像头和无线发射器进行供电；

所述接收端包括依次连接的无线接收器、音视频信号解码器和第二电源变换单元，所述音视频信号解码器连接一个或多个显示装置，所述音视频信号解码器用于将传输过来的音视频信号还原成原始数据以便显示，所述第二电源变换单元连接于ODB系统接口单元或通过车充连接于点烟器，并用于对无线接收器、音视频信号编码器和显示装置进行供电；

所述振动发电机将振动产生的电能存储于充电电池中；

所述第一电源变换单元将所述充电电池中的电压进行转换，从而对所述摄像头、控制信号处理单元、音频信号编码器和无线发射器进行供电；

所述控制信号处理单元内设置有陀螺仪、G-Sensor、红外线传感器、激光测距传感器和雷达探测器，所述陀螺仪和G-Sensor用于判别车体是否处于启动状态和运动方向，所述红外线传感器、激光测距传感器和雷达探测器用于感知车体周围环境和障碍物之间的距离；

所述控制信号处理单元通过所述陀螺仪、G-Sensor、红外线传感器、激光测距传感器和雷达探测器感知汽车状态；当所述控制信号处理单元检测到指定动作时，所述控制信号处理单元发送指令至所述摄像头使摄像头开始进行录制音频信号，并控制音视频信号编码器从摄像头采集音频信号。

2.根据权利要求1所述的基于振动充电的无线监控系统，其特征在于，所述无线接收器和无线发射器采用WiFi、蓝牙、3G网络和4G网络中的一种进行信息传输。

3.根据权利要求1所述的基于振动充电的无线监控系统，其特征在于，所述摄像头为全景摄像头，或者所述摄像头为前视摄像头、侧视摄像头和后视摄像头中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的基于振动充电的无线监控系统，其特征在于，所述显示装置为行车记录仪后视镜。

5.根据权利要求1所述的基于振动充电的无线监控系统，其特征在于， 所述接收端中的所述无线接收器、音视频信号解码器、第二电源变换单元集成设置或分开设置。

6.根据权利要求1所述的基于振动充电的无线监控系统，其特征在于，所述发射端中的所述控制信号处理单元、音视频信号编码器、无线发射器和充电装置集成设置于车牌框边沿或车门夹层；或所述发射端中的所述控制信号处理单元、音视频信号编码器、无线发射器、充电装置均分开设置。

7.一种基于振动充电的无线监控系统的实现方法，其特征在于，包括步骤：1）振动发电机将振动产生的电能存储于充电电池中；2）第一电源变换单元将所述充电电池中的电压进行转换，从而对音视频信号编码器、控制信号处理单元、摄像头和无线发射器进行供电；3）第二电源变换单元对从车充或OBD系统接口单元获取的电源进行转换，从而对无线接收器、音视频信号解码器和行车记录仪后视镜进行供电；4）控制信号处理单元通过陀螺仪、G-Sensor、红外线传感器、激光测距传感器和雷达探测器感知汽车状态；当所述控制信号处理单元检测到指定动作时，所述控制信号处理单元发送指令至所述摄像头使摄像头开始进行录制音频信号，并控制音视频信号编码器从摄像头采集音频信号；5）音视频信号编码器将采集到的音频信号进行编码，然后交由无线发射器调制发射出去；6）无线接收器接收到音视频信号后，通过音视频解码器进行解码，然后传递至显示装置进行显示。

8.根据权利要求7所述的基于振动充电的无线监控系统的实现方法，其特征在于，所述指定动作包括停车、倒车、前进、偏移路线和碰到障碍物中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的基于振动充电的无线监控系统的实现方法，其特征在于，所述第二电源变换单元用于将12-36V电源转换为显示装置需要的5V或12V电源；所述第二电源变换单元还用于将12-36V电源转换为音视频信号解码器和无线接收器需要的3.3V电源。