CN108682163B - 一种基于li-fi通信技术的车辆监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于li‑fi通信技术的车辆监控系统及方法，包括以下步骤:S1、信号接收装置获取附近交通工具反射的光信号，获取光信号之后，将光信号转化成电信号发送至第一信号处理模块；S2、第一信号处理模块处理电信号，提取信号中包含的前后车辆的重量信息、车初速度信息以及车距信息；S3、第一信号处理模块结合本体的车重信息以及车初速度信息，计算本体的危险系数；并针对不同的计算结果做出不同的回应。S4、第一信号处理模块获取本体信息并将本体信息发送至信号发送装置，信号发送装置将信息发送至路过的li‑fi基站；本体信息包括：车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹。

Description

一种基于li-fi通信技术的车辆监控系统及方法

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于li-fi通信技术的车辆监控系统方法。

背景技术

目前，我国的机动车辆测速装置主要有两种，其分别是接触式测速装置和非接触式测速装置。接触式测速装置主要通过应变式传感器作为采集信号的手段，能获得比较高的捕捉率，性价比较高，其缺点是安装时会破坏路面，所述应变式传感器埋设在地下，因而容易受到环境影响发生形变，此外，还因易被重型车辆、路面修理等原因造成损坏，实际维修养护费用高于其他测速装置 ；非接触式测速装置主要是雷达测速仪，其虽然携带方便，但成本较高，性能也不太稳定。

LIFI（LightFidelity，又称为“光保真技术”），是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术，能够用可见光实现无线通信，即利用电信号控制发光二极管(LED)发出的肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息，其通信速度可以达到每秒上百兆，甚至达到每秒几千兆，未来的传输速度很可能会超过光纤通信。

LIFI能够运用已铺设好的设备(无处不在的LED灯)，通过在灯泡上植入一个微小的芯片形成类似于AP(WIFI热点)的设备，使终端随时能接入网络。该技术通过改变照明光线的闪烁频率进行数据传输，只要在室内开启电灯，无需WIFI也便可接入互联网。

在li-fi通信技术能够实现快速传播并且容量大的背景下，用li-fi通信技术实现车辆的监控，可以在节省社会资源的前提下了解路段的拥堵情况，车辆之间的光通讯可以有效的解决车辆的突发事故。

发明内容

发明目的：结合背景技术，本发明给出了种基于li-fi通信技术的车辆监控系统及方法。

技术方案：本发明通过以下技术实现：

一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，包括以下步骤:

S1、信号接收装置获取附近交通工具反射的光信号，获取光信号之后，将光信号转化成电信号发送至第一信号处理模块；

S2、第一信号处理模块处理电信号，提取信号中包含的前后车辆的重量信息、速度信息以及车距信息；

S3、第一信号处理模块结合车辆的本体的车重信息以及速度信息，计算车辆的本体的危险系数；并针对不同的计算结果做出不同的回应；

S4、第一信号处理模块获取车辆的本体信息并将车辆的本体信息发送至信号发送装置，所述信号发送装置将信息发送至路过的li-fi基站；所述车辆的本体信息包括：车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹。

S5、li-fi基站获取路过车辆的车辆的本体信息，通过第二信号处理模块将光信号转化成电信号，发送至总监控台；

S6、总监控台接收车体信息，并将接收信息发送至第三信号处理模块，所述第三信号处理模块处理收到的车体信息，判断是否称重、超速、超载，并通过对车辆密度的计算对路况进行判断。

作为本发明的一种优选方式，在所述步骤S1中，获取的光信号内容包括前后车辆的行驶速度、车辆重量信息以及车距信息。

作为本发明的一种优选方式，在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S30、当信号接收装置没有接收到前方车辆的光信号时，判断车辆的本体安全；

S31、当信号接收装置接收到车辆的本体前方车辆处于匀速行驶时，判断车辆的本体安全；

S32、当信号接收装置接收到前方车辆突然减速时，通过物理学公式计算前方车速减速到0时，车辆的本体的移动距离；

S33、判断移动距离是否小于前方车距，若是，则判断车辆的本体安全；若否，判断车辆的本体为不安全，并执行S34；

S34、计算目前车辆的本体到前方车辆减速到0时的距离，根据物理学公式计算减速的加速度，为车主输出减速的语音提示。

作为本发明的一种优选方式，包括：在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S35、当信号接收装置没有接收到后方车辆的光信号时，判断车辆的本体安全；

S36、当信号接收装置接收到车辆的本体后方车辆处于匀速行驶时，判断车辆的本体安全；

S37、当信号接收装置接收到后方车辆突然加速时，持续接收后方车辆的加速时间，S38、判断后方车辆速度未超过车辆的本体且停止加速，则判断车辆的本体安全；

S39、当判断后方车辆速度大于车辆的本体且未减速，判断车辆的本体不安全，判断车辆的本体不安全时，为车主输出加速的语音提示。

作为本发明的一种优选方式，在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S300、GPS实时收集车辆的位置信息，当判断前方车辆或后方车辆在变道后加速或者减速时，判断车辆的本体为安全。

作为本发明的一种优选方式，在所述步骤S4中，具体的：信号发送装置第一次发送车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹至li-fi基站后，第二次接收到li-fi基站信号时，仅发送车辆速度和行驶轨迹。

作为本发明的一种优选方式，在所述步骤S6中，判断是否称重包括以下步骤：

S60、所述第三信号处理模块处理获取的车体信息，从中提取车载重量，若车体信息中存在车载重量，则判断车辆已经称重，若车体信息中不存在车载重量，则判断车辆没有经过称重；

S61、判断没有称重的车辆的行驶轨迹，判断距离该车辆附近的li-fi基站，将提示称重的信息发送至最近的li-fi基站；

S62、接收到提示信息的li-fi基站持续接收未称重的车辆的li-fi信号，接收到信号之后将提示信息发送至该车辆的信号接收装置，信号接收装置将接收的信号发送至所述第一信号处理模块，所述第一信号处理模块处理信号之后语音提示车主前往下一路段称重；

S63、li-fi基站将信息发送成功的信号通过第二信号处理模块发送至总监控台。

作为本发明的一种优选方式，在所述步骤S6中，还包括：总监控台判断车辆在所有轨迹中的速度，对于超速车辆通过li-fi基站发出提示。

作为本发明的一种优选方式，所述步骤S6中，判断密度还包括以下步骤：

S64、根据某路段的车辆行驶终点、车辆行驶速度以及车辆数目，判断下一路段的拥堵情况，并根据拥堵情况向车辆发出提示。

作为本发明的一种优选方式，一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法的系统，包括车辆的本体，还包括：

信号接收装置：信号接收装置安装在车的前后灯处，用来接收最近的li-fi基站的信号，以及接收来自附近交通工具反射的光信号，并将光信号转化成电信号传送到第一信号处理模块；

GPS检测模块：所述GPS检测模块安装在车身上，用来记录车辆的行驶轨迹，将轨迹数据发送至第一信号处理模块；

重量检测模块：设置在不同路段，用来检测车辆的重量，并将检测结果发送至第一信号模块；

车距检测模块：设置于车头前部以及车头后部的距离检测传感器，检测与前方车辆和后方车辆的距离；

信号发送装置：用来发送第一信号处理模块内的数据，包括实时车速、位置、车重以及前后车距，将数据发送至最近的li-fi基站；

li-fi基站：用来接收路过的车辆的光信号，并将光信号转化成电信号发送到第二信号处理模块，信息处理结束之后，将处理信息发送至总监控台；

总监控台：接收来自各个li-fi基站的数据，并将数据通过第三信号处理模块进行处理并输出至显示器。

本发明实现以下有益效果：

1、不需要GPS测速可直接获得车的实时速度；

2、发现后方有车冲过来，不加速会撞车时，提醒前方车辆加速；

3、发现投机不检测车重的车辆，进行提醒，进行重量检测；

4、预判断下一路段的拥堵情况。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例涉及的一种监控系统的流程示意图；

图2为本发明实施例涉及的一种判断是否加速的流程示意图；

图3为本发明实施例涉及的一种判断是否减速的流程示意图；

图4为本发明实施例涉及的一种判断是否称重的流程示意图；

图5为本发明实施例涉及的一种系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

在本发明涉及的系统结构中，主要存在车于车之间的通信，依靠li-fi信号完成，li-fi基站2与车辆之间的通信，依靠li-fi信号完成，还有li-fi基站2与总监控台3之间的通信，依靠无线网络传输完成。

根据图1所示的本发明实施例涉及的监控流程图，一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，包括以下步骤:

S1、信号接收装置10获取附近交通工具反射的光信号，获取光信号之后，将光信号转化成电信号发送至第一信号处理模块13；

其中，第一信号处理模块13为安装车内部的系列单片机系统，车辆与车辆之间传送的信息包括前后车辆的重量信息、速度信息以及车距信息；用来计算车辆的危险系数，避免被后面突然失控的车辆或者前面突然减速的车辆撞击。

S2、第一信号处理模块13处理电信号，提取信号中包含的前后车辆的重量信息、速度信息以及车距信息；

S3、第一信号处理模块13结合车辆的本体的车重信息以及速度信息，计算车辆的本体的危险系数；并针对不同的计算结果做出不同的回应。

具体的，不同的危险系数的不同的处理方式，由以下步骤完成：

S30、判断信号接收装置是否接收到前方车辆的光信号；

S301、若未接受到信号，则判断车辆的本体安全；

在本实施例中，前方车辆和后方车辆是指的在同一路道上的车辆，不包括同一公路其他路段的车辆，GPS定位系统会提前锁定对比的路道的车辆并标记，在接收到了杂乱的信号的时候，只比对提前锁定的车辆。

当没有接收到前方车辆的光信息时，表明前方无车辆或者在一定距离内没有车辆，可以安心行驶。

S31、当信号接收装置接收到车辆的本体前方车辆处于匀速行驶时，判断车辆的本体安全；

当接收到前面车辆匀速行驶时，一般发生在高速公路上，匀速行驶说明车辆处于正常的行驶状态，判断车辆在安全状态。

S32、当信号接收装置接收到前方车辆突然减速时，通过物理学公式计算前方车速减速到0时，车辆的本体1的移动距离；

具体的，由于车辆的本体车辆1也在移动中，当前方车辆停下来车辆的本体1也没有到达前方车辆停止的位置时，证明车辆不会相撞；

S33、判断移动距离是否小于前方车距，若是，则判断车辆的本体安全；若否，判断车辆的本体为不安全，并执行S34；

S34、计算目前车辆的本体到前方车辆减速到0时的距离，根据物理学公式计算减速的加速度，为车主输出减速的语音提示。

输出的语音提示包括：缓慢减速、急速减速、变道三种提示，当判断加速度小于设定的阈值时，提示缓慢减速；当判断加速度大于设定的阈值时，提示急速减速；当判断车辆的本体刹车之后靠惯性仍然会撞击，提示变道；上述的提示尤其适用于某些大型卡车，由于卡车的体重较大，驾驶员比较难以判断车辆减速的时间，适用物理学公式，通过li-fi数据传输获取前方车辆的速度和重量，根据距离传感器获取前方车距，就可以计算车辆的本体车辆1刹车之后的移动距离是否会撞击前方车辆；能够减少很多的车辆事故。

优选的，包括：在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S35、当信号接收装置没有接收到后方车辆的光信号时，判断车辆的本体安全；

S36、当信号接收装置接收到车辆的本体后方车辆处于匀速行驶时，判断车辆的本体安全；

步骤S35与步骤S36与上述步骤S30和S31的判断过程相同。

S37、当信号接收装置接收到后方车辆突然加速时，持续接收后方车辆的加速时间；

S38、判断后方车辆速度未超过车辆的本体且停止加速，则判断车辆的本体安全；

S39、当判断后方车辆速度大于车辆的本体且未减速，判断车辆的本体不安全，判断车辆的本体不安全时，为车主输出加速的语音提示。

S39的判断与S34的判断过程类似，两者之间相互辅助，两辆车之间互相提示，后面的车辆减速，前方的车辆加速，可以有效的避免交通事故。

优选的，在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S300、GPS实时收集车辆的位置信息，当判断前方车辆或后方车辆在变道后加速或者减速时，判断车辆的本体为安全。

实施例二：

实施例一介绍了车辆之间的通信，判断车辆是否安全；本实施二介绍车辆与li-fi基站2以及li-fi基站2与总监控台3之间的通信过程。

S4、第一信号处理模块13获取车辆的本体信息并将车辆的本体信息发送至信号发送装置15，所述信号发送装置15将信息发送至路过的li-fi基站2；所述车辆的本体信息包括：车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹；

具体的车主信息包括驾驶员的驾照信息、之前开车的违纪信息，包括li-fi监视下的超速次数信息等；车辆信息包括车辆的使用时间、车辆的型号等等；

优选的，在所述步骤S4中：信号发送装置15第一次发送车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹至li-fi基站2后，第二次接收到li-fi基站2信号时，仅发送车辆速度和行驶轨迹，为了避免信息重复发送。

S5、li-fi基站2获取路过车辆的车辆的本体信息，通过第二信号处理模块20将光信号转化成电信号，发送至总监控台3；

S6、总监控台3接收车体信息，并将接收信息发送至第三信号处理模块，所述第三信号处理模块处理收到的车体信息，判断是否称重、超速、超载，并通过对车辆密度的计算对路况进行判断。

根据图4所示的流程图，

判断是否称重包括以下步骤：

S60、所述第三信号处理模块处理获取的车体信息，从中提取车载重量，若车体信息中存在车载重量，则判断车辆已经称重，若车体信息中不存在车载重量，则判断车辆没有经过称重；

S61、判断没有称重的车辆的行驶轨迹，判断距离该车辆附近的li-fi基站2，将提示称重的信息发送至最近的li-fi基站2；

S62、接收到提示信息的li-fi基站2持续接收未称重的车辆的li-fi信号，接收到信号之后将提示信息发送至该车辆的信号接收装置10，信号接收装置10将接收的信号发送至所述第一信号处理模块，所述第一信号处理模块处理信号之后语音提示车主前往下一路段称重；

S63、li-fi基站2将信息发送成功的信号通过第二信号处理模块发送至总监控台3。

通过上述步骤的判断，可以完成一个通讯过程，让投机不称重的车辆，尤其是重型车辆能够完成称重，减少对公路的损耗。

优选的，在所述步骤S6中，还包括：总监控台3判断车辆在所有轨迹中的速度，对于超速车辆通过li-fi基站2发出提示。

优选的，所述步骤S6中，判断密度还包括以下步骤：

S64、根据某路段的车辆行驶终点、车辆行驶速度以及车辆数目，判断下一路段的拥堵情况，并根据拥堵情况向车辆发出提示。

例如，周末时间去一个小的景点游玩，该景点被设置成数量车辆的形式终点，通过对不同条公路的检测，以及速度的计算，可以判断该景点在不同时间车辆的停放情况，在超出景区车辆停放的情况下，向驾驶员发送信息，提醒驾驶员去附近的地点停车。

通过该系统，还可以预算在固定时间后，不同路面的拥堵情况，对交通拥堵进行一定的预判，提醒驾驶员选择其他的路线进行驾驶。优选的，将密度判断的情况使用密度图输出至显示屏31.

实施例三：

根据图5所示的系统结构示意图，一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法的系统，包括车辆的本体，还包括：

信号接收装置10：信号接收装置10安装在车的前后灯处，所述的灯为LED灯管，可以安装一组或几组；用来接收最近的li-fi基站2的信号，以及接收来自附近交通工具反射的光信号，并将光信号转化成电信号传送到第一信号处理模块13；

GPS检测模块11：所述GPS检测模块安装在车身上，用来记录车辆的行驶轨迹，将轨迹数据发送至第一信号处理模块13；

重量检测模块12：设置在不同路段，用来检测车辆的重量，并将检测结果发送至第一信号模块；

车距检测模块14：设置于车头前部以及车头后部的距离检测传感器，检测与前方车辆和后方车辆的距离；

信号发送装置15：用来发送第一信号处理模块13内的数据，包括实时车速、位置、车重以及前后车距，将数据发送至最近的li-fi基站2；

li-fi基站2：用来接收路过的车辆的光信号，并将光信号转化成电信号发送到第二信号处理模块，信息处理结束之后，将处理信息发送至总监控台；

总监控台3：接收来自各个li-fi基站2的数据，并将数据通过第三信号处理模块30进行处理并输出至显示屏31。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1、信号接收装置获取附近交通工具反射的光信号，获取光信号之后，将光信号转化成电信号发送至第一信号处理模块；

S2、第一信号处理模块处理电信号，提取信号中包含的前后车辆的重量信息、速度信息以及车距信息；

S3、第一信号处理模块结合车辆的本体的车重信息以及速度信息，计算车辆的本体的危险系数；并针对不同的计算结果做出不同的回应；

S4、第一信号处理模块获取车辆的本体信息并将车辆的本体信息发送至信号发送装置，所述信号发送装置将信息发送至路过的li-fi基站；所述车辆的本体信息包括：车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹；

S5、li-fi基站获取路过车辆的本体信息，通过第二信号处理模块将光信号转化成电信号，发送至总监控台；

S6、总监控台接收车体信息，并将接收信息发送至第三信号处理模块，所述第三信号处理模块处理收到的车体信息，判断是否称重、超速、超载，并通过对车辆密度的计算对路况进行判断；

在所述步骤S6中，判断是否称重包括以下步骤：

S60、所述第三信号处理模块处理获取的车体信息，从中提取车载重量，若车体信息中存在车载重量，则判断车辆已经称重，若车体信息中不存在车载重量，则判断车辆没有经过称重；

S61、判断没有称重的车辆的行驶轨迹，判断距离该车辆附近的li-fi基站，将提示称重的信息发送至最近的li-fi基站；

S62、接收到提示信息的li-fi基站持续接收未称重的车辆的li-fi信号，接收到信号之后将提示信息发送至该车辆的信号接收装置，信号接收装置将接收的信号发送至所述第一信号处理模块，所述第一信号处理模块处理信号之后语音提示车主前往下一路段称重；

S63、li-fi基站将信息发送成功的信号通过第二信号处理模块发送至总监控台；

在所述步骤S6中，还包括：总监控台判断车辆在所有轨迹中的速度，对于超速车辆通过li-fi基站发出提示；

所述步骤S6中，判断密度还包括以下步骤：

S64、根据某路段的车辆行驶终点、车辆行驶速度以及车辆数目，判断下一路段的拥堵情况，并根据拥堵情况向车辆发出提示。

2.根据权利要求1所述的一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，其特征在于，在所述步骤S1中，获取的光信号内容包括前后车辆的行驶速度、车辆重量信息以及车距信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S30、当信号接收装置没有接收到前方车辆的光信号时，判断车辆的本体安全；

S31、当信号接收装置接收到车辆的本体前方车辆处于匀速行驶时，判断车辆的本体安全；

S32、当信号接收装置接收到前方车辆突然减速时，通过物理学公式计算前方车速减速到0时，车辆的本体的移动距离；

S33、判断移动距离是否小于前方车距，若是，则判断车辆的本体安全；若否，判断车辆的本体为不安全，并执行S34；

S34、计算目前车辆的本体到前方车辆减速到0时的距离，根据物理学公式计算减速的加速度，为车主输出减速的语音提示。

4.根据权利要求1所述的一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，其特征在于，包括：在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S35、当信号接收装置没有接收到后方车辆的光信号时，判断车辆的本体安全；

S36、当信号接收装置接收到车辆的本体后方车辆处于匀速行驶时，判断车辆的本体安全；

S37、当信号接收装置接收到后方车辆突然加速时，持续接收后方车辆的加速时间，S38、判断后方车辆速度未超过车辆的本体且停止加速，则判断车辆的本体安全；

S39、当判断后方车辆速度大于车辆的本体且未减速，判断车辆的本体不安全，判断车辆的本体不安全时，为车主输出加速的语音提示。

5.根据权利要求1所述的一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包含以下步骤：

S300、GPS实时收集车辆的位置信息，当判断前方车辆或后方车辆在变道后加速或者减速时，判断车辆的本体为安全。

6.根据权利要求1所述的一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法，其特征在于，在所述步骤S4中，具体的：信号发送装置第一次发送车主信息、车辆信息、车载重量、行驶速度、行驶终点以及行驶轨迹至li-fi基站后，第二次接收到li-fi基站信号时，仅发送车辆速度和行驶轨迹。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于li-fi通信技术的车辆监控方法的系统，包括车辆的本体，其特征在于，包括：

信号接收装置：信号接收装置安装在车的前后灯处，用来接收最近的li-fi基站的信号，以及接收来自附近交通工具反射的光信号，并将光信号转化成电信号传送到第一信号处理模块；

GPS检测模块：所述GPS检测模块安装在车身上，用来记录车辆的行驶轨迹，将轨迹数据发送至第一信号处理模块；

重量检测模块：设置在不同路段，用来检测车辆的重量，并将检测结果发送至第一信号处理模块；

车距检测模块：设置于车头前部以及车头后部的距离检测传感器，检测与前方车辆和后方车辆的距离；

信号发送装置：用来发送第一信号处理模块内的数据，包括实时车速、位置、车重以及前后车距，将数据发送至最近的li-fi基站；

li-fi基站：用来接收路过的车辆的光信号，并将光信号转化成电信号发送到第二信号处理模块，信息处理结束之后，将处理信息发送至总监控台；

总监控台：接收来自各个li-fi基站的数据，并将数据通过第三信号处理模块进行处理并输出至显示器。

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