CN108702429B - 车辆内通信装置及方法 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例的相机装置，包括：相机模块，用于生成输入图像；和收发电路单元，用于编码及调制所述输入图像，从而提供电性和/或磁性的第一信号。此外，该装置包括：天线，被安装在所述车辆的金属车体中，在所述金属车体中形成电磁场，并将从所述收发电路单元接收的所述第一信号载入所述电磁场进行传播。

Description

车辆内通信装置及方法
技术领域
本发明涉及一种通信装置及方法，特别是，涉及一种从车辆的一侧向另一侧传送并接收图像信号的装置。
背景技术
在车辆中，各种传感器和部件互相有线连接。为了提供电力和传送图像，后视相机或用于监视后视的黑匣子相机也被有线连接。
但是，该有线连接使售后市场中流通的后视监视黑匣子相机或后视相机的安装受到忌讳。由于有线连接，使相机的安装较困难，费用较高。可能需要穿透车的钢板，使车辆受到损伤，不使用且移除时会遗留痕迹。
为了代替这种有线连接，提出了试图使用以射频(Radio Frequency)方式来无线传送图像的内容，以下的专利文献为一部分例示。
韩国注册专利公报10-1334391号(公开日为2013年11月29日)中提出了装载无线通信模块来无线传送图像的多信道车辆黑匣子。
美国公开专利公报US 2011/0013020(公开日为2011年1月20日)提出了无线传送车辆后视相机图像的通信网络。
发明内容
技术方案
根据一个侧面，提供一种安装在车辆中的相机装置，所述相机装置包括：相机模块，用于生成输入图像；收发电路单元，用于编码及调制所述输入图像，从而提供第一信号；和天线，被安装在所述车辆的金属车体中，在所述金属车体中形成电磁场，并将从所述收发电路单元接收的所述第一信号载入所述电磁场进行传播。
根据一个实施例，所述天线包括：第一层，由电导性物质构成，具有面向所述车体的至少一个开口单元；第二层，由电导性物质构成，相邻于所述第一层；和第三层，由诱电物质构成，配置在所述第一层和所述第二层之间，与所述车体电磁波交换，将所述第一信号载入所述电磁场。
作为示例，所述第一层可包括具有三乘三排列的九个开口单元，但并不局限于此。
根据一个实施例，所述天线单元，从通过所述车体被传达的电磁波中接收电力，从而提供至所述收发电路，且所述收发电路通过转换器将电力提供至所述相机模块。
根据一个实施例，所述第一层和所述第二层中的至少一个具有铜材质。此外，所述第三层可具有碳素纤维、丙烯酸、以及聚碳酸酯中至少一个材质。
根据另一个侧面，提供一种从安装在车辆中的相机接收图像的图像处理装置，所述图像处理装置包括：天线，被安装在所述车辆的金属车体的第一位置中，且当所述车辆的金属车体的第二位置中安装的相机侧天线在所述金属车体中形成电磁场并将对应与所述图像的第一信号载入所述电磁场进行传播时，接收所述第一信号；和收发电路单元，用于调制及解码所述第一信号，从而提供至所述图像。
根据一个实施例，所述天线包括：第一层，由电导性物质构成，具有面向所述车体的至少一个开口单元；第二层，由电导性物质构成，相邻于所述第一层；和第三层，由诱电物质构成，配置在所述第一层和所述第二层之间，与所述车体电磁波交换，接收所述第一信号。
根据一个实施例，所述第一层和所述第二层中的至少一个具有铜材质。此外，所述第三层可具有碳素纤维、丙烯酸、以及聚碳酸酯中至少一个材质。
根据一个实施例，当所述车辆的电池和/或车辆的电源中供应的电压被转换及传达时，所述收发电路单元将所述电力传达至所述天线，且所述天线在所述金属车体中形成电磁场，并将所述电力传播至所述相机侧天线。
附图说明
图1是根据一个实施例，说明图像通过金属车体被传送的原理的概要图。
图2是根据一个实施例的天线单元与收发电路单元的示图。
图3是根据一个实施例的天线单元的平面图。
图4是根据一个实施例的天线单元的侧面图。
图5是根据一个实施例的整个系统结构的示例性框图。
图6是根据一个实施例，相机装置被安装在车辆中的示图。
图7是根据一个实施例，相机装置被安装在车辆中的侧面示图。
图8是根据一个实施例，大型车辆中安装有相机装置的示图。
图9是根据一个实施例，传送的图像被显示的示图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施例进行详细地说明。但是，权利范围并不局限于或受限制于这些实施例。各附图中示出的相同参照符号表示相同的部件。
以下说明中使用的用语在相关的技术领域中为一般且普遍被选择的，但是根据技术的发展和/或变化、惯例、技术人员的喜好等可以是不同的用语。因此，以下说明中使用的用语并不被用来限制本技术思想，应被理解为用于说明实施例的示例性用语。
此外，在特殊的情况下，申请人可能任意使用选定的用语，在这种情况下，相关的说明部分中将对表示的意思进行详细地说明。因此，以下说明中使用的用语不是单纯的用语的名称，该用语所表示的意思应根据说明书的整体内容来理解。
通信系统的结构
根据实施例的通信系统包括：用于传送图像的相机装置，和用于接收及处理所述图像的图像处理装置。现有的相机装置中，作为图像处理装置传送图像数据的过程是通过有线通信或射频方式的无线通信等被完成。但是根据实施例，是通过将车辆的车体作为通信媒体的金属体通信(或磁场通信)，从而将图像数据从相机装置传送至图像处理装置。进一步，图像处理装置一侧将车辆的供应电力提供至相机装置一侧，从而可传达相机装置的运作电力。
根据一个实施例的相机装置可以是多信道车辆用黑匣子的后视相机。但是其仅为示例性应用中的一个，也可以是其他形态的制品。例如，可以是最近汽车制造公司之间选择设计提供的用于构成全方位可视(omni-view)或全方位版本相机系统的前视相机、后视相机、左视或右视相机等中的一个。如上所述，根据一个实施例的相机装置与现有方式中使用另外的排线(wire)传送图像不同，在金属的车体自身内通过电磁场诱导方式来传送图像。
根据一个实施例的相机装置，包括：相机模块，用于生成输入图像的；和收发电路单元，用于编码及调制所述输入图像，从而提供第一信号(电性和/或磁性信号，以下相同)。此外，装置包括天线，被安装在所述车辆的金属车体中，在所述金属车体中形成电磁场，并将从所述收发电路单元接收的所述第一信号载入所述电磁场进行传播。天线的结构将参照图3至图4进行详细地说明。
根据一个实施例，图像处理装置接收所述相机装置利用金属体通信通过车体发送的图像，从而进行处理。图像处理装置包括安装在所述车辆的金属车体的第一位置中的天线。当安装在所述车辆金属车体的第二位置中的所述相机装置侧的天线在所述金属车体中形成电磁场，并将对应于所述图像的第一信号载入所述电磁场进行传播时，该天线接收第一信号。
在此，先参照图1对通过金属车体传送图像的原理进行说明。图1是根据一个实施例，说明图像通过金属车体被传送的原理的概要图。在图示的示例中，金属媒质101可以是示例性的车体钢板或框架构造。在此分别对金属媒质101为磁性体和半磁性体的情况进行说明。
金属媒质为磁性体的情况
第一天线110的电导性层使诱电体层中形成电磁场。由此，经该电磁场，在作为电波媒体的金属媒质101形成磁场显性(dominant)的电磁场。生成的电磁场中电场E1通过天线110的开口面，往金属媒质101直角方向地传播开。传播的电场E1在金属媒质101内形成磁场显性的电磁场B。
由此，经可逆性理论以类似的结构和原理，接收单元侧的第二天线120从金属媒质101内形成的电磁场接收能量。该过程通过磁场显性的电磁场B的变化，通过天线120的开口面从诱电层传达至电场显性的电磁场E2。
该金属体通信中由于磁场显性，因此就算金属媒质101的形态和大小变化，阻抗的变化也较小。磁瓦，金属媒质101的透磁率比空气(air)大，因此电波传达效率比空中传播的通信系统更优秀。
例如，钢铁的透磁率约为2000，纯铁约为4000-5000，其与空气的透磁率相比，分别约2000倍，约4000-5000倍大。其表示，磁性体内磁场的电波比空气可更强地进行传播，并且比空气中的电波可更远地进行传播。因此，与穿过空气中的磁场通信相比，通过作为磁性体的金属媒质101进行通信时距离可更远。为了形成磁场显性的电磁场，需设计共振单元和电路单元，使共振单元和电路单元中一定大小的磁场被形成在金属体内部。
此外，当为透磁率较高的金属媒质时，电波效率增加，根据运作频率的波长大小，传达距离有所不同。由于金属媒质101中形成的电磁场，也可通过与金属媒质101离开一定距离的共振器来传达能量。由于金属媒质101中形成的电磁场为磁场显性，因此，电场从金属媒质101被放射，从而运作频率中共振的天线在一定距离内可从金属媒质101接收到能量。
天线110或120的诱电层的诱电体可使共振单元的厚度和大小小型化，并传达充分的能量在金属媒质101中形成磁场显性的电磁场B。
金属媒质为常磁性体、半磁性体的情况
电导性层侧供应的电流在金属媒质101中形成电场显性的电磁场E1。在这种情况下，从开口面放射的电场不能在金属媒质101内形成磁场显性的电磁场B。这是由于常磁性体和半磁性体的透磁率与空气相似的原因。因此，常磁性体或半磁性体的金属媒质101在类似强磁性体情况下的空气中，磁场的电波不会进一步加强，因此具有相似大小的电波。也就是说，在空气中或金属内部传播的距离相似。
作为强磁性体的纯铁，透磁率为4000～5000，但作为常磁性体的铝或作为半磁性体的银的透磁率约为1.0，金属体内部的磁场的电波强度不同。因此，在这种情况下，天线的电导性层中，通过与金属媒质101接触的层被诱导至金属媒质101的电流，信号被传播至接收器中。
天线部件的结构
图2是根据一个实施例的天线单元210与收发电路单元220的示图。天线210在示出的示例中包括：第一层，具有开口面，面向金属媒质由电导性物质构成；第二层，配置在第一层的对面，由电导性物质构成；第三层，配置在所述第一层和所述第二层之间，由诱电物质构成。
一同参照图3。图3是根据一个实施例的天线单元300的平面图。作为示例，所述第一层或第二层可包括具有三乘三排列的九个开口单元310，且并不局限于此。但是，开口面的个数根据应用，以及通信环境可不同地被决定。因此，第一层和第二层可具有一个或多个开口面，但根据情况也可以不具备开口面。开口面的形态可以是圆形或多角形，且大小可根据是否能传达充分的能量使金属媒质中形成磁场显性的电磁场被决定。
各层的厚度可考虑波长和透入深度(skin depth)是否能传达充分的能量使金属媒质中形成磁场显性的电磁场被决定。第一层或第二层中电特征不同的其他层可添加在第三层的相反方向。例如，第一层的上面添加其他诱电层，从而可诱导更强的电磁场形成。在又另一个示例中，将不导体添加在第一层的上面，从而可防止与金属的电连接。
作为第一层和第二层的中间层的第三层可由诱电层或不导层构成。例如，第三层可包含碳素纤维、丙烯酸、以及聚碳酸酯中至少一个材质，且并不局限于此。但是，也可包含油漆(涂料)、纸、高分子树脂薄膜等其他材质。此外，第三层可包含特征不同的多个层，多个诱电体或不导体。在图4中示出两个以上的诱电体层的示例性天线结构。图4时示出根据又一实施例的天线单元的侧面图。在图示的示例中，类似铜的电导性层410,430,450之间配置有诱电体层420和440。该诱电层的个数，该厚度等可根据应用或通信环境被改变，且具体的条件可根据是否能传达充分的能量使金属媒质中形成磁场显性的电磁场被决定。
以上，对导波管天线的示例进行了说明，但在金属体内设计用于形成磁场支配的电磁场的共振单元结构时，可以是其他天线形态。例如，可使用贴片天线，角状天线等。
附加的磁场诱导示例
此外，金属媒质101中预先安装强磁性体，从而可在金属体中诱导较强的磁场。例如，第一层上安装诱电体或不导体，且其上安装强磁性体。此外，可将其放置在金属媒质上。
由此安装的强磁性体形成较强的磁场，且其使磁场被维持在金属媒质中，与直接在金属体内维持磁场相比，可形成更强的磁场。当安装的强磁性体为具有100,000～200,000程度透磁率的精制铁或高导磁率合金时，可在金属体中形成更强的磁场。在另一实施例中，也可以在强磁性体配置线圈，使强磁性体内发生磁场，同时将其安装在金属体中。
收发电路单元
再次参照图2，收发电路单元220是将从作为共振单元的天线210中收发的信号转换成具意义的信号的电路装置。可分为用于发送的电路和用于接收的电路。收发电路单元包括用于驱动电路或将充分的功率提供给共振单元的电力供应电路，并可包括用于其的电池。发送电路虽然与一般无线通信的发送系统的结构相似，但可能附加地需要使共振单元可放射充分的电力的电路。例如，可能需要功率放大器(Power amp.)、自动增益控制器AGC(automatic gain controller)等。接收单元则具有与一般无线通信系统的接收单元相似的结构。
使用频率
为了通信被使用的频率并不受到特别的限制，但根据传送的数据特征，通信环境等，可选择最佳的频率。对于一些频率，有关天线大小(图3示出的示例中天线单元300的一个边长)关系在以下的表中被示出。
【表1】
150mm 100mm 60mm
频率f(HZ) 25000000 25000000 25000000
光的速度C(m/s) 300000000 300000000 300000000
波长λ(m) 12 12 12
管内波长λg(m) 7.236 7.500 7.500
半径(λgmm) 4.146 2.667 1.600
侧空隙(λgmm) 1.382 0.933 0.800
中间空隙(λgmn) 2.764 1.733 0.800
铜T(λgmm) 0.041 0.040 0.040
非传导性T(λgmm) 0.138 0.133 0.267
操作功率
虽然不是图像通信，也可针对音频通信(无线机)在27MHz的频带中进行收发功率测试。该测试的环境可如下：
待机功率：1.794W(与天线大小无关)
发送电力
-天线大小150mm x 150mm:22.08W
-天线大小100mm x 100mm:21.39W
-天线大小60mm x 60mm:10.35W
接收电力
-天线大小150mm x 150mm:2.76W
-天线大小100mm x 100mm:3.45W
-天线大小60mm x 60mm:6.21W
在该测试中，通过无线机电路以测试机检测的电击电压为13.8V，发送天线和接收天线之间的距离约为1米左右。
该情况下检测的电流如下被示出。
【表2】
Figure BDA0001387310780000081
检测的电流根据音频信号级别被改变，且检测的电流值为平均值。
电力的传送
根据一个实施例，不仅是数据通信，还可进行电力的收发。由于与发送信号相似地来发送电力，因此也可称为送电机或收电机。送电机的送电电路可将电力功率输出口(power outlet)的直流电转换成模拟或射频信号，并通过送电共振单元(类似信号传送中的天线，以下相同)来传送转换的电力。
收电机的收电电路单元(类似信号接收中的天线，以下相同)将通过送电机的送电共振单元放射的模拟或射频信号经接收机的接收共振单元接收，将接收的模拟或射频信号在接收电路中转换成直流电，将电力提供给需要的电路。需要时，可转换并提供附加所需的电源(DC-DC转换器)。此外，当收电机中有电池时，可将电池充电，电池充电的同时可将电力供应给需要的电路。
车辆用相机图像传送系统的示例
图5是根据一个实施例的整个系统结构的示例性框图。现有的相机装置中是通过图像处理装置传送图像数据，且供应功率的部件501被有线连接。如上所述，最近出现将图像数据以射频方式进行无线通信的示例，但在这种情况下，较难提供电力，结果需要电池充电或另外的功率输出口连接等。根据一个实施例，用于数据传送和供应功率的部件501，可实现将车辆的车体作为媒质的金属体通信和电力传送。
框图中示出的实施例中，现有黑匣子(或是后视相机)的一般结构中，用于执行通信和传送电力的部件501附近可附加地包含相机装置侧部件510和图像处理装置侧部件520。
相机装置侧部件510中可包括天线511和收发电路单元512，且图像处理装置侧部件520中可包括天线521和收发电路单元522。车辆的电池(或是车辆中生成的等车辆提供的电源)530中提供的电力经转换器和驱动单元从图像处理装置侧部件520传达至相机装置侧部件510。具体的电力传送过程如上所述。此外，相机装置侧部分510中，经转换器通过电池531传送至相机540。
相机拍摄的图像经图像信号处理单元ISP，通过编码器ENC550和调制解调器560重新传达至相机侧部件510。由此，图像数据从相机侧部件510传送至图像处理装置侧部件520，且该过程如上所述。传送至图像处理侧部件520的信号经调制解调器561和解码器DEC551被提供至显示器541中。
安装后的车辆
图6和图7是根据实施例，相机装置被安装在车辆600中的示例性视图，含有相机的结构物610可包括收发电路单元，并通过与汽车车顶的钢板接触安装的天线620以电磁场通信方式来交换信号和/或电力。用于金属体通信的天线720如图7所示，可安装在车辆的任意位置，并可安装在含有相机的结构件710附近。也可以是安装在示图中包含的结构件710附近。虽然没有在图中示出，但其他实施例中，结构件710和天线720也可以是一体成型。
进一步，虽然图6和图7示出相机模块和天线被安装在车辆外部，但其不受限制，也可安装在车辆内部的任意位置中。在这种情况下，车辆的门或过滤器等任意的车体金属媒质中被配置天线。如上所述，该形态的相机装置可提供多个优点。当车辆在出库时原本不包含在内的黑匣子或侧视/后视相机经售后市场被安装及运用时，需要将现有打通车辆或在内装材料空隙间放入线等多种问题。但是根据实施例，相机装置(一般安装在驾驶座附近)无须另外与图像处理装置有线连接。
此外，虽然仅说明了图像数据传送的示例，但超声波传感器、光量传感器、分道传感器、LiDAR、LADAR等最近车辆中安装的各类传感器以相同的方式将检测的数据传达至车辆的控制单元。最终，通过实施例和其变形，可较大地减少汽车内的排线。其可减少车辆的制造成本，由于重量减少，可期待燃料消耗减少的附加收益。
大型车辆的情况
进一步，根据一个实施例的相机装置可应用于公交车、卡车等大型车辆中。图8是根据一个实施例，相机装置被安装在大型车辆中的示图。卡车或公交车等大型车辆不能较好地监视后方或死角地带，从而发生危险事故的可能性较高。因此，虽然试图在该大型车辆中安装运作后视/侧视相机，但大型车辆的情况下，较难在相机部件至驾驶座附近进行排线。
因此，如上所述，安装利用车体820作为通信媒体进行磁场通信的相机装置810时，无须在驾驶座830另外排线便可进行通信。具体的结构在上面被说明，如图9所示，可将画面910提供给驾驶者。
以上，虽然通过限制性的附图进行了说明，但本领域的普通技术人员可将记载的实施形态进行修改变形。例如，说明的技术可通过与所说明的方法不同的顺序被进行，和/或说明的系统、结构、装置、电路等结构要素可通过与所说明的方法不同的形态被结合，或是通过其他构成要素或均等物代替或置换，并且可获得相同的效果。但其不应超出本发明的范围。因此，其他体现、其他实施例和与权利请求范围均等的示例均属于后述的权利请求范围内。

Claims (9)

1.一种安装在车辆中的相机装置，所述相机装置包括：
相机模块，用于生成输入图像；
收发电路单元，用于编码及调制所述输入图像，从而提供第一信号；和
天线，被安装在所述车辆的金属车体中，在所述金属车体中形成电磁场，并将从所述收发电路单元接收的所述第一信号载入所述电磁场进行传播，其中，所述天线包括：
第一层，由电导性物质构成，具有面向所述金属车体的至少一个开口单元；
第二层，由电导性物质构成，相邻于所述第一层；和
第三层，由诱电物质构成，配置在所述第一层和所述第二层之间，与所述车体交换电磁波，将所述第一信号载入所述电磁场，
其中，所述第一层和所述第二层被配置为在所述第三层上形成第一电磁场，所述第一电磁场在所述车辆的金属车体中进一步产生磁场显性的第二电磁场，从而所述第一信号载入所述第二电磁场。
2.根据权利要求1所述的相机装置，其中，所述第一层包括具有三乘三排列的九个开口单元。
3.根据权利要求1所述的相机装置，其中，所述天线，从通过所述车体被传达的电磁波中接收电力，从而提供至所述收发电路单元，且所述收发电路单元通过转换器将电力提供至所述相机模块。
4.根据权利要求1所述的相机装置，其中，所述第一层和所述第二层中的至少一个具有铜材质。
5.根据权利要求1所述的相机装置，其中，所述第三层具有碳素纤维、丙烯酸、以及聚碳酸酯中至少一个材质。
6.一种从安装在车辆中的相机接收图像的图像处理装置，所述图像处理装置包括：
天线，被安装在所述车辆的金属车体的第一位置中，且当所述车辆的金属车体的第二位置中安装的相机侧天线在所述金属车体中形成电磁场并将对应于所述图像的第一信号载入所述电磁场进行传播时，接收所述第一信号，
其中，所述天线包括：
第一层，由电导性物质构成，具有面向所述金属车体的至少一个开口单元；
第二层，由电导性物质构成，相邻于所述第一层；和
第三层，由诱电物质构成，配置在所述第一层和所述第二层之间，与所述金属车体交换电磁波，将所述第一信号载入所述电磁场，其中，所述第一层和所述第二层被配置为在所述第三层上形成第一电磁场，所述第一电磁场在所述车辆的金属车体中进一步产生磁场显性的第二电磁场，从而所述第一信号载入所述第二电磁场；和
收发电路单元，用于调制及解码所述第一信号，并提供所述第一信号作为所述图像。
7.根据权利要求6所述的图像处理装置，其中，所述第一层和所述第二层中的至少一个具有铜材质。
8.根据权利要求6所述的图像处理装置，其中，所述第三层具有碳素纤维、丙烯酸、以及聚碳酸酯中至少一个材质。
9.根据权利要求6所述的图像处理装置，其中，当所述车辆的电池或车辆的电源中供应的电力被转换及传达时，所述收发电路单元将所述电力传达至所述天线，且所述天线在所述金属车体中形成电磁场，并将所述电力传播至所述相机侧天线。
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