CN112193186A - 一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统、设备和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统、设备和车辆，解决现有技术中在车辆训练考核获取车辆灯光状态时，需要采用破线的方式接入车辆电控系统的技术问题。本发明的采集系统包括前端采集模块和后端处理模块。其中，前端采集模块：用于利用光电效应通过非接触的方式采集车辆灯光状态，并将车辆灯光状态由光信号转换为电信号；后端处理模块：用于接收前端采集模块产生的电信号，并将电信号转化为车辆训练考核系统可以接收的数字信号。本发明采用非接触的方式获取车辆灯光状态，为驾驶人员的操作水平及正确性进行评估，保证了车辆电气系统的完整性，避免了相关安全事故的发生。

Description

一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统、设备和车辆
技术领域
本发明涉及驾驶训练考核技术领域，具体涉及一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统、设备和车辆。
背景技术
在传统的民用驾驶训练考核系统中，均需要获取车辆的状态数据，从而为驾驶人员的操作水平及正确性进行评估，当前各系统在没有总线数据的车辆上均采用了破线接入电气线直接连接的方式，获取车辆灯光的工作状态。车辆一般有较多的灯光，从而导致车辆多处电气电缆破损。采用破线接入的方式将使外部采集系统与原车电控系统产生直接关联，车辆训练考核系统的设计厂商与车辆厂商并非同一厂家，所以车辆训练考核系统厂家无法获得完整的电气原理图，因此将导致原车电路的改变，从而存在破环原车电气系统，可能会导致设备损坏，严重的将导致车辆发生安全事故，并且这种安全事故的责任也是难以划分与识别的。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统、设备、车辆，采用非接触的方式获取车辆灯光状态，为驾驶人员的操作水平及正确性进行评估，保证了车辆电气系统的完整性，避免了相关安全事故的发生。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，包括：
前端采集模块：用于利用光电效应通过非接触的方式采集车辆灯光状态，并将车辆灯光状态由光信号转换为电信号；
后端处理模块：用于接收前端采集模块产生的电信号，并将电信号转化为车辆训练考核系统可以接收的数字信号。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述前端采集模块包括光传导模块和光敏传感器；
所述光传导模块，用于实时采集车辆灯光状态，并对车辆灯光状态进行传导；
所述光敏传感器，用于接收光传导模块传导的光信号，将光信号转化为模拟信号。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述光传导模块包括导光光纤和灯光收集罩，导光光纤包括收集端和接收端，所述导光光纤的收集端与灯光收集罩一端连接，灯光收集罩另一端固定在车辆灯罩上；导光光纤的接收端与光敏传感器连接。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述光敏传感器包括光敏元件，所述光敏元件为光敏二级管。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述后端处理模块包括采集模块、微处理器和CAN总线通讯模块，采集模块和CAN总线通讯模块分别与微处理器连接；
所述采集模块，用于采集光敏传感器产生的模拟信号；
所述微处理器，用于将模拟信号转化为数字信号，并转送包含车辆灯光状态的数字信号数据；
所述CAN总线通讯模块，用于将包含车辆灯光状态的数字信号数据发送至车辆CAN总线网络中供车辆训练考核系统使用。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述采集模块包括开关量采集电路，开关量采集电路包括型号为ADS7828的开关量采集处理芯片。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述微处理器包括型号为STM32F429IGT6的单片机。
进一步的，本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其中，所述CAN总线通讯模块包括CAN总线接口电路，CAN总线接口电路包括型号为TD5(3)01MCAN的CAN隔离收发芯片。
本发明还提供了一种非接触式车辆灯光采集设备，所述设备包括上述车辆灯光状态采集系统。
本发明还提供了一种驾驶训练考核车辆，所述车辆包括上述非接触式车辆灯光采集设备。
本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统、设备和车辆与现有技术相比，具有以下优点：本发明改变了以往获取车辆灯光状态采用的采集线直接连接车辆灯具驱动电源线的方式，采用非接触的防止获取车辆灯光状态，实现了从接触获取车辆灯光状态到非接触获取车辆灯光状态的转变，保证了车辆电气系统的完整性，为驾驶人员的操作水平及正确性进行评估，避免了因车辆电气系统遭到破坏后相关安全事故的发生；不对车辆灯具外观进行大面积的遮挡，能够极大地改善车辆外观，同时有利于外部人员对车辆灯光的识别，保证行驶安全；将获取的车辆灯光状态进行转化，直接对接车辆训练考核系统，减少了系统的IO投入。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种系统及其控制方法作进一步详细说明：
附图说明
图1为本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统的框架图；
图2为本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统的结构示意图；
图3为本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统中开关量采集电路的电路结构示意图；
图4为本发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统中CAN总线接口电路的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示本，发明一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统的具体实施方式，包括：
前端采集模块100：用于利用光电效应通过非接触的方式采集车辆灯光状态，并将车辆灯光状态由光信号转换为电信号；
具体地，在实际应用中前端采集模块100可以安装在需要采集车辆灯光状态的灯具附近，根据车辆有无灯光照射确定车辆灯光的开闭状态，并将有无灯光照射的这两种灯光状态的光信号经能产生光电效应的元件转化为电信号，为对接车辆训练考核系统做好前期准备。
后端处理模块200：用于接收前端采集模块100产生的电信号，并将电信号转化为车辆训练考核系统300可以接收的数字信号。
具体地，前端采集模块100已将车辆灯光状态转换为电信号，通过对电信号的接收，可以采用DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)系统板、SoC(system on a chip)系统板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小系统处理、转化生成可以直接对接车辆训练考核系统300的数据。
在本实施例中，改变了以往获取车辆灯光状态采用的采集线直接破线连接车辆电气系统方式，采用非接触的方式获取车辆灯光状态，实现了从接触获取车辆灯光状态到非接触获取车辆灯光状态的转变，保证了车辆电气系统的完整性，避免了因车辆电气系统遭到破坏后相关安全事故的发生；将获取的车辆灯光状态进行转化，直接对接车辆训练考核系统，减少了系统的IO投入。
作为优化方案，如图1并结合图2所示，在本具体实施方式中前端采集模块100包括光传导模块110和光敏传感器120；
其中，光传导模块110，用于实时采集车辆灯光状态，并对车辆灯光状态进行传导；光传导模块110中包含光收集部件和光传导部件，光收集部件用于收集光远，光传导部件采用导光性能好的材料制作，用于传导光源。
在本实施例中光收集部件优选用灯光收集罩112，灯光收集罩112可以优选用喇叭口形式，在喇叭口内部涂抹反光材料，其收集的光源更加集中，减少光源散失；光传导部件优选用导光光纤111，导光光纤111可以封装在塑料护套中，光在导光光纤111中的传导损耗也比电在电线传导的损耗低得多，使得导光光纤111可以用作长距离的信息传递，因此导光光纤111能够随意弯曲而不至于断裂，可以在车辆内部按需布置。其中导光光纤111包括收集端和接收端，导光光纤111的收集端与灯光收集罩112一端连接，灯光收集罩112的另一端固定在车辆灯罩400上，实时获取车辆灯光；导光光纤111的接收端与光敏传感器120连接。
其中，光敏传感器120用于接收光传导模块110传导的光信号，将光信号转化为模拟信号。光敏传感器120为光敏元件，在本实施例中光敏元件优选为光敏二级管121，其成本低，安装方便，动作灵敏，可以根据导光光纤111传递的光源实时动作，利用光敏二级管121的单向导电性在其导通或者截止时产生模拟信号。
在本实施例中，可以按照实际需要对车辆灯光状态进行获取及传导，将车辆灯光状态信号转化为电信号，可以根据车辆内部情况随意走线布置，选用导光光纤和光敏二级光作为光传导模块的主要部件，其也能降低制作成本，并且容易制备。
在上述实施例的基础上，作为优化方案，如图1并结合图2所示，本具体实施方式中后端处理模块200包括采集模块210、微处理器220和CAN总线通讯模块230，采集模块210和CAN总线通讯模块230分别与微处理器220连接。
其中，采集模块210用于采集光敏传感器120产生的模拟信号。在本实施例中采集模块210包括开关量采集电路211，开关量采集电路211优选用型号为ADS7828的开关量采集处理芯片，如图3所示，开关量采集处理芯片包括八通道采样模拟器，能同时满足采集来自多个不同位置车辆灯光的状态的需求，实现多点位测量，获取的车辆灯光状态更全面。开光量采集电路211可以根据光敏二级的导通状态或截止状态采集到低电平信号或高电平信号。
微处理器220用于将模拟信号转化为数字信号，并转送包含车辆灯光状态的数字信号数据；在本实施例中微处理器220优选用型号为STM32F429IGT6的单片机221，其采用最新的180MHz的ARM Cortex-M4处理器内核，可取代当前的基于微控制器和中低端独立数字信号处理器的双片解决方案，将两者整合成一个基于标准内核的数字信号控制器，微控制器与数字信号处理器整合提高了能效，可将开关量采集电路采集到的电平信号进行高效数字化处理。
CAN总线通讯模块230，用于将包含车辆灯光状态的数字信号数据发送至车辆CAN总线网络中供车辆训练考核系统300使用。在本实施例中CAN总线通讯模块230包括CAN总线接口电路231，如图4所示，CAN总线接口电路231优选用型号为TD5(3)01MCAN的CAN隔离收发芯片。CAN总线接口电路231可以直接对接车辆CAN总选网络，将微处理器处理后的数据传送至车辆CAN总线网络中，供车辆训练考核系统300使用。
在本实施例中，可以对车辆多个灯具的灯光状态同时采集，实现对车辆所有灯光状态的实时采集，对采集的电信号进行高效数字处理，通过CAN总线接口电路与车辆CAN总线网络高效对接至车辆训练考核系统，减少了系统的输入输出投入，减少了系统运算时间，实现了对车辆灯光状态实时高效无延时的展现在监考者面前，为判断驾驶人员的操作正确性提供依据。
本发明的工作原理为：灯光收集罩112收集灯光后，通过导光光纤111将光传递到光敏二极管121上；当有光照射时，光敏二极管121导通，开关量采集电路211采集到低电平；当无光照射时，光敏二极管121截至，开关量采集电路211采集到高电平；电平信号经过单片机221进行数字化处理，并通过CAN总线接口电路231发送到车辆CAN总线网络上，由驾驶训练考核系统300接收，从而实现车辆灯光状态识别，为判断驾驶人员的操作正确性提供依据。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种非接触式车辆灯光采集设备，该设备包括上述实施例所述的车辆灯光状态采集系统。
在实际应用时，可以将光敏二级管121，开关量采集电路211，微处理器221，CAN总线结构电路231集成与一壳体内，在壳体上预留与导光光纤111以及车辆CAN总线网络连接的连接插座，方便导光光纤111和车辆CAN总线网络通过插接件进行连接；在壳体底部可以设置磁性底座，也可以设置安装孔，实现固定安装；导光光纤111可按实际需求在车辆内部完成布设，将灯光收集罩112通过在灯具附近打孔的方式安装固定。
在本实施例中，非接触式车辆灯光采集设备独立存在，撬装化、体积小、安装方便，可以根据驾驶训练考核车辆的需求随时安装。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种驾驶训练考核车辆，车辆内安装有非接触式车辆灯光采集设备。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，包括：
前端采集模块：用于利用光电效应通过非接触的方式采集车辆灯光状态，并将车辆灯光状态由光信号转换为电信号；
后端处理模块：用于接收前端采集模块产生的电信号，并将电信号转化为车辆训练考核系统可以接收的数字信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述前端采集模块包括光传导模块和光敏传感器；
所述光传导模块，用于实时采集车辆灯光状态，并对车辆灯光状态进行传导；
所述光敏传感器，用于接收光传导模块传导的光信号，将光信号转化为模拟信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述光传导模块包括导光光纤和灯光收集罩，导光光纤包括收集端和接收端，所述导光光纤的收集端与灯光收集罩一端连接，灯光收集罩另一端固定在车辆灯罩上；导光光纤的接收端与光敏传感器连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述光敏传感器包括光敏元件，所述光敏元件为光敏二级管。
5.根据权利要求1所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述后端处理模块包括采集模块、微处理器和CAN总线通讯模块，采集模块和CAN总线通讯模块分别与微处理器连接；
所述采集模块，用于采集光敏传感器产生的模拟信号；
所述微处理器，用于将模拟信号转化为数字信号，并转送包含车辆灯光状态的数字信号数据；
所述CAN总线通讯模块，用于将包含车辆灯光状态的数字信号数据发送至车辆CAN总线网络中供车辆训练考核系统使用。
6.根据权利要求5所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述采集模块包括开关量采集电路，开关量采集电路包括型号为ADS7828的开关量采集处理芯片。
7.根据权利要求5所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述微处理器包括型号为STM32F429IGT6的单片机。
8.根据权利要求5所述的一种基于光电效应的车辆灯光状态采集系统，其特征在于，所述CAN总线通讯模块包括CAN总线接口电路，CAN总线接口电路包括型号为TD5(3)01MCAN的CAN隔离收发芯片。
9.一种非接触式车辆灯光采集设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1-8任一项所述的车辆灯光状态采集系统。
10.一种驾驶训练考核车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求9所述的非接触式车辆灯光采集设备。
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