CN112769477A - 车用光信号传递接收系统及其实施方法 - Google Patents

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黄承光
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Abstract

本发明提供一种车用光信号传递接收系统及其实施方法，其主要系分别装设于一车辆中的前端与后端，可用于车辆之间的信号传递，本发明主要可通过一光源获取模组获取环境光源信息及具有深度信息的环境影像信息，再进一步通过信号检测模组识别环境光源信息中是否具有光源信号，而所接收的光源信号可经过光信号处理模组的解码形成光源信息进行读取，以取得往来车辆所要传达的信息，再者，自身车辆可通过光信号处理模组将欲进行发送的光信号信息经过编码后，通过光信号发射模组对外部往来车辆照射，藉此，通过上述光信号信息传递的方式，可有效达到车辆之间的信号传递的功效。

Description

车用光信号传递接收系统及其实施方法
技术领域
一种车用光信号传递接收系统及其实施方法，尤指一种基于光通讯架构与深度影像信息，在车辆之间传递信息的光信号传递接收系统及其实施方法。
背景技术
随着交通工具的普及，使得使用者可以随意的移动到任意目的地，而为能安全的到达目的地，越来越多厂商也开始致力于行车与交通安全，如为能提供行车时的安全防护，就有厂商提出了利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的车辆感测系统，习知技术的车辆感测方式是通过每一台车子与所搭载的GPS，进而得知道路上每一台车子的分布状况，接着，将路上所有车的分布状况发送给所有车辆，使得每一台车子都可以得知周遭车辆的相对距离与行驶速度，虽然通过GPS可以达到上述的目的，但GPS在使用上会有位置的误差，一般而言，GPS会有8～15公尺的定位误差，再者，GPS会受到遮蔽物(例如：高楼或山壁)的影响，使得车辆会有在该区段中是无法进行准确的定位，所以在该区段中的车子所收到的其他车辆分布状况并非与实际情况相符，这样一来会让驾驶者有误判周遭车辆的相对位置的问题；如中国台湾发明专利第I356011号案中述及了一种行车即时防撞警示系统及其方法，第I356011号案采用GPS定位的方式来判断周遭的车辆的相对位置，第I356011号案在通过广播的方式将车辆位置传送给其他车辆，这样的方式将受限于GPS造成的误差，而无法判断两车的正确相对关系，连带的也会造成过多封包竞争与碰撞的问题，另外，美国专利第US 7804423B2号案(Real Time Traffic Aide)也述及了即时防止车辆碰撞的系统与方法，在第US7804423B2号案中揭示了利用影像辨识等检测方式来判别四周的车辆，并利用无线传输的方式将各车辆的位置信息传送给其他车辆，而第US7804423B2号案是根据前述检测的方式取得四周车辆的位置，但由于紧急事故的发生可能让车子相对距离产生立即的变化，使得其他车辆无法立即的做出反应，进而造成后方来车也会有安全上的疑虑，并且，利用前述无线传输进行信息传递的方式，亦容易产生信号干扰的问题。
发明内容
有鉴于上述的问题，本申请人系依据多年来开发车辆间信息传递系统的经验，针对车辆行进间传递信息的方法及系统进行研究及分析，期能研发出解决上述问题的方法及系统；缘此，本申请的主要目的在于提供一种车辆之间不受地点及行进方向影响，可相互传递信息的车用光信号传递接收系统及其实施方法。
为达上述的目的，本发明车用光信号传递接收系统及其实施方法，其主要系分别装设于一车辆中的前端与后端，可用于车辆之间的信号传递，本发明主要可通过一光源获取模组获取环境光源信息及影像，再进一步通过信号检测模组识别环境光源信息中是否具有光源信号，而所接收的光源信号可经过光信号处理模组的解码形成光源信息进行读取，以取得往来车辆所要传达的信息，再者，自身车辆可通过光信号处理模组将欲进行发送的光信号信息经过编码后，通过光信号发射模组对外部往来车辆照射，藉此，通过上述光信号信息传递的方式，可有效达到车辆之间的信号传递的功效。
为使贵审查委员得以清楚了解本申请的目的、技术特征及其实施后的功效，兹以下列说明搭配图示进行说明，敬请参阅。
附图说明
图1为本发明的信息接收状态示意图；
图2为本发明的系统组成示意图；
图3为本发明的实施示意图(一)；
图4为本发明的实施示意图(二)；
图5为本发明的实施示意图(三)；
图6为本发明的实施示意图(四)；
图7为本发明的光源信号接收步骤示意图；
图8为本发明的光源信号发射步骤示意图；
图9为本发明的另一实施例(一)；
图10为本发明的另一实施例(二)。
具体实施方式
请参阅「图1」，图中所示为本发明的信息接收状态示意图，实施示意图(一)，请搭配参阅「图1」，如本图所示，承上所述，本发明光信号传递接收系统(10、10’)主要分别装设于一车辆11的前端与后端，并与车辆11内的一行车电脑主机111形成信息连结，而行车电脑主机111主要监控车辆11的车况，可即时得知目前车辆11 的车况，例如可检测引擎状况、胎压状况、以及其他电子零件是否正常运作等状况，常态下光信号传递接收系统(10、10’)可用以接收外部车辆所发送的光源信号A，所述的光源信号A包含有车辆的车况信息，当光信号传递接收系统(10、10’)接收到光源信号A时，即可通过光信号传递接收系统(10、10’)完成解码作业，以使车辆11 的驾驶者可得知发送该光源信号A的该车辆是否发生紧急事故，例如煞车故障等状况，使车辆11的驾驶者可做出立即的反应，有效提高整体行车安全性。
请参阅「图2」，图中所示为本发明的系统组成示意图，如图中所示的光信号传递接收系统10，其主要系具有一中央处理模组101，且所述的中央处理模组101分别与一资料库102、一光源获取模组103、一信号检测模组104、一光信号处理模组105以及一光信号发射模组 106形成信息连结，其中，中央处理模组101用以运行车用光信号传递接收系统，可驱动上述各模组的作动，并具备逻辑运算、暂存运算结果、保存执行指令位置等功能，且其可例如为一中央处理器(CPU)；资料库102系预存有数笔车况信息C，所述的车况信息C主要为代表目前车况的信息，例如车胎胎压不足、煞车故障或是其他车辆状况信息；光源获取模组103，可获取一具有深度信息的环境影像信息及接收设置环境中所有的环境光源信息，并将环境光源信息转变为电子信号，其可以为一光学传感器(Optical Sensors)，例如，光电二级管传感器(Photodiode Sensors)、热电堆光学传感器(Thermopile Sensors) 或热释电光学传感器(Pyroelectric Sensors)等光学传感器，亦可为感光耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)、互补式金属氧化物半导体主动像素传感器(CMOS Active pixelsensor)或一深度摄影机(Depth Camera)的其中一种；信号检测模组104，可接收到环境光源信息的电子信息，通过分析各笔电子信息的电性特征，识别出带有光源信息的光源信号，以排除环境中其他光源，避免光信号传递接收系统10 接收其他光源而作出错误判断及降低处理负担，并且信号检测模组 104识别出光源信号后，可进一步产生及更新一信号源追踪清单，所述的信号源追踪清单为数位信息，且信号检测模组103可将识别出的光源信号建立于信号源追踪清单，其中，信号源追踪清单可包含信号源的一信号源识别码，所述的信号源识别码用以标记信号源追踪清单中所列入的车辆；光信号处理模组105，通过例如振幅偏移调变 (Amplitude Shift Keying Modulation,ASK)、相位偏移调变(Phase ShiftKeying Modulation,PSK)或频率偏移调变(Frequency Shift Keying Modulation,FSK)达成编码及解码作业，而进行编码作业时，系将信号调变到某一频率上，再传递给光信号发射模组106；光信号发射模组106，可供发射一光源信号，其可例如为发光二极体模组、雷射光源模组、萤光灯模组或电致发光模组等发光模组，并不以前述发光模组为限，但凡可做为发光源者皆可以实施，不以此为限。
请参阅「图3」，图中所示为本发明的实施示意图(一)，请搭配参阅「图2」，如图中所示的车辆11，其常态下行驶在道路时，车辆11可通过光源获取模组103获取具有深度信息的环境影像信息及接收设置环境中所有的环境光源信息，再经由信号检测模组104进行光源信号A的辨识，并通过光源获取模组103进行光源信号A发射源的追踪，如本图所示的车辆12、13，其为已经被追踪的光源信号A 发射源，并列入信号源追踪清单，使车辆11可持续接收车辆12、13 所发射的光源信号A，以即时掌握车辆12、13的车况；再请搭配参阅「图4」，图中所示为本发明的实施示意图(二)，如本图所示的车辆14，承上所述，光源获取模组103每隔一段时间即检测可能的光源信号A发射源，当光源获取模组103发现新的车辆(如本图所示的车辆14)，会将其列入信号源追踪清单开始追踪，经过一段时间后，原本追踪的车辆12已经离开光源获取模组103的视野，因此车辆12 即从信号源追踪清单移除停止追踪，并继续追踪已知的车辆13、14。
请参阅「图5」，图中所示为本发明的实施示意图(三)，请搭配参阅「图2」，如图中所示的车辆11、12、13，常态下车辆11系位于车辆12、13之间，而各车辆(11、12、13)的前后两端分别设置有光信号传递接收系统(10、10’)，如本图所示，车辆11可同时接收车辆12、13所发送的光源信号A，车辆11主要通过两端的光信号传递接收系统(10、10’)，分别接收车辆12后方所发射的光源信号A，以及车辆13前方所发出的光源信号A，并经过信号检测模组 103识别出光源信号A后列入信号源追踪清单持续追踪车辆12、13 的车况，并通过光源获取模组104接收光源信号A，再进一步利用光信号处理模组105将光源信号A完成解码作业取得光源信息，以使车辆11可以即时掌握车辆12、13的车况。
请参阅「图6」，图中所示为本发明的实施示意图(四)，请搭配参阅「图2」，由上述可知，光信号传递接收系统(10、10’) 系与车辆11的行车电脑主机111形成信息连结，可通过行车电脑主机111掌控车辆11的车况，而当车辆11发生故障的状况时，光信号传递接收系统10即可通过行车电脑主机111得知目前故障状况，并通过发送光源信号A的方式告知其他车辆，例如目前车辆 11的胎压不足，而光信号传递接收系统10即可由行车电脑主机111 得知目前车辆11胎压不足，并进一步经由中央处理模组101获取资料库102符合胎压不足的车况信息C，并进一步将车况信息C传送至光信号处理模组105进行编码作业后形成光源信号A，再经由光信号发射模组106将光源信号A发送出去，使外部的其他车辆可得知车辆11目前的车况。
请参阅「图7」，图中所示为本发明的光源信号接收步骤示意图，如图，本实施例揭露一种车用光信号传递接收系统的实施方法，可接收光源信号，其实施步骤如下：
(1)环境光源信息检测步骤21：利用光源获取模组103获取具有深度信息的环境影像信息及接收设置于环境中所有的环境光源信息，并通过信号检测模组104识别出环境光源信息中带有光源信息的光源信号；
(2)追踪光源信号步骤22：通过光源获取模组103进行光源信号发射源的追踪，并列入信号源追踪清单，以持续接收外部车辆所发射的光源信号；
(3)接收光源信号步骤23：通过光源获取模组103接收光源信号后，再进一步将光源信号传送至光信号处理模组105；
(4)进行解码步骤24：光源信号可经过光信号处理模组105的解码后形成可被读取的光源信息。
请参阅「图8」，图中所示为本发明的光源信号发射步骤示意图，如图，本实施例揭露一种车用光信号传递接收系统的实施方法，可发射光源信号，其实施步骤如下。
(1)监控车况步骤31：当车辆发生状况时，车辆的行车电脑主机111可即时得知车辆目前发生何种状况，且行车电脑主机111与车用光信号传递接收系统10形成信息连结；
(2)资料库获取信息步骤32：中央处理模组101进一步至资料库102获取符合目前车辆状况的车况信息C；
(3)光源信号编码步骤33：中央处理模组101再进一步将车况信息C传送至光信号处理模组105进行编码作业，以形成光源信号；
(4)进行光源信号发送步骤34：形成的光源信号即可通过光信号发射模组106发送出去，使外部的其他车辆可得知本车辆目前的车况。
请参阅「图9」，图中所示为本发明的另一实施例(一)，本发明所述的光源获取模组103，可进一步设有一第二光源获取单元 1031，所述的第二光源获取单元1031可以是一个小视野(Field of View，FOV)的阵列式感光元件，也可以是由数个高速取样的光电二极体配合前端光学设备构成的指向性传感器，通过小视野的优势，可避免对大范围的无信息画面区域取样，因此提高单位时间信息量，当第二光源获取单元1031对准某个光源信号的方向时，可以大幅提高信息传递的速率，以至于提升单一管道的通信频宽，便于接收远方车辆的光源信号。
请参阅「图10」，图中所示为本发明的另一实施例(二)，本发明所述的光信号发射模组106，其可为多个LED灯以阵列编排构成，例如图中所示的一第一LED灯阵列1061、一第二LED灯阵列1062以及一第三LED灯阵列1063组成，光信号发射模组106 可调整多个LED灯阵列(1061、1062、1063)的光源信号强度，如图中所示，中央处理模组101可将一调整信息D传送至各LED 灯阵列(1061、1062、1063)，又，各LED灯阵列(1061、1062、 1063)接收到调整信息D后，各LED灯阵列(1061、1062、1063) 可基于调整信息D，调整光源的调变频率，使各LED灯阵列(1061、 1062、1063)可避开相同频道，意即，各LED灯阵列(1061、1062、 1063)可避免使用相同或是接近的信号调变频率以减低干扰，由于调整的过程是动态的，可以在一定时间内，各LED灯阵列(1061、 1062、1063)重新选择频道，因此各LED灯阵列(1061、1062、1063)之间可以更有效率的使用有限的频段范围，使各LED灯阵列(1061、1062、1063)所传输的光源信号A可分别具有重要性与及时性的优先权差异。
由上所述可知，本发明所提供的车用光信号传递接收系统及其实施方法，其主要通过一光源获取模组获取环境光源信息及影像，再进一步通过信号检测模组识别环境光源信息中是否具有光源信号，而所接收的光源信号可经过光信号处理模组的解码形成光源信息进行读取，以取得往来车辆所要传达的信息，再者，自身车辆可通过光信号处理模组将欲进行发送的光信号信息经过编码后，通过光信号发射模组对外部往来车辆照射，藉此，通过上述光信号信息传递的方式，可有效达到车辆之间的信号传递的功效；依此，本发明其据以实施后，确实可达到提供一种车辆之间不受地点及行进方向影响，可相互传递信息的车用光信号传递接收系统及其实施方法的目的。
唯，以上所述者，仅为本申请的较佳的实施例而已，并非用以限定本申请实施的范围；任何熟习此技艺者，在不脱离本申请的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本申请的专利范围内。
【符号说明】
10 车用光信号传递接收系统
10’ 车用光信号传递接收系统
101 中央处理模组 102 资料库
103 光源获取模组 104 信号检测模组
1031 第二光源获取单元
105 光信号处理模组 106 光信号发射模组
11 车辆 1061 第一LED灯阵列
12 车辆 1062 第二LED灯阵列
13 车辆 1063 第三LED灯阵列
14 车辆
111 行车电脑主机
21 环境光源信息检测步骤
22 追踪光源信号步骤
23 接收光源信号步骤
24 进行解码步骤
31 监控车况步骤
32 资料库获取信息步骤
33 光源信号编码步骤
34 进行光源信号发送步骤
A 光源信号 C 车况资料
D 调整信息。

Claims (10)

1.一种车用光信号传递接收系统，用以获取一环境光源信息中的一光源信号，以及一环境影像信息，其分别设于一车辆的前端与后端，与所述车辆的一行车电脑主机形成信息连结，其包含:
一中央处理模组，分别与一资料库、一光源获取模组、一信号检测模组、一光信号处理模组以及一光信号发射模组形成信息连结，所述中央处理模组供以驱动各模组的作动；
所述资料库预存有数笔车况信息；
所述光源获取模组供以获取所述环境光源信息及所述环境影像信息；
所述信号检测模组供以辨识所述环境光源信息所包含的所述光源信号，并进一步辨识出所述环境影像信息中所述光源信号的信号源位置，以产生一信号源追踪清单；
所述光信号处理模组，供以对所述光源信号进行解码作业，所述光源信号被解码后形成一光源信息；
所述光信号发射模组，供以发射所述光源信号，以及；
所述车用光信号传递接收系统供以持续通过所述行车电脑主机监控所述车辆的车况，当所述车辆发生状况时，所述中央处理模组可依据发生的状况至所述资料库获取符合目前车况的所述车况信息，并进一步将所述车况经由所述光信号处理模组进行编码作业，并通过所述光信号发射模组以光源信号的形式发送出去。
2.如权利要求1所述的车用光信号传递接收系统，其特征在于，所述信号源追踪清单包含信号源的一信号源识别码，所述信号源识别码用以标记所述信号源追踪清单中所列入的车辆。
3.如权利要求1所述的车用光信号传递接收系统，其特征在于，所述光源获取模组为一光学传感器或一深度摄影机其中一种。
4.如权利要求1所述的车用光信号传递接收系统，其特征在于，所述光信号处理模组通过振幅偏移调变(Amplitude Shift Keying Modulation,ASK)、相位偏移调变(PhaseShift Keying Modulation,PSK)或频率偏移调变(Frequency Shift Keying Modulation,FSK)其中一种达成编码及解码作业。
5.如权利要求1所述的车用光信号传递接收系统，其特征在于，所述光源获取模组设有一第二光源获取单元，以便于接收远方车辆的光源信号。
6.如权利要求5所述的车用光信号传递接收系统，其特征在于，所述第二光源获取单元为一小视野(Field of View，FOV)的阵列式感光元件。
7.如权利要求1所述的车用光信号传递接收系统，其特征在于，所述光信号发射模组由多个LED灯以阵列编排构成，所述中央处理模组供以将一调整信息传送至各所述LED灯阵列，使各所述LED灯阵列依据所述调整信息调整光源的调变频率。
8.一种车用光信号传递接收系统的实施方法，供以接收光源信号，其特征在于，包含:
一环境光源信息检测步骤：通过一光源获取模组获取一环境影像信息及接收设置于环境中所有的环境光源信息，并经由一信号检测模组识别所述环境光源信息中带有光源信息的一光源信号；
一追踪光源信号步骤：通过所述光源获取模组追踪所述光源信号的发射源，并列入一信号源追踪清单，以持续接收所述光源信号的发送；
一接收光源信号步骤：所述光源获取模组接收所述光源信号后，再进一步将所述光源信号传送至一光信号处理模组；以及
一进行解码步骤：所述光源信号经过所述光信号处理模组的解码后形成可被读取的一光源信息。
9.如权利要求8所述的车用光信号传递接收系统接收光源信号的方法，其特征在于，所述信号检测模组通过分析所述环境影像信息的一深度信息，判断所述光源信号的发射源。
10.一种车用光信号传递接收系统的实施方法，供以发射光源信号，其特征在于，包含:
一监控车况步骤：一车辆通过一行车电脑主机即时得知所述车辆目前的车况，且所述行车电脑主机与一车用光信号传递接收系统形成信息连接；
一资料库获取信息步骤：当所述车辆的车况发生问题时，所述车用光信号传递接收系统的一中央处理模组进一步至一资料库获取符合目前所述车辆车况的一车况信息；
一光源信号编码步骤：所述中央处理模组再进一步将所述车况信息传送至一光信号处理模组进行编码作业，以形成一光源信号；以及
一进行光源信号发送步骤：形成的所述光源信号通过一光信号发射模组进行发送。
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