CN112874518A - 一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防碰撞系统,具体涉及一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,包括防碰撞分析仪、行车电脑ECU,以及安装于车头灯、日间行车灯刹车灯内部的可见光发射模块,安装于车头灯或日间行车灯内部的可见光接收模块,防碰撞分析仪与用于对可见光发射模块所需的电信号进行处理的信号发射通路相连,防碰撞分析仪与用于对可见光接收模块转化的电信号进行处理的信号接收通路相连;本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的车辆之间无法建立有效的互联通信、车辆之间无法建立高效防碰撞机制的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及防碰撞系统,具体涉及一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统。
背景技术
当前,车辆联网主要是实现了与英特网互联额娱乐功能,或者与服务器之间的人性化交互,定制化的客户服务功能,以及紧急情况下服务器与车辆之间的沟通。但是,车辆之间连接的应用非常少。
现有车载防碰撞系统,通过集成大量传感器,采集道路中车辆运行状态,分析是否存在碰撞的可能。虽然,高灵敏度传感器可以获得精准数据,但其采集距离却很有限,在车速处于中、高速时,无法提前预警,或者即便提前预警,驾驶员也没有足够时间进行避让,从而会造成交通事故。此外,利用无线保真的车辆通讯技术,虽然能够取得一定的预警效果,但无线保真的频率与交通网络管制频率容易发生串扰,对公共交通安全造成潜在安全隐患。
目前,大部分车辆已经有采用了LED光源以及日间行车灯,基于这两个条件,车辆之间采用可见光作为通讯链路成为可能。采用可见光通信技术实现车车互联,具有连接速度快(光速)、无需中间环节(服务器)、不受环境干扰(电磁干扰)、传输距离远(几百米)、多对多连接等优点。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点,本发明提供了一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,能够有效克服现有技术所存在的车辆之间无法建立有效的互联通信、车辆之间无法建立高效防碰撞机制的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,包括防碰撞分析仪、行车电脑ECU,以及安装于车头灯、日间行车灯刹车灯内部的可见光发射模块,安装于车头灯或日间行车灯内部的可见光接收模块,所述防碰撞分析仪与用于对可见光发射模块所需的电信号进行处理的信号发射通路相连,所述防碰撞分析仪与用于对可见光接收模块转化的电信号进行处理的信号接收通路相连;
所述防碰撞分析仪与行车电脑ECU建立通信,并从行车电脑ECU获取预估自身行车轨迹所需行车参数,所述防碰撞分析仪与用于根据行车参数预估自身行车轨迹的行车轨迹预估模块相连,所述防碰撞分析仪与用于根据自身行车预估轨迹、其他车辆行车预估轨迹进行碰撞分析的行车轨迹分析模块相连;
所述防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果分别向行车电脑ECU发送碰撞风险提示信息、要求主动接管驾驶过程的风险提示模块、主动接管模块相连,所述防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果向行车电脑ECU要求调节车身方位的车身方位调节模块相连,所述防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果生成减速信息的减速信息生成模块相连。
优选地,所述可见光发射模块包括包括发光LED,所述可见光接收模块包括光电二极管。
优选地,所述信号发射通路包括接收防碰撞分析仪发出电信号的第一均衡器,接收第一均衡器补偿的电信号并进行解串的解串器,接收解串器的电信号并在动态与静态电信号之间进行相位拟合的相位补偿器,接收相位拟合后的电信号并进行串行输出的串行器,以及接收串行电信号并进行加重放大的加重器。
优选地,所述信号接收通路包括接收可见光接收模块上传的电信号并进行补偿的第二均衡器,接收第二均衡器补偿的电信号并进行时钟数据恢复的时钟数据恢复模块,以及接收时钟数据恢复的电信号并进行去加重的去加重器。
优选地,所述行车轨迹分析模块根据自身行车预估轨迹、其他车辆行车预估轨迹进行碰撞分析后,判断存在碰撞可能时,所述防碰撞分析仪通过风险提示模块向行车电脑ECU发送碰撞风险提示信息,或者所述防碰撞分析仪通过主动接管模块向行车电脑ECU要求主动接管驾驶过程。
优选地,所述行车轨迹预估模块预估自身行车轨迹时,需要的行车参数包括行车车速、行车方向、行车方向变化率、连续行驶时间、车辆稳定性。
优选地,还包括与防碰撞分析仪相连的用于与其他车辆的防碰撞分析仪进行身份识别验证的身份识别模块,以及与防碰撞分析仪相连的用于根据身份识别验证结果与其他车辆的防碰撞分析仪自动建立数据连接的通信连接模块,所述防碰撞分析仪通过信号接收通路、通信连接模块接收其他车辆行车预估轨迹。
优选地,所述行车电脑ECU接收到碰撞风险提示信息后,通过语音提示或可视化视频提示,提醒驾驶员对车辆做出相应操作,直至风险解除;
所述行车电脑ECU接收到主动接管驾驶过程要求,经双方确认后,行车电脑ECU即刻准备接收防碰撞分析仪的控制指令,所述防碰撞分析仪根据碰撞分析结果进行制动、转向辅助操作。
优选地,所述防碰撞分析仪根据碰撞分析结果通过车身方位调节模块向行车电脑ECU要求调节车身方位,以使本车相对可能发生碰撞车辆摆正车身,所述防碰撞分析仪根据碰撞分析结果通过减速信息生成模块生成减速信息,并通过信号发射通路、通信连接模块发送至其他车辆的防碰撞分析仪。
优选地,还包括与所述防碰撞分析仪相连的用于根据主动接管模块、车身方位调节模块对车身方位调节结果进行转向灯控制的转向灯控制模块,以及与所述防碰撞分析仪相连的用于存在碰撞可能时对所有安全带进行收紧的安装带控制模块。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明所提供的一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,能够在车辆之间建立有效的互联通信,并且通过这种互联通信能够建立车辆之间高效的防碰撞机制,为行车提供了有力的安全保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,如图1所示,包括防碰撞分析仪、行车电脑ECU,以及安装于车头灯、日间行车灯刹车灯内部的可见光发射模块,安装于车头灯或日间行车灯内部的可见光接收模块,防碰撞分析仪与用于对可见光发射模块所需的电信号进行处理的信号发射通路相连,防碰撞分析仪与用于对可见光接收模块转化的电信号进行处理的信号接收通路相连。
可见光发射模块包括包括发光LED,可见光接收模块包括光电二极管。
可见光发射模块在可见光通信系统中负责将电信号携带的信息加载到光信号中,是可见光通信系统发射端的核心部件。由于LED寄生电容较大,使得发射模块的带宽较低,系统的通信速率受到很大限制。因此,拓展带宽成为可见光发射模块最大的设计难点,本模块采用独特的均衡技术,将660nm红色LED的带宽从15MHz拓展到150MHz,且具有很高的平坦度。
可见光接收模块在可见光通信系统中负责将光信号转换成电信号,是可见光通信系统接收端的核心部件。由于元器件中寄生电容的存在,使得在设计过程中,带宽和跨阻增益相互制衡。因此,很难在高增益的同时保证高带宽,本模块在同类型1MOhm跨阻增益产品中,具有高于同类产品的带宽。
信号发射通路包括接收防碰撞分析仪发出电信号的第一均衡器,接收第一均衡器补偿的电信号并进行解串的解串器,接收解串器的电信号并在动态与静态电信号之间进行相位拟合的相位补偿器,接收相位拟合后的电信号并进行串行输出的串行器,以及接收串行电信号并进行加重放大的加重器。
信号接收通路包括接收可见光接收模块上传的电信号并进行补偿的第二均衡器,接收第二均衡器补偿的电信号并进行时钟数据恢复的时钟数据恢复模块,以及接收时钟数据恢复的电信号并进行去加重的去加重器。
本申请技术方案中,车头灯主要是解决夜晚车辆相向行驶过程中的车车互联通信问题,通过车头灯(可见光发射模块)把自身车辆行驶过程中的状态信息发送给相向行驶车辆的车头灯(可见光接收模块)。
日间行车灯,主要是解决白天车辆相向行驶过程中的车车互联通信问题,通过日间行车灯(可见光发射模块)把自身车辆行驶过程中的状态信息发送给相向行驶车辆的车头灯或日间行车灯(可见光接收模块)。
刹车灯,主要解决车辆同向行驶过程中的车车互联通信问题,通过刹车灯(可见光发射模块)把自身车辆信息发送给同向行驶的后方车辆的车头灯或日间行车灯(可见光接收模块)。
防碰撞分析仪与行车电脑ECU建立通信,并从行车电脑ECU获取预估自身行车轨迹所需行车参数,防碰撞分析仪与用于根据行车参数预估自身行车轨迹的行车轨迹预估模块相连,防碰撞分析仪与用于根据自身行车预估轨迹、其他车辆行车预估轨迹进行碰撞分析的行车轨迹分析模块相连。
行车轨迹预估模块预估自身行车轨迹时,需要的行车参数包括行车车速、行车方向、行车方向变化率、连续行驶时间、车辆稳定性。
行车车速、行车方向,主要用于计算发生碰撞的可能性,为确保各车辆之间数据的一致性,采用卫星数据。
行车方向变化率,除了包括实时方向外,还需要准确知道行驶方向的变化率,也就是在单位时间内行驶方向角度的变化量,单位为:度/秒,取正北方向(卫星数据)为0度方向,顺时针方向为正向。
连续行驶时间,主要用于判断车辆是否为长时间行驶,如果是,则发生碰撞的风险会增加。可以设定一个长时间驾驶的度量标准,对数据进行归一化处理后作为碰撞可能性的系数。
车辆稳定性,来自车辆的行车电脑ECU,根据车辆已有的车身电子稳定系统ESP等设备实时获取车辆行驶的稳定状态,如果存在稳定状态异常,则发生碰撞的可能性增加。
还包括与防碰撞分析仪相连的用于与其他车辆的防碰撞分析仪进行身份识别验证的身份识别模块,以及与防碰撞分析仪相连的用于根据身份识别验证结果与其他车辆的防碰撞分析仪自动建立数据连接的通信连接模块,防碰撞分析仪通过信号接收通路、通信连接模块接收其他车辆行车预估轨迹。
防碰撞分析仪把对方车辆(可以多个,每一个有独立ID)的行车参数(包括行车车速、行车方向、行车方向变化率、连续行驶时间、车辆稳定性等)通过算法分析后,并把可能的控制指令通过CanBus发给行车电脑ECU。
防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果分别向行车电脑ECU发送碰撞风险提示信息、要求主动接管驾驶过程的风险提示模块、主动接管模块相连,防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果向行车电脑ECU要求调节车身方位的车身方位调节模块相连,防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果生成减速信息的减速信息生成模块相连。
行车轨迹分析模块根据自身行车预估轨迹、其他车辆行车预估轨迹进行碰撞分析后,判断存在碰撞可能时,防碰撞分析仪通过风险提示模块向行车电脑ECU发送碰撞风险提示信息,或者防碰撞分析仪通过主动接管模块向行车电脑ECU要求主动接管驾驶过程。上述碰撞执行方案由防碰撞分析仪根据碰撞风险大小进行即时选择。
行车电脑ECU接收到碰撞风险提示信息后,通过语音提示或可视化视频提示,提醒驾驶员对车辆做出相应操作,直至风险解除;
行车电脑ECU接收到主动接管驾驶过程要求,经双方确认后,行车电脑ECU即刻准备接收防碰撞分析仪的控制指令,防碰撞分析仪根据碰撞分析结果进行制动、转向辅助操作。
本申请技术方案中,发送碰撞风险提示信息、要求主动接管驾驶过程是连续的,不是割裂的,实际工作过程是在风险初期进行碰撞风险提示,随着行驶过程进展,在极短时间内可能会过渡到主动接管状态。
此外,本申请技术方案中,防碰撞分析仪根据碰撞分析结果通过车身方位调节模块向行车电脑ECU要求调节车身方位,以使本车相对可能发生碰撞车辆摆正车身,防碰撞分析仪根据碰撞分析结果通过减速信息生成模块生成减速信息,并通过信号发射通路、通信连接模块发送至其他车辆的防碰撞分析仪。
还包括与防碰撞分析仪相连的用于根据主动接管模块、车身方位调节模块对车身方位调节结果进行转向灯控制的转向灯控制模块,以及与防碰撞分析仪相连的用于存在碰撞可能时对所有安全带进行收紧的安装带控制模块。
当行车轨迹分析模块判断碰撞风险过高时,防碰撞分析仪通过车身方位调节模块向行车电脑ECU要求调节车身方位,以使本车相对可能发生碰撞车辆摆正车身,尽可能减小本车碰撞时遭受的冲击力与损失,并根据车身方位调节模块对车身方位调节结果进行转向灯控制,同时通过减速信息生成模块生成减速信息,发送至其他车辆的防碰撞分析仪,对其他车辆给予警示。此外,防碰撞分析仪通过安装带控制模块对本车所有安全带进行收紧,以保护车上人员的生命安全。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:包括防碰撞分析仪、行车电脑ECU,以及安装于车头灯、日间行车灯刹车灯内部的可见光发射模块,安装于车头灯或日间行车灯内部的可见光接收模块,所述防碰撞分析仪与用于对可见光发射模块所需的电信号进行处理的信号发射通路相连,所述防碰撞分析仪与用于对可见光接收模块转化的电信号进行处理的信号接收通路相连;
所述防碰撞分析仪与行车电脑ECU建立通信,并从行车电脑ECU获取预估自身行车轨迹所需行车参数,所述防碰撞分析仪与用于根据行车参数预估自身行车轨迹的行车轨迹预估模块相连,所述防碰撞分析仪与用于根据自身行车预估轨迹、其他车辆行车预估轨迹进行碰撞分析的行车轨迹分析模块相连;
所述防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果分别向行车电脑ECU发送碰撞风险提示信息、要求主动接管驾驶过程的风险提示模块、主动接管模块相连,所述防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果向行车电脑ECU要求调节车身方位的车身方位调节模块相连,所述防碰撞分析仪与用于根据碰撞分析结果生成减速信息的减速信息生成模块相连。
2.根据权利要求1所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述可见光发射模块包括包括发光LED,所述可见光接收模块包括光电二极管。
3.根据权利要求2所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述信号发射通路包括接收防碰撞分析仪发出电信号的第一均衡器,接收第一均衡器补偿的电信号并进行解串的解串器,接收解串器的电信号并在动态与静态电信号之间进行相位拟合的相位补偿器,接收相位拟合后的电信号并进行串行输出的串行器,以及接收串行电信号并进行加重放大的加重器。
4.根据权利要求2所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述信号接收通路包括接收可见光接收模块上传的电信号并进行补偿的第二均衡器,接收第二均衡器补偿的电信号并进行时钟数据恢复的时钟数据恢复模块,以及接收时钟数据恢复的电信号并进行去加重的去加重器。
5.根据权利要求1所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述行车轨迹分析模块根据自身行车预估轨迹、其他车辆行车预估轨迹进行碰撞分析后,判断存在碰撞可能时,所述防碰撞分析仪通过风险提示模块向行车电脑ECU发送碰撞风险提示信息,或者所述防碰撞分析仪通过主动接管模块向行车电脑ECU要求主动接管驾驶过程。
6.根据权利要求5所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述行车轨迹预估模块预估自身行车轨迹时,需要的行车参数包括行车车速、行车方向、行车方向变化率、连续行驶时间、车辆稳定性。
7.根据权利要求5所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:还包括与防碰撞分析仪相连的用于与其他车辆的防碰撞分析仪进行身份识别验证的身份识别模块,以及与防碰撞分析仪相连的用于根据身份识别验证结果与其他车辆的防碰撞分析仪自动建立数据连接的通信连接模块,所述防碰撞分析仪通过信号接收通路、通信连接模块接收其他车辆行车预估轨迹。
8.根据权利要求5所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述行车电脑ECU接收到碰撞风险提示信息后,通过语音提示或可视化视频提示,提醒驾驶员对车辆做出相应操作,直至风险解除;
所述行车电脑ECU接收到主动接管驾驶过程要求,经双方确认后,行车电脑ECU即刻准备接收防碰撞分析仪的控制指令,所述防碰撞分析仪根据碰撞分析结果进行制动、转向辅助操作。
9.根据权利要求8所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:所述防碰撞分析仪根据碰撞分析结果通过车身方位调节模块向行车电脑ECU要求调节车身方位,以使本车相对可能发生碰撞车辆摆正车身,所述防碰撞分析仪根据碰撞分析结果通过减速信息生成模块生成减速信息,并通过信号发射通路、通信连接模块发送至其他车辆的防碰撞分析仪。
10.根据权利要求9所述的基于可见光通信的车车互联及防碰撞系统,其特征在于:还包括与所述防碰撞分析仪相连的用于根据主动接管模块、车身方位调节模块对车身方位调节结果进行转向灯控制的转向灯控制模块,以及与所述防碰撞分析仪相连的用于存在碰撞可能时对所有安全带进行收紧的安装带控制模块。
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