CN117155467A - 一种基于无线光通信的智能路灯交通系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，属于无线光通信领域，包括路灯模块、车辆模块及路灯管理中心，路灯模块包括路灯、设置在路灯上的网口模块和第一无线光通信系统，车辆模块包括车辆与设置在车辆上的第二无线光通信系统；第一无线光通信系统和第二无线光通信系统均包括无线光发射机与无线光接收机，无线光发射机包括编码电路、调制电路、DAC模块、光源及光源驱动电路；无线光接收机包括光电探测器、放大器、滤波器、ADC模块、解调电路及解码电路。本发明采用上述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，能够弥补传统道路路灯的不足，通过使用无线光通信技术，适应现代化、智能化条件下道路照明、交通建设的需要。

Description

一种基于无线光通信的智能路灯交通系统
技术领域
本发明涉及无线光通信技术领域，尤其是涉及一种基于无线光通信的智能路灯交通系统。
背景技术
随着我国基础建设以及各种景观设施的不断发展，道路照明系统覆盖率逐步上升。但现阶段我国在道路照明系统上仍然存在着一些问题，偏远地区路灯利用率较低、路灯能耗较大、路灯管理系统简单低效且不具备智能化、路灯出现故障后报修困难等。因此，传统的路灯系统一方面浪费了大量能源，一方面不符合当今现代化、智能化的社会建设理念。
无线光通信技术具有频带宽、速率高、容量大、功耗低、部署链路快捷、传输保密好的优势，将无线光通信技术使用在路灯系统上，能够提高路灯系统的智能化程度，通过智能化控制有效降低路灯系统的能耗、出现故障后及时报修，并通过无线光通信技术使路灯模块构成道路交通组网，协同路灯管理中心对行驶车辆进行定位与规划路线。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，能够弥补传统道路路灯的不足，并通过使用无线光通信技术，适应现代化、智能化条件下道路照明、交通建设的需要。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，包括路灯模块、车辆模块及路灯管理中心，所述路灯模块包括路灯以及设置在路灯上的网口模块和第一无线光通信系统，所述车辆模块包括车辆与设置在车辆上的第二无线光通信系统；
所述第一无线光通信系统和所述第二无线光通信系统均包括无线光发射机与无线光接收机，所述无线光发射机包括编码电路、调制电路、DAC模块、光源及光源驱动电路；
所述无线光接收机包括光电探测器、放大器、滤波器、ADC模块、解调电路及解码电路。
优选的，所述编码电路与所述调制电路连接，所述调制电路与所述DAC模块连接，所述DAC模块的输出端与所述光源驱动电路连接，所述光源驱动电路与所述光源连接。
优选的，所述光电探测器与所述放大器连接，所述放大器与所述滤波器连接，所述滤波器与所述ADC模块连接，所述ADC模块的输出端口与所述解调电路连接，所述解调电路与所述解码电路连接。
优选的，所述光源选择LED光源或LD光源。
优选的，所述光源驱动电路根据所述光源选择相应的光源驱动。
优选的，所述光电检测器根据使用需求选择光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管和CCD等。
优选的，所述放大器可选择光纤放大器、半导体激光放大器等。
优选的，所述滤波器根据需求选择高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器等。
优选的，所述调制方式根据不同的应用场景和传输要求选择QAM调制、PPM调制、OFDM调制和PCM调制等。
优选的，所述编码模块给传输数据增加冗余校验位，根据需求选择Turbo码、RS码、LDPC码和卷积码等。
因此，本发明采用上述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，具有以下有益效果：
(1)采用无线光通信技术作为系统之间的通信方式，通信系统具有频带宽、速率高、容量大、功耗低、部署链路快捷、传输保密好的优点，使系统能够更好实现信息互传，车辆信息的获取更快捷直接，对判断实时道路交通状况有很大作用；
(2)采用路灯模块作为交通组网，道路高覆盖的路灯确保了交通信息获取的完整性与准确性，能够通过大量路灯模块接收车辆信息判断车流量、道路交通状况，为车辆规划路线；
(3)通过接收车辆信息来控制路灯的亮暗，减少了没有车辆行驶时的能源浪费，在有车辆行驶时确保道路亮度；
(4)采用相邻路灯的网口模块将故障路灯信息发送至路灯管理中心，以便及时掌握报修信息，对故障路灯进行维修，避免出现路灯故障发现、维修不及时的情况
(5)无线光通信系统采用编码模块，在通信信号中加入少量冗余信息来发现和纠正误码，从而改善无线光通信系统的误码率性能，并且提高通信可靠性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例的系统示意图；
图2为本发明实施例的通信体系原理图。
具体实施方式
实施例
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的一部分实施例，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做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。
结合图1和图2，本发明公开了一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，路灯模块、车辆模块以及路灯管理中心，路灯模块包括路灯以及设置在路灯上的网口模块和第一无线光通信系统，车辆模块包括车辆与设置在车辆上的第二无线光通信系统，第一无线光通信系统和第二无线光通信系统均包括无线光发射机与无线光接收机。
路灯模块作为智能路灯交通系统主体，安装有网口模块和第一无线光通信系统，起到常规照明、检测车流量、进行实时定位规划路线的作用，具有智能省电节能、自动报修的功能，通过第一无线光通信系统接收来自路面车辆发送的信息，并与相邻路灯模块成道路交通组网，将交通组网信息通过网口模块发送给路灯管理中心，路灯管理中心结合路灯模块发送的道路交通组网信息协同分析道路车流量等道路交通状况信息，并将道路交通状况信息通过网口模块返回至路灯，路灯通过第一无线光通信系统将位置信息以及道路交通状况信息发送给路面车辆；夜间照明场景，路灯通过是否接收到路面车辆发送的信息判断有无来车，没有来车时保持较低亮度，接收到路面车辆发送的信息后提高亮度以确保足够的照明度，实现智能省电节能；如遇到路灯出现故障，相邻路灯无法接收到故障路灯发送的信息，相邻路灯通过网口模块将故障路灯信息发送至路灯管理中心，以便及时掌握报修信息，对故障路灯进行维修；路灯根据路段流量密度分布安装数量，流量大路段对应路灯数量多，流量小路段对应路灯数量少。
车辆模块作为智能路灯交通系统中被监测单位，安装有第二无线光通信系统，通过第二无线光通信系统向道路路灯模块发送信息，并通过第二无线光通信系统接收路灯模块发送的位置信息与道路交通状况信息判断当前行驶的定位，并根据道路交通状况信息规划行驶路线，以避开堵车拥挤路段。
路灯管理中心作为智能路灯交通系统中分析管理单位，接收来自路灯模块发送的交通组网信息，对车辆的行驶路线与车流量进行分析，将道路交通状况信息通过网口模块返回至路灯；当接收到故障路灯信息后，及时处理，派遣维修人员对故障路灯进行维修处理。
无线光发射机包括编码电路、调制电路、DAC模块、光源及光源驱动电路；无线光接收机包括光电探测器、放大器、滤波器、ADC模块、解调电路及解码电路。
无线光发射机由编码电路、调制电路、DAC模块、光源、光源驱动电路组成。
编码电路将实时获取的车辆行驶信息进行编码之后，将编码信号传给调制电路。
调制电路将获得的信号进行调制之后，得到调制数字信号传给DAC模块。
DAC模块将调制好的数字信号转换成模拟信号，再将信号传给光源驱动模块。
光源由光源驱动模块提供电源并驱动，能够发射携带信息的光源。
无线光接收机由光电探测器、放大器、滤波器、ADC模块、解调电路以及解码电路组成。
光电探测器将接收到由无线光接收机发射的带有车辆行驶信息的光信号后，将光信号转换成电信号，并将电信号传给放大器。
放大器将从光电探测器接收到的电信号进行放大，并传给滤波器。
滤波器对放大后的电信号过滤掉信号噪声，并进行滤波整流，将滤波整流后电信号传给ADC模块。
ADC模块将滤波整流后的模拟信号转换为数字信号，并传给解调电路。
解调电路将数字信号进行解调得到编码后的信号，并将信号传给解码模块。
解码模块将编码后的信号还原为原始信号。
具体过程为：
路灯上的无线光接收机接收到来自车辆的无线光发射机发射的光信号之后，光电探测器将光信号转换成电信号，并将电信号传给放大器，信号经过放大之后再进入滤波器中滤波整流，得到模拟信号。ADC模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，由解调电路将数字信号解调成编码后的信号，最后由解码模块将编码后的信号还原为原始信号，并通过网口模块将原始信息传送给路灯管理中心。路灯管理中心结合路灯模块发送的道路交通组网信息协同分析道路车流量等道路交通状况信息，并将道路交通状况信息通过网口模块返回至路灯，路灯上的网口模块接收到道路交通状况信息之后，编码电路将电信号进行编码，并将编码后的信号传给调制模块，信号经过调制之后，进入DAC模块从数字信号转换成模拟信号，所得信号传给光源驱动模块驱动光源，路灯上的无线光发射机发射带有信息的光信号。车辆上的无线光接收机接收到来自路灯的无线光发射机发射的光信号之后，光电探测器将光信号转换成电信号，并将电信号传给放大器，信号经过放大之后再进入滤波器中滤波整流，得到模拟信号。ADC模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，由解调电路将数字信号解调成编码后的信号，最后由解码模块将编码后的信号还原为原始信号，在车辆内显示车辆定位信息以及道路交通状况信息，使驾驶人员能够及时规划路线避免拥堵。
因此，本发明采用上述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，使用无线光通信技术作为系统之间的通信方式，具有频带宽、速率高、容量大、功耗低、部署链路快捷、传输保密好的优点，使系统能够更好实现信息互传，快捷直接获取信息；使用路灯模块作为交通组网，道路高覆盖的路灯确保了交通信息获取的完整性与准确性，高效判断车流量、道路交通状况，为车辆规划路线；通过接收车辆信息来控制路灯的亮暗，减少了没有车辆行驶时的能源浪费，实现路灯的省电节能；使用相邻路灯的网口模块将故障路灯信息发送至路灯管理中心，以便及时掌握报修信息，对故障路灯进行维修，避免路灯故障但发现、维修不及时，使系统维护方便，整个系统用于道路照明与交通，集多用途于一体，减少总体成本，实现路灯的智能化建设，对发展智能路灯交通系统有重要应用前景和深远发展意义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：包括路灯模块、车辆模块及路灯管理中心，所述路灯模块包括路灯、设置在路灯上的网口模块和第一无线光通信系统，所述车辆模块包括车辆与设置在车辆上的第二无线光通信系统；
所述第一无线光通信系统和所述第二无线光通信系统均包括无线光发射机与无线光接收机，所述无线光发射机包括编码电路、调制电路、DAC模块、光源及光源驱动电路；
所述无线光接收机包括光电探测器、放大器、滤波器、ADC模块、解调电路及解码电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述编码电路与所述调制电路连接，所述调制电路与所述DAC模块连接，所述DAC模块的输出端与所述光源驱动电路连接，所述光源驱动电路与所述光源连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述光电探测器与所述放大器连接，所述放大器与所述滤波器连接，所述滤波器与所述ADC模块连接，所述ADC模块的输出端口与所述解调电路连接，所述解调电路与所述解码电路连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述光源选择LED光源或LD光源。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述光源驱动电路根据所述光源选择相应的光源驱动。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述光电检测器根据使用需求选择光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管、CCD。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述放大器选择光纤放大器、半导体激光放大器。
8.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述滤波器根据需求选择高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器、带通滤波器。
9.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，其特征在于：所述调制方式根据不同的应用场景和传输要求选择QAM调制、PPM调制、OFDM调制、PCM调制。
10.根据权利要求1所述的一种基于无线光通信的智能路灯交通系统，
其特征在于：所述编码模块根据需求选择Turbo码、RS码、LDPC码、卷积码。
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