CN204886963U

CN204886963U - 一种基于可见光通讯的智能交通系统

Info

Publication number: CN204886963U
Application number: CN201520478589.6U
Authority: CN
Inventors: 周伦
Original assignee: CHENGDU HONGYI TIANCHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Guangzhou create electronic technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2025-07-06

Abstract

一种基于可见光通讯的智能交通系统，本实用新型涉及智能交通系统，其旨在提供高速网络访问，满足市场需求，并解决现有交通系统中网络访问费用昂贵，无线Wi-Fi技术存在串扰管制通带的安全隐患且可行性低下等问题。该发明结构特征包括Li-Fi基站：其中包括光纤链路，建立访问端与互联网端的连接，处理电信号，接收和/或发送电信号；路灯：其中包括光电通讯装置，接收Li-Fi基站的电信号并转换为光信号发送；汽车：其中包括光电通讯装置，接收路灯的光信号和/或发送光信号至路灯。本实用新型用于道路中高速网络访问。

Description

一种基于可见光通讯的智能交通系统

技术领域

本发明涉及智能交通系统，具体涉及一种基于可见光通讯的智能交通系统。

背景技术

现有交通系统中，乘客在困乏的旅途中对互联网访问有强烈的需求。现有技术中，一般地，乘客个人使用LTE技术进行互联网访问，2G访问速度低下，3G/4G流量费用过于昂贵；其次，公共交通的移动Wi-Fi共享网络大部分属于局域网，访问受限，并且对公共交通通讯产生影响，存在安全隐患；最后，卫星通讯技术民用化并不完善，可行性令人质疑。综上所述，现有交通系统中，并不能很好地实现智能交通的网络化，乘客不能获得高速网络体验，市场需求不能得以满足。所以，本发明公开一种提供高速网络访问的智能交通系统。

发明内容

针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种基于可见光通讯的智能交通系统，其旨在提供高速网络访问，满足市场需求，并解决现有交通系统中网络访问费用昂贵，无线Wi-Fi技术存在串扰管制通带的安全隐患且可行性低下等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于可见光通讯的智能交通系统，包括Li-Fi基站：其中包括光纤链路，建立访问端与互联网端的连接，处理电信号，接收和/或发送电信号；路灯：其中包括光电通讯装置，接收Li-Fi基站的电信号并转换为光信号发送；汽车：其中包括光电通讯装置，接收路灯的光信号和/或发送光信号至路灯；路灯接收汽车发出的光信号，转换光信号为电信号上传至Li-Fi基站。

上述方案中，所述的光纤链路，包括信号发射通路和信号接收通路。

上述方案中，所述的信号发射通路，包括ASIC：至少输出两个电信号，每个电信号速率至少大于1Gbps/s；均衡器：通过超高速以太网接口连接ASIC，接收电信号；CDR&解串器：接收均衡器补偿后的电信号，进行时钟与数据恢复并解串；相位补偿器：接收CDR&解串器的电信号，在动态与静态电信号间进行相位拟合；串行器：接收相位补偿器拟合后的电信号，输出串行电信号；去加重驱动器：接收串行器的电信号，进行去加重和放大操作，输出电信号；FPGA：通过物理介质关联层接口连接去加重驱动器。均衡器可等效高通滤波器，对传输过程中高通信号损耗补偿，增加信号保真度；解串器将高速串行信号转换为并行信号，CDR对信号中时钟与数据进行恢复编码；去加重驱动器，使用去加重方式保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，其他地方信号减弱，调整信噪比，增加信号保真度；FPGA增加了系统通用性，降低系统成本。

上述方案中，所述的信号接收通路，包括FPGA：接收路灯上传的电信号；均衡器：接收FPGA发出对应信号发射通路中均衡器的电信号；CDR：接收均衡器补偿后的电信号，进行时钟与数据恢复；多路转换器：接收经CDR恢复后的电信号，输出至少两个半速电信号；去加重驱动器:接收多路转换器的半速电信号，进行去加重和放大操作；ASIC：通过超高速以太网接口连接去加重驱动器，至少接收两个半速电信号。多路转换器充分利用通信信道的容量，大大降低系统的成本。

上述方案中，所述的光电通讯装置，包括LED驱动器：通过传输总线连接Li-Fi基站，输出控制信号；LED：接收LED驱动器的控制信号，根据电信号特定序列模式发出光信号；PIN光电二极管：接收光信号，转换为电信号；跨阻放大器：通过传输总线连接Li-Fi基站，接收PIN光电二极管的电信号，输出至Li-Fi基站。所述的跨阻放大器，包括交叉耦合的第一对差分输入晶体管和第二对差分输入晶体管。实现高频保真信号输入输出，具有更为广阔的带宽并且不受管制，跨阻放大器结构较简单，成本较低廉，可批量生产安装到道路路灯中。

上述方案中，所述的光电通讯装置和Li-Fi基站，在光通讯过程中，使用IEEE802.15.7协议定义物理层和媒体存取控制层。协议中使用曼切斯特编码实现数据中的“0”和“1”。

上述方案中，所述的汽车，还包括连接光电通讯装置的处理器，处理器连接有Wi-Fi装置。针对现有移动终端设备大多具有Wi-Fi功能的技术状况，进而完成现有技术对接，并增加系统普适性。

上述方案中，所述的LED驱动器，包括单稳态触发单元。在不使用LED通讯时可节约能源。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中跨阻放大器电路图；

图3为本发明中信号接收采样示意图；

图中：1a_EQ、1b_EQ-均衡器，2_CDR&SER.-时钟数据恢复与解串器，3_DSW-相位补偿器,4_20Gbps&SER.-20Gbps速率的串行器，5_DE.&Drive、9_DE.&Drive-去加重驱动器，6_FPGA-现场可编程门阵列，7_CDR-时钟数据恢复,8_MUX-多路转换器，10-光电通讯装置,11_LEDDR.-发光二极管驱动器，12_TIA-跨阻放大器，13_LED-发光二极管，14_PIND.-光电二极管，15_WiFi-通用无线保真设备，16_CPU-中央处理器，17_ASIC-专用集成电路，Zpd-阻抗，Vpd-阻抗电压，VDD-电源，Q1、Q2、Q3、Q4-三极管。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明结构示意图，一种基于可见光通讯的智能交通系统，包括Li-Fi基站100：其中包括光纤链路，建立访问端与互联网端的连接，处理电信号，接收和/或发送电信号；路灯200：其中包括光电通讯装置10，接收Li-Fi基站100的电信号并转换为光信号发送；汽车300：其中包括光电通讯装置10，接收路灯200的光信号和/或发送光信号至路灯200；路灯200接收汽车300发出的光信号，转换光信号为电信号上传至Li-Fi基站100。

图2为本发明中跨阻放大器电路图，所述的跨阻放大器12，包括交叉耦合的第一对差分输入晶体管Q1、Q2和第二对差分输入晶体管Q3、Q4；每个晶体管基极连有电容，发射极接地；交叉耦合方式可在高频输入下，有效降低输入信号响应模式因阻抗Zpd1、阻抗Zpd2引起的的特征减弱效应；电阻R3和电阻R4可以提供峰值检测点并增加带宽。

实施例1

图3为本发明中信号接收采样示意图，发光二极管LED13发出数据包，光电二极管14通过跨足放大器12连接FPGA6完成时钟同步，保证取样发生的时间准确性；LED驱动器11提前设置LED13的发光周期，保持与光电二极管14同周期，一个周期内发送单一数据延迟不超过3ms。在接收过程中，光电二极管14时钟领先LED13发光周期的1/4，LED13发出逻辑“0”（低光密度）时，光电二极管14开始取样1；LED13发出逻辑“1”（高光密度）时，光电二极管14开始取样2，FPGA6比较两个取样。

实施例2

图3中,光电二极管PIN.D3的曲线，光电二极管PIN.D3取样1、2能量相等，LED13和光电二极管PIN.D3时钟相位超出两个取样周期，出现此种情况可能是由于外界光太弱，导致接收光密度过低。因此，通讯算法应该包括，在两个取样信号中，至少保证一个是检测为逻辑“1”。比如，如果取样信号1、2没有超出确定的阈值，FPGA6识别时钟关闭2个周期，并进行时钟调整；如果在调整后，取样信号1、2还是没有超过阈值，则判定为目前没有光源输入同步信号模式。

实施例3

LED13灯可选波长区间在850nm,1310nm,1490nm,CW-DM，1550nm,DWDM；启用方式是光感应启动、无源光启动、光声控结合技术、光感应机械整合模块的和/或可选技术选择。

实施例4

LED驱动器11适用于以下MCU、DSP、CPU或者GPU、APU的RISC架构、ARM或x86架构、量子或光子CPU技术选择。纵观微型处理器的技术发展出现技术融合:光通讯芯片,石墨烯芯片的发明使网络发展硬件出现未知的异变，技术的进步只是选用标准的参考。但是出于改劣发明,或者成本考量,仅仅从实用性的技术方案选择。

本发明有益效果：实现交通运输过程中便捷的网络访问，满足市场需求，提供成本低廉的光通讯系统，拓展通讯带宽，具有较高稳定性，安全性和通用性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，包括

Li-Fi基站（100）：其中包括光纤链路，建立访问端与互联网端的连接，处理电信号，接收和/或发送电信号；

路灯（200）：其中包括光电通讯装置（10），接收Li-Fi基站（100）的电信号并转换为光信号发送；

汽车（300）：其中包括光电通讯装置（10），接收路灯（200）的光信号和/或发送光信号至路灯（200）；

路灯（200）接收汽车（300）发出的光信号，转换光信号为电信号并上传至Li-Fi基站（100）。

2.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的光纤链路，包括信号发射通路和信号接收通路。

3.根据权利要求2所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的信号发射通路，包括

ASIC（17）：至少输出两个电信号，每个电信号速率至少大于1Gbps/s；

均衡器（1a）：通过超高速以太网接口XLAUI连接ASIC（17），接收电信号；

CDR&解串器（2）：接收均衡器（1a）补偿后的电信号，进行时钟与数据恢复并解串；

相位补偿器（3）：接收CDR&解串器（2）的电信号，在动态与静态电信号间进行相位拟合；

串行器（4）：接收相位补偿器（3）拟合后的电信号，输出串行电信号；

去加重驱动器（5)：接收串行器（4）的电信号，进行去加重和放大操作，输出电信号；

FPGA（6）：通过物理介质关联层接口PMD连接去加重驱动器（5）。

4.根据权利要求2所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的信号接收通路，包括

FPGA（6）：接收路灯（200）上传的电信号；

均衡器（1b）：接收FPGA发出对应信号发射通路中均衡器（1a）的电信号；

CDR（7）：接收均衡器（1b）补偿后的电信号，进行时钟与数据恢复；

多路转换器（8）：接收经CDR（7）恢复后的电信号，输出至少两个半速电信号；

去加重驱动器（9):接收多路转换器（8）的半速电信号，进行去加重和放大操作；

ASIC（17）：通过超高速以太网接口XLAUI连接去加重驱动器（9)，至少接收两个半速电信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的光电通讯装置（10），包括

LED驱动器(11)：通过传输总线连接Li-Fi基站(100)，输出控制信号；

LED(13)：接收LED驱动器(11)的控制信号，根据电信号特定序列模式发出光信号；

PIN光电二极管（14）：接收光信号，转换为电信号；

跨阻放大器（12）：通过传输总线连接Li-Fi基站(100)，接收PIN光电二极管（14）的电信号，输出至Li-Fi基站(100)。

6.根据权利要求5所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的跨阻放大器（12），包括交叉耦合的第一对差分输入晶体管（Q1、Q2）和第二对差分输入晶体管（Q3、Q4）。

7.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的光电通讯装置（10）和Li-Fi基站（100），在光通讯过程中，使用IEEE802.15.7协议定义物理层和媒体存取控制层。

8.根据权利要求1所述的一种基于可见光通讯的智能交通系统，其特征在于，所述的汽车（300），还包括连接光电通讯装置（10）的处理器（16），处理器（16）连接有Wi-Fi（15）装置。