CN211509050U - 一种基于差分结构的车载信号接收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置、控制器、解调器以及光学传感器，所述光学传感器设置于壳体内，其中，所述壳体在所述光学传感器的一侧设置有用于接收光信号的偏振器件。本实用新型提供的车载信号接收装置通过将偏振器件设置在光学传感器入光光路的前端，从而在车载信号接收装置与光标签或无源标签之间的光信号是强度不变，但偏振方向随液晶材料的电压的变化而改变的可见光信号，能够在简单的开/关键控(OOK)调制技术下实现可见光信号的无闪烁传输，避免驾驶人员因可见光的闪烁导致头晕或头痛。

Description

一种基于差分结构的车载信号接收装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，涉及一种车联网通信技术领域，尤其涉及一种基于差分结构的车载信号接收装置。

背景技术

车联网系统，是将先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息发布技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立的一种实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。车联网系统包括车-车通信、车-道路基础设施、车-互联网等，能够实现智能交通的管理和信息服务，对智能交通的发展有重要意义。

目前车联网系统的研究主要采用射频通信方式，存在如下缺点：首先，利用射频通信技术实现车与车之间的信息传递，容易对车载电子导航等精密设备产生电磁干扰，造成交通意外等状况；其次，长期处在电子信号覆盖环境中，造成的辐射容易对驾驶员身体健康产生影响；最后，射频通信发出的信息是处在其通信距离内的所有汽车都能接受到的信息，从而对云计算处理平台处理车辆信息和“过滤清洗”数据带来巨大挑战。

传统汽车进行信息传递的方法主要两种，一是汽车车灯的组合使用，如需要左转或超车时打左转向灯，从而向其他汽车发出左转或者超车信息，需要右转或者靠边停车时打右转灯，从而向其他汽车发出右转或者靠边停车的信息；二是喇叭的使用，如当遇见前方有紧急情况时，按喇叭提醒其他车辆。此两种方法简单高效，是目前汽车之间进行信息传递的主要方法。但是，却存在如下缺点：首先，喇叭发出的声音对环境造成噪声污染，在市区或者夜晚时往往禁止使用喇叭；其次，驾驶员频繁注意前后左右汽车的车灯容易造成驾驶员疲劳，注意力下降；最后，当驾驶员注意力下降时往往无法注意到前后车辆发出的声光警告信息，容易造成交通意外事故。

中国专利(公开号为CN204928831U)公开了一种基于车载LED和可见光通信的车联网系统，包括可见光发射机、自由空间光通路模块和可见光接收机，可见光发射机包括发射机MCU主控电路单元101、按键电路单元102和LED调制驱动电路单元105；自由空间光通路模块包括车载LED106和光电探测器108；可见光接收机包括接收机MCU主控电路单元202、光电接收放大电路单元201和警示单元。该系统的模块框图如图6所示，其工作原理为利用可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)实现车辆之间、车辆与基础设施之间的信息传送。具体如下：按键电路单元102将待传信号编辑成数字电信号发送给发射机MCU主控电路单元101，发射机MCU主控电路单元101将待传信号进行调制编码后发送给LED调制驱动电路单元105，其中，发射机复位电路单元104给可见光发射机复位，发射机时钟电路单元103为可见光发射机提供时钟信号，按键电路单元102的每个按键对应具体的交通信息；LED调制驱动电路单元105将接收到的待传信号调制为可见光信号并由车载LED106发出；车载LED106的光信号由光学组件107发射，光电探测器108检测车载LED106发出的可见光信号，并发送给光电接收放大电路单元201，光电接收放大电路单元201将接收的可见光信号进行解调解码、放大处理，然后发送给接收机MCU主控电路单元202，其中，接收机复位电路单元204通过复位键切换高低电平实现接收机MCU主控电路单元202的复位功能，接收机始终电路单元203由22.1184M的晶振与两个30pF的电容构成，为接收信号车上的接收机MCU主控电路单元202提供时钟信号；接收机MCU主控电路单元202将接收到的信号通过警示单元告知驾驶员，其中，警示单元包括指示灯电路单元205、蜂鸣器电路单元206以及LCD显示电路单元207。该实用新型公开的可见光发射机以及可见光接收机均集成于PCB(Printed CircuitBoard，PCB)内，其可见光发射机的电路连接示意图，如图7所示。但是该实用新型公开的可见光发射机只能单向通信，无法同时收发信息，因此需要在车辆以及基础设施处同时安装可见光发射机和可见光接收机，成本较大。

文献[1]Xieyang Xu,Yang Shen,Junrui Yang,Chenren Xu,Guobin Shen,Guojun Chen,and Yunzhe Ni.Passivevlc:Enabling practical visible lightbackscatter communication for battery-free iot applications.In ACM MobiCom,2017.公开了一种反向可见光通信系统(Visible Light Backscatter Communication，VLBC)，利用反光材料将反射光指向请求通信的车载读写器，并切换LCD的开/关状态，通过开/关键控(OOK)的调制方式调节反射光。VLBC系统由高功率读写器和低功率的光标签组成。它的工作原理如下：读写器中的LED以很高的频率打开和关闭，将LED发出的光转变为信息的载体，即将数据信息通过打开和关闭的方式调制到载波(光)上。光信号被光标签的光传感器接收并解码。对于上行链路(光标签到车载读写器的通信链路)，通过反射同一载波来进行传输。光标签将反射光OOK调制后发送，这种调制方式是通过反射织物上的一个由单片机控制的液晶光闸或遮光板来实现的。然后，读写器上的光电探测器接收或调制反射光载波，并进一步解调和解码。文献[1]公开的读写器可以设置在车辆上，光标签可以设置在道路的基础设施上，例如路标、路障、交通灯、路灯等基础设施，通过透明的液晶屏(LiquidCrystal Display，LCD)、反光材料、微控制电路、以及小型的太阳能电池就能将现有的道路交通标志改造成光标签。文献[1]公开的读写器能够实现双向通信，其电路结构如图8所示，其工作原理如下：首先，信息位由微程序控制器301内的编码和传输逻辑器315编码(时钟周期)为编码信号，而载波则由振荡器302生成，然后编码信号由调制型放大器303调制将编码信号调制到载波上，并传输至功率放大器304以驱动第一LED305，从而使得可见光作为介质的传输信号；光电探测器306捕获从光标签反射的光信号，然后通过前置放大器307放大，放大后的信号通过一对导线308传输至可编程增益差分放大器309，这样的设计方式可以抑制长导线产生的噪声。经过可编程增益差分放大器309放大后的信号通过调谐放大器310以及精密整流解调器311，能够进一步地从载波中解调出基带信号，然后传输至微程序控制器301，其中微程序控制器301内的模数转换器312、代码辅助解调器313以及增益控制器314对基带信号进行译码和辅助解调。

中国专利(公开号为CN106529645A)公开了一种基于可见光通信的自动识别无源标签及其通信系统，通信系统包括读写器，还包括用于接收读写器所发出的光，并将本身信息发射给读写器的自动识别无源标签，读写器中用于向自动识别无源标签发光的发光部件为发光二极管，读写器中用于接收自动识别无源标签所反射的光信号的接收部分为光电探测器。该发明的读写器其光电探测器401用来接收无源标签反射的光信号，并将光信号转换成电信号。可见光接收机402对电信号进行发放大和滤波并传输至解调器403解调出基带信号。数字基带404对数字化的基带信号进行处理获取无源标签发送的数据。数字基带404接收发送给无源标签的数据，并通过调制器405调制成基带信号，然后通过可见光发射机406转化成光信号，通过第二LED407发射，如图9所示。

以上文献公开的读写器或车载接收装置存在以下问题：1、一方面如果采用复杂的调制解调技术实现车联网的可见光通信，需要较大的成本来构建和维护车联网通信系统，另一方面采用简单的开/关键控(OOK)调制技术，会因为光的闪烁而造成驾驶员头晕和头痛，容易造成交通意外事故；2、现有的读写器和光标签之间的通信受限于环境噪声的干扰，例如来自其他光标签的反射光信号、来自相反方向的环境光干扰以及地面的其他动态多径反射干扰，而且大功率LED驱动电路也会给车载读写器的接收电路增加电子噪声，以上干扰因素导致通信系统的信噪比较低，无法实现长距离的通信，但对车联网系统而言，较长的通信距离能够为驾驶员提供足够的反应时间和空间来对车辆进行操控。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置、控制器、解调器以及光学传感器。所述光学传感器设置于壳体内。所述壳体在所述光学传感器的一侧设置有用于接收光信号的偏振器件。

根据一种优选实施方式，所述壳体的一端设置有用于安装所述光学传感器的固定槽，另一端呈开口状。所述壳体的内壁设置有用于安装所述偏振器件的若干卡合槽。若干所述卡合槽按照沿所述壳体的长度方向彼此间隔排列的方式设置。

根据一种优选实施方式，所述壳体在所述偏振器件的一侧设置有用于将光信号聚焦至所述光学传感器的透镜。所述透镜按照可拆卸的方式安装于所述卡合槽处。所述光学传感器的光敏面位于所述透镜的光学焦点处。

根据一种优选实施方式，在所述壳体的呈开口状的端部按照可拆卸的方式安装有用于保护所述偏振器件和透镜的透明板体。

根据一种优选实施方式，所述壳体按照可拆卸的方式安装于架体内。所述架体至少包括用于放置集成所述控制器和解调器的印刷电路板的盒体。

一种基于差分结构的车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置、控制器以及解调器。所述解调器的输入端电连接有至少一对设置于所述壳体内的光学传感器。所述壳体在至少一对所述光学传感器的一侧设置有至少一对彼此偏振方向正交的第一偏振器件和第二偏振器件。

根据一种优选实施方式，所述壳体的一端设置有用于安装至少一对所述光学传感器的至少两个固定槽，另一端呈开口状。至少一对彼此偏振方向正交的第一偏振器件和第二偏振器件安装于所述固定槽的槽口处。

根据一种优选实施方式，所述固定槽至所述壳体的开口处设置有彼此间隔排列的若干卡合槽。所述卡合槽按照可拆卸的方式安装有用于将光信号聚焦至所述光学传感器的透镜。

一种基于差分结构的车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置、控制器以及解调器。所述解调器的输入端电连接有由若干光学传感器构成的光学传感器阵列。所述光学传感器阵列的一侧分别设置有彼此偏振方向正交的第一偏振器件和第二偏振器件。

根据一种优选实施方式，所述壳体的一端设置有用于安装所述光学传感器阵列的固定槽。所述固定槽至少包括第一固定槽和第二固定槽。所述第一偏振器件安装于所述第一固定槽的槽口处。所述第二偏振器件安装于所述第二固定槽的槽口处。

本实用新型的有益效果是以下一项或多项：

1、本实用新型提供的车载信号接收装置将偏振器件设置在光学传感器入光光路的前端，从而在车载信号接收装置与光标签或无源标签之间的光信号是强度不变，但偏振方向随液晶材料的电压的变化而改变的可见光信号，能够在简单的开/关键控(OOK)调制技术下实现可见光信号的无闪烁传输，避免驾驶人员因可见光的闪烁导致头晕或头痛。

2、本实用新型提供的基于差分结构的车载信号接收装置通过在一对光学传感器的前端设置一对彼此偏振方向正交的偏振器件，不仅成倍地增加了接收光信号的能量，而且彼此偏振方向正交的光信号能够抑制自干扰、抑制共模噪声以及抑制电子噪声，显著地增加车载信号接收装置的信噪比，从而提高车载信号接收装置与光标签或者无源标签之间的通信距离，为驾驶员提供足够的反应时间和空间对车辆进行操控。

附图说明

图1是本实用新型的一种优选车载信号接收装置的结构示意图；

图2是本实用新型的一种优选车载信号接收装置的壳体结构以及电路连接示意图；

图3是本实用新型的一种优选差分结构的车载信号接收装置的结构示意图；

图4是本实用新型的另一种优选差分结构的车载信号接收装置的结构示意图；和

图5是图4所示结构的侧视图；

图6是现有技术中基于可见光通信车联网系统的模块示意图；

图7是现有技术中基于可见光通信车联网系统的可见光发射机的电路图；

图8是现有技术的读写器的电路构成框图；和

图9是现有技术中无源标签及其通信系统的读写器的电路构成框图。

附图标记列表

1：发光装置 2：控制器 3：解调器

4：光学传感器 5：壳体 6：架体

7：印刷电路板 8：光学传感阵列 9：导线孔

10：导线 51：偏振器件 52：固定槽

53：卡合槽 54：透镜 55：透明板体

56：螺纹孔 61：盒体 62：螺杆

63：底盘 64：安装孔 511：第一偏振器件

512：第二偏振器件 521：第一固定槽 522：第二固定槽

101：发射机MCU主控电路单元 102：按键电路单元

103：发射机时钟电路单元 104：发射机复位电路单元

105：LED调制驱动电路单元 106：车载LED

107：光学组件 108：光电探测器

201：光电接收放大电路单元 202：接收机MCU主控电路单元

203：接收机时钟电路单元 204：接收机复位电路单元

205：指示灯电路单元 206：蜂鸣器电路单元

207：LCD显示电路单元 301：微程序控制器

302：振荡器 303：调制型放大器

304：功率放大器 305：第一LED

306：光电探测器 307：前置放大器

308：差分信号 309：可编程增益差分放大器

310：调谐放大器 311：精密整流解调器

312：模数转换器 313：代码辅助解调器

314：增益控制器 315：编码和传输逻辑器

401：光电探测器 402：可见光接收机

403：解调器 404：数字基带

405：调制器 406：可见光发射机

407：第二LED

具体实施方式

下面结合附图1至9进行详细说明。

实施例1

本实施例针对如图6、图8以及图9所示的基于可见光通信的车联网通信系统存在的采用复杂调制解调技术需要较大的成本来构建和维护车联网通信系统，而采用简单的开/关键控(OOK)调制技术，会因为光的闪烁而造成驾驶员头晕和头痛的问题，公开了一种车载信号接收装置。

优选地，如图8和图9所示的现有技术，采用读写器向光标签或无源标签发射光信号，光信号通过光标签或无源标签反射和开/关键控(OOK)调制后发送至读写器。光标签或无源标签利用LCD的液晶设置在两个偏振片之间的三明治结构对光信号进行开/关键控(OOK)调制，其原理为液晶材料的电压能够改变液晶材料内部分子的排列状况，从而改变经过液晶材料的光的偏振方向，而只有与LCD发射光一侧的偏振片的偏振方向相同的光才能够通过偏振片，因此通过控制液晶材料的电压能够实现光路的通断，即实现开/关键控(OOK)调制。针对开/关键控(OOK)调制导致令驾驶员头晕、头痛的光闪烁的问题，本实施例公开的车载信号接收装置将光标签或无源标签中LCD发射光一侧的偏振片设置在其光学传感器4的前端。如图2所示，将偏振器件51设置在光学传感器4入光光路的前端，从而在车载信号接收装置与光标签或无源标签之间，即读写器与光标签或无源标签之间的光信号是强度不变，但其偏振方向随液晶材料的电压的变化而改变的可见光信号。由于人类的视觉系统无法感知光的偏振方向，因此强度不变的偏振光不会出现闪烁。当反射光信号的偏振方向与偏振器件51的偏振方向相同的情况下，反射光信号能够通过偏振器件51并传输至光学传感器4。当反射光信号的偏振方向与偏振器件51的偏振方向不同的情况下，反射光信号无法通过偏振器件51进入光学传感器4，即没有光信号进入车载信号接收装置。通过以上方式，将开/关键控(OOK)调制导致的光路的通或断的过程进行分解，使得车载信号接收装置与光标签或无源标签之间的光信号始终为强度不变的偏振光，而在光学传感器4前端的偏振器件51处，实现光信号的通或断，从而能够在简单的开/关键控(OOK)调制技术下实现可见光信号的无闪烁传输，避免驾驶人员因可见光的闪烁而头晕或头痛，从而造成交通意外事故。

一种车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置1、控制器2、解调器3以及光学传感器4。优选地，发光装置1可以是如图6所示的车载LED，也可以是如图8所示的第一LED305，也可以是如图9所示的第二LED407。优选地，发光装置1也可以是车辆LED日行灯。发光装置1可以彼此间隔的方式环绕壳体5设置，如图1所示。优选地，发光装置1可以是任何材料制作的灯，例如LED灯、LCD灯、白炽灯等。优选地，发光装置1可以是任何形状和数量组合的灯，例如，三个LED灯呈品字形排列，或者一列由四个LED灯组成，并且多组灯呈并排设置。优选地，控制器2可以是如图8所示的型号为MSP430G2403的低功耗微程序控制器301。优选地，解调器3可以是如图8所示的精密整流解调器311。优选地，本实施例公开的车载接收装置可以采用如图8所示的电路关系。优选地，车载信号接收装置还包括功率放大器304、调制型放大器303、振荡器302、前置放大器307、可编程增益差分放大器309、调谐放大器310，如图2所示。优选地，信息位由控制器2内的编码和传输逻辑器315编码(时钟周期)为编码信号，而载波则由振荡器302生成。编码信号由调制型放大器303调制到载波上，并传输至功率放大器304以驱动发光装置1，从而使得可见光作为介质的传输信号。光电探测器306捕获从光标签反射的光信号，然后通过前置放大器307放大。放大后的信号通过一对导线308传输至可编程增益差分放大器309，这样的设计方式可以抑制长导线产生的噪声。经过可编程增益差分放大器309放大后的信号通过调谐放大器310以及解调器3，能够进一步地从载波中解调出基带信号，然后进入控制器2，其中控制器2内的模数转换器312、代码辅助解调器313以及增益控制器314对基带信号进行译码和辅助解调。优选地，以上控制器2、解调器3、功率放大器304、调制型放大器303、振荡器302、前置放大器307、可编程增益差分放大器309以调谐放大器310等电子元件可以集成在印刷电路板7上。

优选地，光学传感器4设置于壳体5内。如图1所示，壳体5按照可拆卸的方式安装于架体6内。优选地，可拆卸的方式可以是螺纹连接、卡合连接。例如，壳体5在其端部设置有螺纹孔56。架体6在其架身上设置有与螺纹孔56匹配的螺纹孔，从而能够通过螺栓和螺纹孔将壳体5安装在架体6上。优选地，壳体5可以是圆锥形、圆柱形或者长方形等。优选地，架体6至少包括盒体61。盒体61可以用于放置印刷电路板7。印刷电路板7集成控制器2和解调器3。优选地，盒体61、壳体5以及架体6均设置有用于穿设导线10的导线孔9，如图1所示。

优选地，架体6的底部还设置底盘63。在底盘63与架体6底部之间设置有螺杆62。底盘63通过螺杆62与架体6连接固定。优选地，架体6、底盘63以及壳体5均可以采用PET(Polyethylene terephthalate)材料制作。优选地，底盘6还设置有用于安装吸盘的安装孔64。吸盘能够将架体6稳定的固定在车辆上。例如，采用型号为TJ-A的包胶强磁平螺纹吸盘将架体6固定在汽车的车顶。

优选地，壳体5在光学传感器4的一侧设置有用于接收光信号的偏振器件51，如图2所示。优选地，将偏振器件51设置在光学传感器4入光光路的前端，从而在车载信号接收装置与光标签或无源标签，即读写器与光标签或无源标签之间的光信号是强度不变，但其偏振方向随液晶材料的电压的变化而改变的可见光信号，而人类的视觉系统无法感知光的偏振方向，因此强度不变的偏振光不会出现闪烁。通过该设置方式，本实施例公开的车载信号接收装置能够在简单的开/关键控(OOK)调制技术下实现可见光信号的无闪烁传输，避免驾驶人员因可见光的闪烁导致的头晕或头痛。

根据一种优选实施方式，壳体5的一端设置有固定槽52。固定槽52用于安装光学传感器4。优选地，光学传感器4可以是光电探测器，例如型号为G0606M-B的光电二极管。固定槽52的另一端呈开口状，如图2所示。优选地，壳体5的内壁设置有若干卡合槽53。沿壳体5的长度方向，若干卡合槽53按照彼此间隔排列的方式设置，如图2所示。优选地，光学传感器4至壳体5开口处的距离在55mm～85mm。通过该设置方式，间隔排列的若干卡合槽53沿壳体5的开口至光学传感器4方向，其安装尺寸逐渐减小，从而能够适配不同直径的光学元件，例如透镜54和偏振器件51，因此不需要额外的适配器来安装不同尺寸的光学元件。此外，间隔排列的卡合槽53提供了多个距离光学传感器4不同的安装位置，从而适配不同规格透镜54的焦距。优选地，若干卡合槽53可以由具有一定弹性的材料制作，例如橡胶、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性苯乙烯类弹性体等。若干卡合槽53可以按照可拆卸的方式安装在壳体5的内部。可拆卸的方式可以是粘贴。通过该设置方式，弹性材料具有一定的减震效果，从而在车辆行驶的过程中能够保护偏振器件51以及透镜54。

优选地，若干卡合槽53也可以是由壳体5一体成型制作的。若干卡合槽53能够固定偏振器件51以及透镜54。优选地，偏振器件51可以是与壳体5内部横截面相匹配的形状，例如圆形、正方形或者长方形。偏振器件51可以是偏振滤光片、偏振滤光镜等。偏振滤光片可以是型号为GCC-301001的光电中性密度滤光片。

根据一种优选实施方式，壳体5在偏振器件51的一侧设置有透镜54。透镜54用于将光信号聚焦至光学传感器4。透镜54可以设置在偏振器件51的两侧。透镜54按照可拆卸的方式安装于卡合槽53处。可拆卸的方式可以是卡合。优选地，光学传感器4的光敏面位于透镜54的光学焦点处。优选地，由于不同的规格的透镜54的焦距不同，因此透镜54的光学焦点不同。通过一系列半径不同的卡合槽53能够安装不同规格的透镜54，以满足光学传感器4的光敏面位于透镜54的光学焦点处的条件。

优选地，透镜54的安装提高了光信号进入光学传感器4的进光量，减少了衰减。而且，由于光学传感器4对光敏感的范围有限，透镜54能够将较大范围，来自不同角度的光信号聚焦至光学传感器4，提高了光学传感器4的可接收光信号的范围。优选地，透镜54的直径范围110mm～150mm。透镜54可以选择塑胶透镜或者玻璃透镜。

优选地，在壳体5的呈开口状的端部设置有透明板体55。透明板体55按照可拆卸的方式安装在壳体5的开口状端部。可拆卸的方式可以是螺纹、卡合等。优选地，透明板体55可以保护偏振器件51和透镜54，避免外界灰尘等杂物落入偏振器件51或透镜54的表面，影响光信号的接收。优选地，透明板体55可以采用玻璃、亚克力等透明材料制作。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于在壳体5内设置至少一对光学传感器4，并且一对光学传感器4的前端设置有一对彼此偏振方向正交的偏振器件51。通过该设置方式，车载信号接收装置能够从两个光学传感器4接收一对彼此偏振方向正交的光信号，不仅成倍地增加了接收光信号的能量，而且彼此偏振方向正交的光信号能够抑制自干扰、抑制共模噪声以及抑制电子噪声，显著地增加车载信号接收装置的信噪比，从而提高车载信号接收装置与光标签或者无源标签之间的通信距离，为驾驶员提供足够的反应时间和空间来对车辆进行操控。

一种基于差分结构的车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置1、控制器2以及解调器3。优选地，本实施例公开的车载信号接收装置与实施例1相似，还包括功率放大器304、调制型放大器303、振荡器302、前置放大器307、可编程增益差分放大器309以调谐放大器310，电路的连接关系如图2所示。以上电子元件控制器2、解调器3、功率放大器304、调制型放大器303、振荡器302、前置放大器307、可编程增益差分放大器309以调谐放大器310可以集成在印刷电路板7上。优选地，本实施例与实施例1的不同处在于，解调器3的输入端电连接有至少一对光学传感器4。光学传感器4设置于壳体5内。壳体5在至少一对光学传感器4的一侧设置有至少一对彼此偏振方向正交的第一偏振器件511和第二偏振器件512。优选地，偏振方向正交指的是光从第一偏振器件511通过后的相位与光从第二偏振器件512通过后的相位相差90°。通过该设置方式，车载信号接收装置能够通过至少一对光学传感器4成倍地增加接收光信号的强度。而且，由于在一对光学传感器4的接收光路处设置一对彼此偏振方向正交的第一偏振器件511和第二偏振器件512，使得一对光学传感器4接收的光信号为差分光信号，即彼此振幅相同，方位角相加为90°。方位角是光信号的入射方向与偏振器件51的偏振方向之间的夹角。由于一对差分光信号其噪声相同，因此通过将两个信号差分处理能够消除共模噪声、电子噪声、自干扰、环境光、其他车辆车载装置发出的光束以及地面动态多径反射光等。优选地，自干扰指的是非预期的光标签、无源标签或者其他的反光器反射的光信号。通过增加光信号的强度以及抑制干扰，能够显著地增加通信系统的信噪比，即增加车载信号接收装置与光标签或无源标签的通信距离，从而能够为驾驶员提供足够的反应时间和空间来对车辆进行操控。

优选地，如图1所示，壳体5按照可拆卸的方式安装于架体6内。优选地，可拆卸的方式可以是螺纹连接、卡合连接。例如，壳体5在其端部设置有螺纹孔56。架体6在其架身上设置有与螺纹孔56匹配的螺纹孔，从而能够通过螺栓和螺纹孔将壳体5安装在架体6上。优选地，壳体5可以是圆锥形、圆柱形或者长方形等。优选地，架体6至少包括盒体61。盒体61可以用于放置印刷电路板7。印刷电路板7能够集成控制器2和解调器3。优选地，盒体61、壳体5以及架体6均设置有用于穿设导线10的导线孔9，如图1所示。

优选地，架体6的底部还设置底盘63。在底盘63与架体6底部之间设置有螺杆62。底盘63通过螺杆62与架体6连接固定。优选地，架体6、底盘63以及壳体5均可以采用PET(Polyethylene terephthalate)材料制作。优选地，底盘6还设置有用于安装吸盘的安装孔64。吸盘能够将架体6稳定的固定在车辆上。例如，采用型号为TJ-A的包胶强磁平螺纹吸盘将架体6固定在汽车的车顶。

根据一种优选实施方式，壳体5的一端设置有至少两个固定槽52，如图3所示。固定槽52用于安装至少一对光学传感器4以及相应的第一偏振器件511以及第二偏振器件512。固定槽52的另一端呈开口状。固定槽52的数量与光学传感器4的数量相匹配。例如，如图3所示，车载信号接收装置设置两对光学传感器4，相应壳体5设置有4个固定槽52。优选地，第一偏振器件511和第二偏振器件512可以安装于固定槽52的槽口处，例如在固定槽52的开口处设置卡合槽，通过卡合连接的方式将相应的第一偏振器件511和第二偏振器件512安装在固定槽52的开口处。优选地，偏振器件51可以是与壳体5内部横截面相匹配的形状，例如圆形、正方形或者长方形。偏振器件51可以是偏振滤光片、偏振滤光镜等。偏振滤光片可以是型号为GCC-301001的光电中性密度滤光片。

优选地，壳体5的内壁设置有若干卡合槽53。沿壳体5的长度方向，若干卡合槽53按照彼此间隔排列的方式设置，如图2所示。优选地，光学传感器4至壳体5开口处的距离在55mm～85mm。

优选地，若干卡合槽53可以由具有一定弹性的材料制作，例如橡胶、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性苯乙烯类弹性体等。若干卡合槽53可以按照可拆卸的方式安装在壳体5的内部。可拆卸的方式可以是粘贴。通过该设置方式，弹性材料具有一定的减震效果，从而在车辆行驶的过程中能够保护透镜54。优选地，若干卡合槽53也可以是由壳体5一体成型制作的。若干卡合槽53能够固定透镜54。

根据一种优选实施方式，壳体5在偏振器件51的一侧设置有透镜54。透镜54用于将光信号聚焦至光学传感器4。透镜54可以设置在偏振器件51的两侧。透镜54按照可拆卸的方式安装于卡合槽53处。可拆卸的方式可以是卡合。优选地，光学传感器4的光敏面位于透镜54的光学焦点处。优选地，由于不同的规格的透镜54的焦距不同，因此透镜54的光学焦点不同。通过一系列半径不同的卡合槽53能够安装不同规格的透镜54，以满足光学传感器4的光敏面位于透镜54的光学焦点处的条件。

优选地，透镜54的安装提高了光信号进入光学传感器4的进光量，减少了衰减。而且，由于光学传感器4对光敏感的范围有限，透镜54能够将较大范围，来自不同角度的光信号聚焦至光学传感器4，提高了光学传感器4的可接收光信号的范围。优选地，透镜54的直径范围110mm～150mm。透镜54可以选择塑胶透镜或者玻璃透镜。

优选地，在壳体5的呈开口状的端部设置有透明板体55。透明板体55按照可拆卸的方式安装在壳体5的开口状端部。可拆卸的方式可以是螺纹、卡合等。优选地，透明板体55可以保护偏振器件51和透镜54，避免外界灰尘等杂物落入偏振器件51或透镜54的表面，影响光信号的接收。优选地，透明板体55可以采用玻璃、亚克力等透明材料制作。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图4所示，本实施例与实施例2的区别在于使用由若干光学传感器4构成的光学传感器阵列8来接收光信号。通过该设置方式，能够进一步地增加接收光学信号的光敏面积，提高接收光信号的强度，进一步增加信噪比，从而提高通信距离，为驾驶员提供足够的反应时间和空间来对车辆进行操控。

一种基于差分结构的车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置1、控制器2以及解调器3。优选地，本实施例公开的车载信号接收装置与实施例2相似，还包括功率放大器304、调制型放大器303、振荡器302、前置放大器307、可编程增益差分放大器309以调谐放大器310，电路的连接关系如图2所示。以上电子元件控制器2、解调器3、功率放大器304、调制型放大器303、振荡器302、前置放大器307、可编程增益差分放大器309以调谐放大器310可以集成在印刷电路板7上。优选地，本实施例与实施例2的不同处在于，解调器3的输入端电连接有由若干光学传感器4构成的光学传感器阵列8。光学传感器阵列8的一侧分别设置有彼此偏振方向正交的第一偏振器件511和第二偏振器件512。通过该设置方式，能够显著地增加车载信号接收装置的光敏面积，从而在实施例2的基础上进一步增加信噪比，从而提高信号接收装置与光标签或无源标签的通信距离，从而为驾驶员提供足够的反应时间和空间来车辆进行操控。而且与实施例2不同，本实施例将光学传感器阵列8分为两部分，如图4所示。这种设置方式不同于实施例2公开的优选实施方式需要在每个光学传感器4前端设置一个偏振器件51，而是可以在光学传感器阵列8的前端设置彼此偏振方向正交的第一偏振器件511和第二偏振器件512，减少了偏振器件51安装的数量，同时方便偏振器件51的更换，因此能够降低成本和安装难度。

优选地，本实施例公开的车载信号接收装置与实施例2的结构相似。不同之处在与壳体5的内部结构。优选地，本实施例公开的车载信号接收装置其壳体5的结构，如图4和图5所示。壳体5的一端设置有固定槽52。固定槽52用于安装光学传感器阵列8。固定槽52至少包括将第一固定槽521和第二固定槽522。如图5所示，第一偏振器件511安装于第一固定槽521的槽口处。第二偏振器件512安装于第二固定槽522的槽口处。优选地，固定槽52其靠近槽口的端面呈曲面，如图5所示。通过该设置方式，光学传感器4可以根据固定槽52的端面来调整光学传感器4的光敏面的朝向，改变接收光信号的角度，从而能够增加车载信号接收装置的光信号接收范围。例如，车辆在接近光标签或者无源标签的过程中，车载信号接收装置的可接收角度越来越小，而通过调整光学传感阵列8中每个光学传感器4光敏面的朝向，增加光信号接收的角度范围，能够在车辆距离光标签或者无源标签距离较近时(例如10m)保证可靠的通信。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置(1)、控制器(2)、解调器(3)以及光学传感器(4)，其特征在于，所述光学传感器(4)设置于壳体(5)内，其中，

所述壳体(5)在所述光学传感器(4)的一侧设置有用于接收光信号的偏振器件(51)。

2.根据权利要求1所述的车载信号接收装置，其特征在于，所述壳体(5)的一端设置有用于安装所述光学传感器(4)的固定槽(52)，另一端呈开口状，

并且所述壳体(5)的内壁设置有用于安装所述偏振器件(51)的若干卡合槽(53)，其中，

若干所述卡合槽(53)按照沿所述壳体(5)的长度方向彼此间隔排列的方式设置。

3.根据权利要求2所述的车载信号接收装置，其特征在于，所述壳体(5)在所述偏振器件(51)的一侧设置有用于将光信号聚焦至所述光学传感器(4)的透镜(54)，其中，

所述透镜(54)按照可拆卸的方式安装于所述卡合槽(53)处，并且所述光学传感器(4)的光敏面位于所述透镜(54)的光学焦点处。

4.根据权利要求3所述的车载信号接收装置，其特征在于，在所述壳体(5)的呈开口状的端部按照可拆卸的方式安装有用于保护所述偏振器件(51)和透镜(54)的透明板体(55)。

5.根据权利要求1所述的车载信号接收装置，其特征在于，所述壳体(5)按照可拆卸的方式安装于架体(6)内，所述架体(6)至少包括用于放置集成所述控制器(2)和解调器(3)的印刷电路板(7)的盒体(61)。

6.一种基于差分结构的车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置(1)、控制器(2)以及解调器(3)，其特征在于，所述解调器(3)的输入端电连接有至少一对设置于壳体(5)内的光学传感器(4)，其中，

所述壳体(5)在至少一对所述光学传感器(4)的一侧设置有至少一对彼此偏振方向正交的第一偏振器件(511)和第二偏振器件(512)。

7.根据权利要求6所述的车载信号接收装置，其特征在于，所述壳体(5)的一端设置有用于安装至少一对所述光学传感器(4)的至少两个固定槽(52)，另一端呈开口状，

并且至少一对彼此偏振方向正交的第一偏振器件(511)和第二偏振器件(512)安装于所述固定槽(52)的槽口处。

8.根据权利要求7所述的车载信号接收装置，其特征在于，所述固定槽(52)至所述壳体(5)的开口处设置有彼此间隔排列的若干卡合槽(53)，其中，

所述卡合槽(53)按照可拆卸的方式安装有用于将光信号聚焦至所述光学传感器(4)的透镜(54)。

9.一种基于差分结构的车载信号接收装置，至少包括依次电连接的发光装置(1)、控制器(2)以及解调器(3)，其特征在于，所述解调器(3)的输入端电连接有由若干光学传感器(4)构成的光学传感器阵列(8)，其中，

所述光学传感器阵列(8)的一侧分别设置有彼此偏振方向正交的第一偏振器件(511)和第二偏振器件(512)。

10.根据前述权利要求9所述的车载信号接收装置，其特征在于，所述壳体(5)的一端设置有用于安装所述光学传感器阵列(8)的固定槽(52)，其中，

所述固定槽(52)至少包括第一固定槽(521)和第二固定槽(522)，所述第一偏振器件(511)安装于所述第一固定槽(521)的槽口处，所述第二偏振器件(512)安装于所述第二固定槽(522)的槽口处。

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