一种车载的数据传输装置及车载数据传输系统的制作方法

1.本发明涉及车载传输领域，具体涉及一种车载的数据传输装置及车载数据 传输系统。


背景技术：

2.随着人工智能、自动驾驶技术的不断发展，无人驾驶将逐步进入人们的生 活，所产生的大量数据需要在地面数据中心和车辆、无人机等设备之间上传和 下载，如车辆在行驶过程中采集的点云数据、车况信息等。传统的方式是采用 光盘或可移动硬盘采用人工连接方式与数据中心交换数据，大量的数据导致数 据上传下载需要花费几十分钟甚至几个小时，这就需要一种自由空间高速传输 光模块去解决该问题。
3.采用光盘或可移动硬盘人工连接方式交换数据不仅费时费力，效率低下， 而且严重阻碍自动驾驶的发展。地面任何站点都需要有人值守且其数据交换效 率及其费时，随着自动驾驶车辆日益增多势必需要付出更多的成本建造更多的 数据交换站点，这是不可接受的。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种车载 的数据传输装置及车载数据传输系统，解决车载传输数据慢和不方便的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车载的数据传输装 置，实现车载与外部数据交换站点的自由空间数据传输，所述数据传输装置包 括基座、主控板、光发射模组和光接收模组，所述主控板、光发射模组和光接 收模组均设置在基座上，所述主控板分别与光发射模组、光接收模组和车载的 数据中心连接；其中，
6.所述光发射模组包括激光芯片和第一准直透镜，所述光接收模组包括光探 测器和第二准直透镜，所述第一准直透镜的主光轴和第二准直透镜的主光轴平 行设置；
7.所述主控板获取数据中心的数据信息以电信号的形式发送至激光芯片中， 并通过激光芯片转化为光信号，所述光信号穿过第一准直透镜后准直并向外发 射，外部光信号经过第二准直透镜准直至光探测器，并转化为电信号发送至主 控板中。
8.其中，较佳方案是：所述基座包括底座，所述底座包括主板放置位、具有 第一通孔的第一安装位和具有第二通孔的第二安装位，所述第一通孔和第二通 孔的中心轴平行设置，所述主控板设置在主板放置位中，所述光发射模组设置 在第一安装位上且第一准直透镜与第一通孔对齐设置，所述光接收模组设置在 第二安装位上且第二准直透镜与第二通孔对齐设置。
9.其中，较佳方案是：所述主控板与主板放置位之间设置有导热垫片。
10.其中，较佳方案是：所述主控板上设置有激光芯片驱动器、主控芯片和 ad模数转换芯片，所述主控芯片作为主控板的控制中心，所述激光芯片驱动 器分别与激光芯片和主控芯片连接，以为激光芯片提供驱动电信号，所述ad 模数转换芯片分别与光探测器和连接
主控板连接，以将光探测器转化的电信号 转化为数字信号并传输至主控板；其中，所述激光芯片驱动器、主控芯片和 ad模数转换芯片中的至少一者贴合或靠近导热垫片设置。
11.其中，较佳方案是：所述基座还包括上盖，所述上盖与底座固定连接并形 成容纳主板放置位、光发射模组和光接收模组的放置空间，所述第一通孔和第 二通孔设置在底座的一侧边上，所述底座的对侧设置有向底部延伸的开口，以 安装光纤连接件。
12.其中，较佳方案是：所述光发射模组和光接收模组均通过弯曲成形的柔性 板与主控板对应位置的金手指焊接。
13.其中，较佳方案是：所述基座为sfp封装壳体。
14.其中，较佳方案是：所述光发射模块的激光芯片发射1550um的光信号， 所述光接收模块还设置有与光探测器连接的光放大器，以放大光探测器产生的 电信号。
15.其中，较佳方案是：所述第一准直透镜和第二准直透镜为可滤掉非信号光 的滤波镜片，所述非信号光为1530-1570nm范围。
16.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车载数据传输系 统，所述车载数据传输系统包括设置在车载中的数据中心、数据交换站点和数 据传输装置，所述数据传输装置设置在车载上，并与数据中心数据连接，并通 过光发射模组和光接收模组与数据交换站点进行数据传输。
17.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明实现了在大气环境中自 由空间光传输，实现了车载与地面的数据交换站点的快速数据传输交换，大大 提升了效率。
附图说明
18.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
19.图1是本发明车载数据传输系统的结构示意图；
20.图2是本发明数据传输装置的结构示意图；
21.图3是本发明数据传输装置的封装结构的第一方向结构示意图；
22.图4是本发明数据传输装置的封装结构的第二方向结构示意图。
具体实施方式
23.现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
24.如图1所示，本发明提供一种车载100的数据传输装置200的较佳实施例。
25.一种车载100的数据传输装置200，实现车载100与外部数据交换站点300 的自由空间数据传输，所述数据传输装置200包括基座210、主控板220、光 发射模组230和光接收模组240，所述主控板220、光发射模组230和光接收 模组240均设置在基座210上，所述主控板220分别与光发射模组230、光接 收模组240和车载100的数据中心连接；其中，所述光发射模组230包括激光 芯片231和第一准直透镜232，所述光接收模组240包括光探测器241和第二 准直透镜242，所述第一准直透镜232的主光轴和第二准直透镜242的主光轴 平行设置；所述主控板220获取数据中心的数据信息以电信号的形式发送至激 光芯片231中，并通过激光芯片231转化为光信号，所述光信号穿过第一准直 透镜232后准直并向外发射，外部光信号经过第二准直透镜242准直至光探测 器241，并转化为电信号发送至主控板220中。
26.具体地，基座210固设在车载100的对应位置，可穿过车载100向外伸出， 也可以设
置有保护罩用于对其保护，保护罩可以打开的非透明罩，或者使不可 以打开的透明罩。基座210上设置有数据传输装置200的重要部件，例如数据 传输装置200的控制大脑主控板220，承接了数据传输装置200的所有控制处 理功能，例如，通过通讯模块与外部数据交换站点300进行通讯，或者在接收 到传输指令后，将车载100的数据转化为电信号并控制光发射模组230向外发 送，以让外部数据交换站点300接收，同时对光接收模组240接收到的电信号 转化为对应格式的数据，存储数据或指令指令，同时，还实现对温度、vcc电 压、bias电流、功率监控补偿、报警等监控，判断模块工作状态。
27.当然，本发明核心是保护数据传输装置200的整体物理结构及电路连接关 系，特别是设置在车载100上可与外部数据交换站点300进行数据交互，而主 控板220的控制处理功能是常规技术或在光传输模块中属于公知技术，而描述 主控板220是为了对其他功能模块和整体结构进行限定以及为了更好的描述， 所涉及的软件功能并非本技术需要保护。
28.特别是，通过光发射模组230和光接收模组240的设置，实现车载100 的高效稳定的数据传输，特别是适合现有数据量非常大的电动车。其中，为了 使光发射模组230发射更远距离的光信号，且确保光信号的稳定，以使车载 100与外部数据交换站点300距离足够远也能进行数据交换，设置有第一准直 透镜232和第二准直透镜242，通过第一准直透镜232提高激光芯片231的发 射距离，降低散射情况，例如保证其准直度在两米甚至更长范围内光斑发散小 于1
°
，以保证信号强度以信噪比；通过第二准直透镜242将光集中至光探测 器241中，保证较小的误码率和数据准确完整，实现在大气环境下自由空间光 信息交换。
29.进一步地，所述第一准直透镜232和第二准直透镜242为可滤掉非信号光 的滤波镜片，所述非信号光为1530-1570nm范围，降低外部光纤的干扰。
30.在一个本实施例中，所述光发射模块的激光芯片231发射1550um的光信 号，所述光接收模块还设置有与光探测器241连接的光放大器，以放大光探测 器241产生的电信号。采用1550um的光信号，一方面稳定，另一方面不会对 人眼有伤害，特别是用在车载100上，需要对外发射，这是非常要注意的点， 处于人眼吸收水峰波段，不穿透晶状体造成视网神经损伤，保证人眼安全。通 过光放大器的放大，提高对信号的处理便捷性，提高整体传输的准确性。
31.在一个实施例中，提供一种车载100数据传输系统，所述车载100数据传 输系统包括设置在车载100中的数据中心、数据交换站点300和数据传输装置 200，所述数据传输装置200设置在车载100上，并与数据中心数据连接，并 通过光发射模组230和光接收模组240与数据交换站点300进行数据传输。由 于极快的数据交换，不需增加建设地面数据中心交换站点，从而极大的节省建 造支出，产生较大的经济效益。
32.如图2所示，本发明提供一种基座210的较佳实施例。
33.所述基座210包括底座211，所述底座211包括主板放置位、具有第一通 孔的第一安装位251和具有第二通孔的第二安装位252，所述第一通孔和第二 通孔的中心轴平行设置，所述主控板220设置在主板放置位中，所述光发射模 组230设置在第一安装位251上且第一准直透镜232与第一通孔对齐设置，所 述光接收模组240设置在第二安装位252上且第二准直透镜242与第二通孔 对齐设置。
34.具体地，主板放置位优选为平面，便于主控板220的稳定安装，同时，第 一安装位251和第二安装位252设置有与对应光发射模组230或光接收模组 240外轮廓匹配的凹槽形
状，可通过固定件进行固定，也可以通过胶水进行固 定。优选的，第一安装位251为u型槽道，光发射模组230的壳体外形为圆柱 形状，第二安装位252为垫块或方形槽道，光接收模组240的壳体外形为方形 形状。
35.其中，第一安装位251和第二安装位252为一体设计结构，且应该还设置 有上罩253，实现对光接收模组240和光发射模组230的固定。
36.在一个实施例中，所述主控板220与主板放置位之间设置有导热垫片。导 热垫片是填充主控板220和基座210之间的空气间隙，当然也可以作为主控板 220和基座210之间粘接结构，主控板220还能直接与壳体进行固定连接，导 热垫片的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面，特别合适主控 板220的形状，将主控板220的热量从基座210扩散出去，当然，基座210 优选为散热材质，例如金属，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。
37.在一个实施例中，所述主控板220上设置有激光芯片231驱动器、主控芯 片和ad模数转换芯片，所述主控芯片作为主控板220的控制中心，所述激光 芯片231驱动器分别与激光芯片231和主控芯片连接，以为激光芯片231提供 驱动电信号，所述ad模数转换芯片分别与光探测器241和连接主控板220连 接，以将光探测器241转化的电信号转化为数字信号并传输至主控板220；其 中，所述激光芯片231驱动器、主控芯片和ad模数转换芯片中的至少一者贴 合或靠近导热垫片设置，实现对主控板220上的主要热源进行快速散热。
38.具体地，激光芯片231驱动器是对激光芯片231的驱动电路，无论是主控 芯片、激光芯片231还是激光芯片231驱动器均是常规技术，只是将其设置在 数据传输装置200中，提高数据传输装置200的性能。ad模数转换芯片是将 ad模数转换的功能承接，降低主控芯片处理，对主控芯片的硬件要求降低， 且使主控芯片专注于数据传输装置200的整体控制。
39.在一个实施例中，所述基座210还包括上盖212，所述上盖212与底座211 固定连接并形成容纳主板放置位、光发射模组230和光接收模组240的放置空 间，所述第一通孔和第二通孔设置在底座211的一侧边上，所述底座211的对 侧设置有向底部延伸的开口，以安装光纤连接件。优选地，所述基座210为 sfp封装壳体，gbic(gigabit interface converter的缩写)，是将千兆位电 信号转换为光信号的接口器件。gbic设计上可以为热插拔使用。gbic是一种 符合国际标准的可互换产品。采用gbic接口设计的千兆位交换机由于互换灵 活，在市场上占有较大的市场份额。sfp(small form-factor pluggable) 可以简单的理解为gbic的升级版本，sfp封装壳体是sfp的封装外壳，sfp 封装壳体提供装配空间和机械接口。
40.在一个实施例中，所述光发射模组230和光接收模组240均通过弯曲成形 的柔性板260与主控板220对应位置的金手指焊接。将已完成准直的光发射模 组230和光接收模组240所连接的柔性板预弯成形，然后与主控板220的金手 指焊接，确保两边金手指准确对齐，确保其阻抗50 /-10％ω，保证电信号较 小损失及反射。
41.以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围， 凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。