一种点对点光通讯车灯系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种车载灯具系统，特别是公开一种点对点光通讯车灯系统。


背景技术：

2.在汽车通讯领域中，主要的通信手段有三种：一是4g、5g的通讯模式，占用通信信道，需要使用sim卡，需要在车辆沿途建设大量的通讯基站。在通讯基站间跳转时耗时长，容易掉线；二是使用专用通信网络，需要建设大量的专用基站做为通信中转站。建设成本高，仅适用于城市等基础设施好的地方；三是使用无线电台方式，在车辆间架设电台，占用通信频段较多，通信距离短，点对面的广播式通讯，通讯效率低，相互干扰比较严重。
3.针对目前传统的无线电通讯，占用频道宽，无线电污染严重，无线电波不容易被识别出来，系统之间干扰严重，加密通讯虽然能够解决系统间干扰的问题，但需要牺牲通讯的时效性，对于快速行驶的车辆来说，通讯的时效性非常重要，很多时候一个信息延时1秒，就是无用的垃圾信息。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种用光线作为信息的载体，不占用无线电的频道，实现看到即通讯的实时通讯系统、安全、节能的点对点光通讯车灯系统。
5.本实用新型是这样实现的：一种点对点光通讯车灯系统包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括信号混合器、与所述信号混合器分别相连的信号编辑器、led驱动模块和led光线发射组件；所述接收单元包括依次相连的光线接收模块、滤波放大控制器和中央处理器；所述led驱动模块将用于点亮led的驱动电流送至信号混合器；
6.所述信号编辑器接收车辆信息并将车辆信息分类汇总后形成信息流发送至所述信号混合器；
7.所述信号混合器将来自信号编辑器的信息流加载至所述驱动电流上形成复合电流、并发送至所述led光线发射组件， led光线发射组件通过led光源将电能转化成光能发射出去形成信息光；
8.所述光线接收模块接收所述信息光并转换成包含信息的电信号；所述滤波放大控制器接收所述电信号、并将电信号放大和解码，得到信息信号；所述中央处理接收所述信息信号，并将所述信息信号分类处理后分发至车辆控制系统。
9.所述led驱动模块包括驱动芯片、分别与所述驱动芯片相连的输入滤波模块、软启动设定模块、频率设置模块、输出电流设定模块、过压保护模块和输出滤波模块，所述输入滤波模块与供电模块相连，所述输出滤波模块与所述信号混合器相连；
10.所述供电模块与车辆电源相连, 来自供电模块的输入电流通过所述输入滤波模块消除杂波后进入所述驱动芯片,所述驱动芯片通过软启动设定模块获得led光源的启动信号,所述驱动芯片通过所述频率设置模块设定led光源驱动的初始频率,所述驱动芯片通
过所述输出电流设定模块设定led光源的驱动电流, 所述过压保护模块对所述led驱动模块进行过压保护,所述输出滤波模块消除驱动电流中的杂波后将驱动电路送至所述所述信号混合器；所述驱动芯片为恒流驱动芯片。
11.所述光线接收模块包括光信号传感器和聚光透镜组件，所述聚光透镜组件位于所述光信号传感器的前方；所述光信号传感器为光电池信号传感器或图像信号传感器。
12.所述聚光透镜组件的前方设有光线过滤组件。
13.所述led光源为单色光，所述单色光为红光外、红光、黄光、绿光、蓝光、紫光或紫外线中的任意一种。
14.所述led光线发射组件的led光源上设有用于增强光线指向性的光学增强组件；所述光学增强组件为设置在led光源四周的反射镜组或设置在led光源前方的透射镜组。
15.所述led光源经过光学增强组件后的光束角度为水平
±
25
°
、垂直
±
7.5度。
16.所述车辆信息为车辆自身传感器采集的信息，包括车辆gps定位信息、车速信息、加速度信息、转向信息、周边视频信息、雷达信息、语音信息或车辆电源信息中的任意一种或多种。
17.所述车辆控制系统包括中控系统、自动驾驶系统、车路协调系统或天车通讯系统中的任意一种或多种。
18.所述信号编辑器接收车辆信息后通过开码通讯和/或加密通讯的方式将车辆信息分类汇总。
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型使用光线作为信息的载体，采用开码通讯和/或加密通讯的方式接收信息光完成通讯，不占用无线电的频道，实现看到即通讯的实时通讯系统，提高驾驶安全。发布的信息具有明确的指向性和时效性，避免垃圾信息的传递的同时，通过加密信息在好友车辆之间传递图像、视频、语音等私密信息，提高抗干扰能力和私密性。
附图说明
20.图1 是本实用新型方框结构示意图。
21.图2是本实用新型led驱动模块的方框结构示意图。
22.图3是本实用新型led光线发射组件的结构原理示意图。
23.图4是本实用新型光线接收模块的结构原理示意图。
24.图5是本实用新型实施例一的led光线发射组件的结构原理示意图。
25.图6是本实用新型实施例一的光线接收模块的结构原理示意图。
26.图7是本实用新型应用时车辆之间传递信号的示意图。
27.其中：1、led光源；2、反射镜组；3、光信号传感器；4、聚光透镜组件；5、光线；6、透射镜组；7、光线过滤组件；8、主车；9、跟随车；10、来车。
具体实施方式
28.根据图1-7，本实用新型包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括信号混合器、与所述信号混合器分别相连的信号编辑器、led驱动模块和led光线发射组件；所述接收单元包括依次相连的光线接收模块、滤波放大控制器和中央处理器。
29.所述led驱动模块与车辆电源相连，产生用于点亮led光源的驱动电流，并将驱动电流送至信号混合器。所述led驱动模块产生的驱动电流，用于点亮led光线发射组件中的led光源，同时也是通讯信号的载波，用于搭载信息流。
30.具体的，根据图2，所述led驱动模块：包括驱动芯片、分别与所述驱动芯片相连的输入滤波模块、软启动设定模块、频率设置模块、输出电流设定模块、过压保护模块和输出滤波模块，所述输入滤波模块与供电模块相连，所述输出滤波模块与所述信号混合器相连。
31.所述供电模块与车辆电源相连,来自所述供电模块的输入电流通过所述输入滤波模块消除杂波后进入驱动芯片,所述驱动芯片通过软启动设定模块获得led光源的启动信号,所述驱动芯片通过所述频率设置模块设定led光源驱动的初始频率,所述驱动芯片通过所述输出电流设定模块设定led光源的驱动电流, 所述过压保护模块对所述led驱动模块进行过压保护,所述输出滤波模块消除驱动电流中的杂波后将驱动电路送至所述所述信号混合器；所述驱动芯片为恒流驱动芯片。
32.所述驱动芯片可采用lct3783led专用恒流芯片或nxp的专用控制芯片asl2416shn、asl2500shn、asl3416shn、asl2416shn、4500shn或s32k控制芯片。
33.所述信号编辑器接收车辆信息并将车辆信息分类汇总后形成信息流发送至所述信号混合器。其中，所述车辆信息为车辆基本信息、车辆周边信息、或语音信息中的任意一种或多种；所述车辆基本信息为主要由车辆自身传感器采集的基本信息，包括车辆gps定位信息、车速信息、加速度信息和转向信息。所述车辆周边信息主要由车身的毫米波雷达、摄像头、激光雷达或超声波雷达收集本车周边的信息，包括周边视频信息、雷达信息、或车辆电源信息中的任意一种或多种。所述语音信息主要包括车内的麦克风收集的语音信息。所述信号编辑器接收到上述车辆信息后，将信息进行分类处理，车辆基本信息和车辆周边信息作为开码信息处理；带有隐私的语音信息和数据量较大的图像信息进行加密处理。两部分信息处理完成后，这两部分信息统称为信息流，信息流发送给信号混合器。
34.所述信号混合器中，来自led驱动模块的所述驱动电流为高频信号，所述信号混合器将来自信号编辑器的信息流加载至所述驱动电流的高频信号上，形成包含信息流的复合电流、并发送至所述led光线发射组件。
35.led光线发射组件通过led光源将电能转化成光能发射出去，形成信息光，此时信息光上已经携带了需要传递的信息，即携带信息的光线流，信息光在空气中传播直到被接收单元的光线接收模块接收。本实用新型在实际应用中，所述led光线发射组件的led光源根据汽车前部灯和尾部灯，可采用前部灯具采用欧司朗（osram）公司的kwhh532 tk、oslon black lcw h9gp\synios p2720 kw系列系列led；也可以使用飞利浦（philips）公司的ds175系列led；日亚公司的nichia sts-da1系列、nc2w、nc3w系列。对于尾部灯具通常使用欧司朗（osram）公司的oslon la系列、synios p2720 kr系列。均采用恒流驱动，驱动电流分为50ma、100ma、150ma、350ma、500ma、750ma和1000ma共七种驱动电流级别。
36.根据图3，为了提高光线的传递距离，所述led光线发射组件的led光源1上设有用于增强光线5指向性的光学增强组件；所述光学增强组件为设置在led光源1四周的反射镜组2。所述led光源1经过光学增强组件反射镜组2后的光线5光束角度为水平
±
25
°
、垂直
±
7.5度。所述led光线发射组件的led光源1优选为单色光。所述单色光为红光外、红光、黄光、绿光、蓝光、紫光或紫外线中的任意一种。
37.所述光线接收模块接收所述信息光并转换成包含信息的电信号；根据图4，所述光线接收模块包括光信号传感器3和聚光透镜组件4，所述聚光透镜组件4位于所述光信号传感器3的前方，所述聚光透镜组件4将接收到的来自所述led光源1的光线5汇聚后进入所述光信号传感器3。所述光信号传感器3为光电池信号传感器或图像信号传感器。所述光电池信号传感器可采用欧司朗（osram）公司的bpw34bs芯片。所述图像信号传感器可采用索尼（sony）公司的imx317或imx225图像传感器。
38.所述滤波放大控制器接收来自所述光线接收模块的所述电信号、并将电信号放大和解码，得到信息信号；所述中央处理接收所述信息信号，并将所述信息信号分类处理后分发至车辆控制系统。所述车辆控制系统包括中控系统、自动驾驶系统、车路协调系统或天车通讯系统中的任意一种或多种。所述接收单元的中央处理器可采用搭载安霸（ambarella）的cv2处理器。所述中央处理器可以根据需要将接收到的信息和本车采集的信息一同打包压缩后，借助本实用新型的光通讯系统在车辆间实现车车协同系统，在车与路灯间构建成车路协同系统。借助5g等等通讯网路构架成车天通信系统。
39.实施例一：
40.根据图5、图6，与上述不同的是，所述led光线发射组件的led光源1上的光学增强组件为设置在led光源1前方的透射镜组6。所述透射镜组6的有效口径面积为5cm
2-100 cm2，焦距f=15mm-65mm。所述led光源1经过透射镜组6后的光线5光束角度为水平
±
25
°
、垂直
±
7.5度。
41.所述led光线发射组件的led光源1为非单色光，如使用荧光粉的led发出的白光。所述聚光透镜组件4的前方设有光线过滤组件7，所述光线过滤组件7将所述信息光过滤掉杂散光和由荧光粉发出的光线后，形成携带信息的单色光，所述光信号传感器3接收携带信息的单色光并将携带信息的单色光转换成包含信息的电信号。所述光线过滤组件7优选为滤光镜。
42.本实用新型应用在汽车时，汽车的前车灯和/或尾灯为本实用新型的led光源，根据图7，可以实现主车8、跟随车9和来车10之间的通讯。汽车在数百米范围内无线发送和接收对于驾驶极为有用的信息，提前对司机发出事故预警或警告前方危险路况，提高驾驶安全性。车辆间通信使车辆成了马路上的移动传感器，不仅可以预防交通事故的发生，还能减少拥堵，降低能源消耗，这最终会有益于整个城市。从车辆间通信搜集到的信息甚至可能显露出城市的形态，决策者和规划者们可以据此制定政策。在这些海量交通数据的帮助下，城市规划者们可以轻而易举地发现哪些路口易出现问题，或者据此合理设置新的公交站点。
43.例如，当主车8的视线由于路边树丛遮挡了视线时，可以通过前车为主车提供信息，主车8也可以为后面的跟随车9提供前方的道路信息。现有的车辆已经普遍配置摄像头、雷达或其他传感器系统，通过本实用新型在车辆间建立灯光点对点通讯系统，可感知到道路前面的角落里或障碍物后面的危险。
44.两辆车都配置了本实用新型通讯系统后，以每秒几次、十几次的频率向附近的汽车发出位置、速度、行驶方向等信息。这些信息即有开码信息，也有加密信息。设置在车辆上的车辆控制系统可以感知到更大范围的周边车辆及路况，并向驾驶员发出警报。本实用新型装置可以让我们避免发生交通事故，它还可以根据其他车辆的刹车信息来提醒驾驶员前方路面是否结冰。也可以通过多车的接力通讯方式，来了解拥堵路段最前端的道路情况。开
码信息主要发送车辆的位置、速度、行驶方向等信息。加密信息主要用于已经配对车辆间的影像、声音、短信等信息的通讯。
45.本实用新型适用于车辆拥堵的城市道路、高速公路和城镇道路等的场景。同时也适用于组队行驶的场景。