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一种基于可见光的车辆扫码通信系统

阅读：700发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种基于可见光的车辆扫码通信系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种基于可见光的车辆扫码通信系统，包括可见光发生装置、光驱动模块、光信号调质模块、可见光获取装置、数据获取模块、数据解算模块，光信号调质模块输入端与控制方连接且输出端与光驱动模块连接，光驱动模块驱动端与可见光发生装置连接，可见光发生装置、光驱动模块及光信号调质模块设于车辆或道路，可见光获取装置覆盖可见光发生装置发光区域，可见光获取装置依次与数据获取模块、数据解算模块的输入端连接。本实用新型在车辆及道路设置对应的发光装置及其控制装置、可见光获取装置及其解算装置实现可见光通信，解决无线通信易被干扰及易被外部监听的安全性差问题，广泛适用于射频敏感或安全性要求高的场合。，下面是一种基于可见光的车辆扫码通信系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于包括可见光发生装置(1)、光驱动模块(2)、光信号调质模块(3)、可见光获取装置(4)、数据获取模块(5)、数据解算模块(6)，所述光信号调质模块(3)的输入端与控制方网络连接且输出端与光驱动模块(2)的输入端电气连接，所述光驱动模块(2)的驱动端与可见光发生装置(1)电气连接，所述可见光发生装置(1)、光驱动模块(2)及光信号调质模块(3)设置于车辆或道路，所述可见光获取装置(4)的光获取头的范围覆盖可见光发生装置(1)的发光区域，所述可见光获取装置(4)依次与数据获取模块(5)、数据解算模块(6)的输入端电气连接。
2.根据权利要求1所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述光信号调质模块(3)用于接收上位机或远程控制方的控制信号，然后将接收到的控制信号转换为图像信号或开关控制信号；
所述光驱动模块(2)用于接收光信号调质模块(3)发出的图像信号或开关控制信号，然后将接收到的图像信号或开关控制信号转换为开关信号；
所述可见光发生装置(1)用于根据光驱动模块(2)的开关信号发出可见光信号。
3.根据权利要求2所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述可见光获取装置(4)用于获取可见光发生装置(1)发出的可见光信号；
所述数据获取模块(5)用于获取可见光获取装置(4)在预定的时间内扫描得到的图像数据；
所述数据解算模块(6)用于接收数据获取模块(5)的图像数据，然后根据所接收到的图像数据解算光扫码的内容并传送给信号获取控制方。
4.根据权利要求3所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于还包括光角度控制模块(7)，所述光角度控制模块(7)与可见光发生装置(1)一体设置于车辆或道路一侧，所述光角度控制模块(7)用于接收光信号调质模块(3)的光照角度信号并控制可见光发生装置(1)调整照射角度。
5.根据权利要求4所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述可见光发生装置(1)包括可见光发射器(101)、角度驱动结构(102)，所述可见光发射器(101)与光驱动模块(2)电气连接，所述角度驱动结构(102)与光角度控制模块(7)电气连接。
6.根据权利要求5所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述角度驱动结构(102)为云台或可旋转遮光罩，所述可见光发射器(101)设置于云台上，或者可见光发射器(101)的发光端设置有可旋转遮光罩。
7.根据权利要求1至6任意一项所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述可见光发生装置(1)为荧光灯或 LED灯，所述可见光获取装置(4)为摄像头或APD接收装置。
8.根据权利要求7所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述可见光发生装置(1)为多个LED发光体组成的LED灯阵列，所述可见光发生装置(1)通过LED灯阵列发出可见光信息。
9.根据权利要求7所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述可见光获取装置(4)包括多个APD形成的APD微阵列，所述可见光获取装置(4)通过APD微阵列接收可见光发生装置(1)的可见光信息。
10.根据权利要求9所述基于可见光的车辆扫码通信系统，其特征在于所述APD微阵列还包括半球形透镜或鱼眼透镜，所述半球形透镜或鱼眼透镜设置在多个APD的前方，用于将可见光发生装置(1)发射的可见光信息成像到APD微阵列的接收平面上。

说明书全文

一种基于可见光的车辆扫码通信系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于可见光通信技术领域，具体涉及一种结构简单、可靠性高、适用于射频敏感或安全性要求高的场合的基于可见光的车辆扫码通信系统。

背景技术

[0002] 可见光通信(Visible Light Communication，VLC)，是通过将通信与照明有机结合，利用荧光灯或LED等发出的肉眼看得到或看不到的明暗闪烁信号来传输信息，以解决无线网络的“传输速率低”、“频谱紧张”、“易被干扰”等问题；同时由于无线网络的频段穿透能力强，容易被外部所截取、监听，难以适应高安全场合；而且对于诸如配有高精度仪器载仓等车辆的射频信号敏感区域，无线网络也难以满足要求。另外，对于列车、地铁、轻轨等通信可靠性要求较高的场所，目前普遍使用的无线通信方式基本能够满足要求，但还是需要保留最为传统的信号灯模式，通过司乘人员肉眼判别辅助作为备份以提高通信的可靠性，而人工判别劳动强度大、可靠性较低，难以消除存在的隐患。此外，对于无人驾驶车辆来说，虽然采用了诸如雷达探头、红外线感应、GPS定位、无线网络控制等技术，但信号灯判断模式不仅是基本要求，而基于信号灯模式的可见光通信也是对易受干扰的雷达探头、红外线感应、GPS定位及无线网络等技术的有效补充，是提高无人驾驶车辆可靠性的有力保障。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的在于提供一种结构简单、可靠性高、适用于射频敏感或安全性要求高的场合的基于可见光的车辆扫码通信系统。

[0004] 本实用新型是这样实现的：包括可见光发生装置、光驱动模块、光信号调质模块、可见光获取装置、数据获取模块、数据解算模块，所述光信号调质模块的输入端与控制方网络连接且输出端与光驱动模块的输入端电气连接，所述光驱动模块的驱动端与可见光发生装置电气连接，所述可见光发生装置、光驱动模块及光信号调质模块设置于车辆或道路，所述可见光获取装置的光获取头的范围覆盖可见光发生装置的发光区域，所述可见光获取装置依次与数据获取模块、数据解算模块的输入端电气连接。

[0005] 本实用的有益效果为：

[0006] 1、本实用新型在车辆及道路对应设置现有技术中的发光装置及其控制装置、可见光获取装置及其解算装置等各模块单元，通过整合实现可见光通信，解决了传统车辆控制过程中无线通信易被干扰及易被外部截取、监听的安全性差问题，既可以作为传统车辆无线通信技术的备份，从而有效提高车辆通信的可靠性，而且广泛适用于射频敏感或安全性要求高的场合。

[0007] 2、本实用新型采用可见光通信，利用可见光发光装置，特别是 LED 光源的可高速调制特性，通信传输速度可达到100Mb/s以上，比普通射频信号无线网络的传输速率更高，而且也解决了传统无线技术的“频谱紧张”问题。附图说明

[0008] 图1为本实用新型之电气原理示意图；

[0009] 图2为本实用新型之结构原理示意图；

[0010] 图中：1-可见光发生装置，101-可见光发射器，102-角度驱动结构，2-光驱动模块，3-光信号调质模块，4-可见光获取装置，5-数据获取模块，6-数据解算模块，7-光角度控制模块，8-车辆，9-道路。

具体实施方式

[0011] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

[0012] 如图1和图2所示，本实用新型包括可见光发生装置1、光驱动模块2、光信号调质模块3、可见光获取装置4、数据获取模块5、数据解算模块6，所述光信号调质模块3的输入端与控制方网络连接且输出端与光驱动模块2的输入端电气连接，所述光驱动模块2的驱动端与可见光发生装置1电气连接，所述可见光发生装置1、光驱动模块2及光信号调质模块3设置于车辆或道路，所述可见光获取装置4 的光获取头的范围覆盖可见光发生装置1的发光区域，所述可见光获取装置4依次与数据获取模块5、数据解算模块6的输入端电气连接。

[0013] 优选的，所述光信号调质模块3用于接收上位机或远程控制方的控制信号，然后将接收到的控制信号转换为图像信号或开关控制信号；

[0014] 所述光驱动模块2用于接收光信号调质模块3发出的图像信号或开关控制信号，然后将接收到的图像信号或开关控制信号转换为开关信号；

[0015] 所述可见光发生装置1用于根据光驱动模块2的开关信号发出可见光信号。

[0016] 优选的，所述可见光获取装置4用于获取可见光发生装置1发出的可见光信号；

[0017] 所述数据获取模块5用于获取可见光获取装置4在预定的时间内扫描得到的图像数据；

[0018] 所述数据解算模块6用于接收数据获取模块5的图像数据，然后根据所接收到的图像数据解算光扫码的内容并传送给信号获取控制方。

[0019] 优选的，本实用新型还包括光角度控制模块7，所述光角度控制模块7与可见光发生装置1一体设置于车辆或道路一侧，所述光角度控制模块7用于接收光信号调质模块3的光照角度信号并控制可见光发生装置1调整照射角度。

[0020] 优选的，所述可见光发生装置1包括可见光发射器101、角度驱动结构102，所述可见光发射器101与光驱动模块2电气连接，所述角度驱动结构102与光角度控制模块7电气连接。

[0021] 优选的，所述角度驱动结构102为云台或可旋转遮光罩，所述可见光发射器101设置于云台上，或者可见光发射器101的发光端设置有可旋转遮光罩。

[0022] 优选的，所述可见光发生装置1为荧光灯或 LED灯，所述可见光获取装置4为摄像头或APD接收装置。

[0023] 优选的，所述可见光发生装置1为多个LED发光体组成的LED 灯阵列，所述可见光发生装置1通过LED灯阵列发出可见光信息。

[0024] 优选的，所述可见光获取装置4包括多个APD形成的APD微阵列，所述可见光获取装置4通过APD微阵列接收可见光发生装置1 的可见光信息。

[0025] 优选的，所述APD微阵列还包括半球形透镜或鱼眼透镜，所述半球形透镜或鱼眼透镜设置在多个APD的前方，用于将可见光发生装置1发射的可见光信息成像到APD微阵列的接收平面上。

[0026] 本实用新型的工作原理：

[0027] 本实用新型在车辆及道路设对应置现有技术中的发光装置及其控制装置、可见光获取装置及其解算装置实现可见光通信，解决了传统车辆控制过程中无线通信易被干扰及易被外部截取、监听的安全性差问题，既可以作为传统车辆无线通信技术的备份，从而有效提高车辆通信的可靠性，而且广泛适用于射频敏感或安全性要求高的场合；利用可见光发光装置，特别是LED光源的可高速调制特性，通信传输速度可达到100Mb/s以上，比普通射频信号无线网络的传输速率更高，而且也解决了传统无线技术的“频谱紧张”问题。进一步，设置光角度控制模块用于接收光信号调质模块的光照角度信号并控制可见光发生装置调整照射角度，从而可以根据需要约束可见光发生装置的照射方向或照射角度，既可以有效提高外部截取、监听的难度，提高可见光通信的安全性，而且还能根据可见光获取装置的朝向调整照射角度，使得可见光获取装置获得最大的照度，有效提高复杂光环境下光通信的可靠性。更进一步，可见光发生装置的可见光发生装置为多个LED发光体组成的LED灯阵列，可有效解决传统单LED光源的光发送装置传输速率受限的问题。再进一步，可见光获取装置包括多个APD形成的APD微阵列，以APD微阵列代替传统的摄像头，既可以解决摄像头体积大、不便一体化安装的难题。综上所述，本实用新型具有结构简单、可靠性高的特点，广泛适用于射频敏感或安全性要求高的场合。

[0028] 如图1和图2所示，可见光获取装置4、数据获取模块5和数据解算模块6设置于轨道机车8的前端，将可见光发生装置1、光驱动模块2及光信号调质模块3设置于轨道9一侧或轨道上方。光信号调质模块3接收调度室或控制室上的控制信号并转换为图像信号或开关控制信号，光驱动模块2将光信号调质模块3发出的图像信号或开关控制信号转换为开关信号，可见光发生装置1(LED灯阵列、LED 显示屏或LED信号灯)根据光驱动模块2的开关信号发出低频或高频的可见光信号；轨道机车8前端的可见光获取装置4(摄像头或APD微阵列)扫描可见光信号，数据获取模块5获取可见光获取装置4在预定的时间内扫描得到的可见光信号并生成图像数据，数据解算模块6将数据获取模块5的图像数据解算成光扫码的内容，然后将光扫码的内容传送给轨道机车的控制装置或显示于驾驶舱显示屏，必要时直接驱动报警装置报警。

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