專利名稱：交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于交通控制領域，特別涉及一種通過可見光通信來控制交通燈的道路導航系統(tǒng)。
背景技術：
交通燈與我們的日常生活有十分密切的關系，它不僅關系到城市交通的有序進行，也關系到我們的出行安全。因此設計一個既具有交通指示作用又有其它功能的交通燈系統(tǒng)有極大的現(xiàn)實必要性。目前對交通燈的改進有:用AT89S51單片機、無線射頻芯片NRF401和ISD1420語音錄放模塊為盲人提供了交通燈信號語音提示；用AT89C51單片機、CAN總線和紅外遙控發(fā)射實現(xiàn)了基于車流量的交通燈的智能控制；用AT89C51單片機、電力線載波芯片LM1893、移位寄存器74HC595和PWM調制實現(xiàn)了對多個交通燈組和計數(shù)器的顯示控制；但是系統(tǒng)用射頻信號通信，需要在所有交通燈內設置射頻裝置，大功率的射頻信號對人體有電磁輻射影響，且此產品只能服務于少數(shù)特殊人群；系統(tǒng)用紅外傳輸信息，若紅外線穿過人眼，會透過角膜被晶狀體吸收，其中一部分可達視網(wǎng)膜而引起視網(wǎng)膜的損傷；系統(tǒng)采用電力載波通信，但高頻載波信號難以通過變壓器，信號衰減很大，且用51單片機實現(xiàn)PWM調制速度慢，精度不高；因此根據(jù)上述背景我們設計了一套基于HT46單片機的LED交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)。為道路上行駛的車輛提供更多的實時交互信息，如紅綠燈狀態(tài)，街道定位以及附近標志性建筑等，達到了交通指示與通信并用的功能。但是，這些裝置設備不能夠為白天行駛的車輛提供附近街道名稱、標志性建筑方位、車輛流量等信息。也不能為夜間行駛的車輛提供導航、定位的服務，如:告知最近的加油站、醫(yī)院位置等，因此，無法為人們處理一些緊急事件提供更多便利。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型所要解決的技術問題是提供可見光通信來控制交通燈的道路導航系統(tǒng)。本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:本實用新型提供的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，包括語音信號調制裝置、發(fā)光體和語音解調裝置，所述語音信號調制裝置，用于將語音信號轉換為隨語音幅度同步變化的占空比調制信號，所述占空比調制信號輸入到發(fā)光體，所述發(fā)光體產生發(fā)光強度隨占空比調制信號變化的光信號；所述語音解調裝置，用于接收發(fā)光體傳輸?shù)陌l(fā)光強度隨占空比控制信號變化的光信號并將該光信號還原為語音信號。進一步，所述語音信號調制裝置包括語音信息采集單元、語音信號調制單元、調制信號放大器和驅動電路；所述語音信息采集單元；用于采集語音源傳輸?shù)恼Z音信號；[0011]所述語音信號調制單元；用于將語音信號轉換為隨語音幅度變化的電信號，并根據(jù)該電信號形成隨語音幅度同步變化的占空比調制信號；所述調制信號放大器；用于放大占空比調制信號；所述驅動電路；用于接收放大后的占空比調制信號并產生控制發(fā)光體的驅動信號。進一步，所述語音信號的調制采用脈沖位置調制。進一步，所述發(fā)光體為LED交通燈。進一步，所述語音解調裝置包括光電探測器、光信號轉換器、信號放大器、解碼器、D/A轉換器、單片機控制器、放大濾波器和音頻播放器；所述光電探測器，用于接收發(fā)光體的不同占空比的光信號；所述光信號轉換器，用于將光電探測器接收的光信號轉變?yōu)殡娦盘?；所述信號放大器，用于放大光信號轉換器輸出的電信號；所述解碼器，用于對電信號進行解碼形成語音信號；所述D/A轉換器，用于將語音信號進行D/A轉換；所述放大濾波器，用于將語音信號進行放大和濾波；所述音頻播放器，用于輸出放大濾波器的處理后的語音信號。進一步，所述語音解調裝置包括控制器；所述控制器與解碼器和D/A轉換器鏈接。本實用新型的有益效果在于:本實用新型采用基于HT46RU232單片機開發(fā)了一套交通燈語音信號調制和解調裝置，其中，調制裝置由HT46RU232單片機和FPGA(EP2C5T144C8)對語音信號采樣和脈沖位置調制(PPM)，控制LED交通燈的驅動電路，從而實現(xiàn)語音信號的光調制，解調裝置通過光電探測器(0SD15-5T)將光調制信號接收，再經解碼、放大，完成語音信息的播放。該系統(tǒng)實現(xiàn)了交通燈的語音導航功能，具有交通指示與通信并用的優(yōu)點。不僅能夠為白天行駛的車輛提供附近街道名稱、標志性建筑方位、車輛流量等信息。而且可以為夜間行駛的車輛提供導航、定位的服務，如:告知最近的加油站、醫(yī)院位置等，為人們處理一些緊急事件提供更多便利。本裝置采用可見光通信傳輸速率快，與射頻無線通信相比，具有無電磁干擾，不需要無線電頻率證等優(yōu)點；相對紅外線通信而言，LED照明光源發(fā)出的是可見光，對人類非常安全；采用基于FPGA的PPM調制，速度快，具有較強的抗干擾能力；實用性強，可用于高速公路邊、標志性建筑旁或交通十字路口邊；可用于傳輸圖像、視屏等信息類似于生活中的地圖?？稍黾悠涔δ?，多做幾路輸出以傳輸不同的信息。如一路播放道路導航信息，一路播放音樂，另一路播放天氣預報等。用戶可根據(jù)自己的需要選擇通道。

為了使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:圖1為調制裝置的總體方框圖；圖2為解調裝置的總體方框圖；圖3為導航系統(tǒng)結構及處理流程圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。圖1為調制裝置的總體方框圖，圖2為解調裝置的總體方框圖，圖3為導航系統(tǒng)結構及處理流程圖，如圖所示:本實用新型提供的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，包括語音信號調制裝置、發(fā)光體和語音解調裝置，本實施例中的發(fā)光體為LED交通燈，本實用新型提供的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，包括語音信號調制裝置、發(fā)光體和語音解調裝置，所述語音信號調制裝置包括語音信息采集單元、語音信號調制單元、調制信號放大器和驅動電路；調制過程如下:首先由語音信息采集單元將采集到隨語音幅度變化的電信號線性映射到PWM發(fā)生器占空比控制寄存器，然后實現(xiàn)PWM發(fā)生器的占空比隨語音幅度同步變化，最后由驅動LED光源,實現(xiàn)LED燈的發(fā)光強度變化隨輸入電信號而轉化。所述語音信號調制裝置，用于將語音信號轉換為隨語音幅度同步變化的占空比調制信號，所述占空比調制信號輸入到發(fā)光體，所述發(fā)光體產生發(fā)光強度隨占空比調制信號變化的光信號；所述語音解調裝置，用于接收發(fā)光體傳輸?shù)陌l(fā)光強度隨占空比控制信號變化的光信號并將該光信號還原為語音信號。所述語音信息采集單元；用于采集語音源傳輸?shù)恼Z音信號；本實施例中語音信息采集單元采用拾音器來獲取的聲音信號；所述語音信號調制單元；用于將語音信號轉換為隨語音幅度變化的電信號，并根據(jù)該電信號形成隨語音幅度同步變化的占空比調制信號；所述語音信號的調制采用脈沖位置調制，通過同步控制固定頻率的PWM發(fā)生器的占空比控制寄存器，實現(xiàn)語音的脈沖位置調制。所述調制信號放大器；用于放大占空比調制信號；本實施例語音信號調制單元采用單片機，電信號通過單片機的數(shù)模轉換AD轉化后，并線性映射到單片機內部的PWM發(fā)生器占空比控制寄存器，實現(xiàn)PWM占空比隨語音幅度的同步變化；所述驅動電路；用于接收放大后的占空比調制信號并產生控制發(fā)光體的驅動信號，由驅動電路進行功率放大后，驅動LED光源，完成輸入電信號到LED的發(fā)強度變化的轉化；所述語音解調裝置，用于接收發(fā)光體傳輸?shù)陌l(fā)光強度隨占空比控制信號變化的光信號并將該光信號還原為語音信號。所述語音解調裝置包括光電探測器、光信號轉換器、信號放大器、解碼器、D/A轉換器、單片機控制器、放大濾波器和音頻播放器；所述光電探測器，用于接收發(fā)光體的不同占空比的光信號；所述光信號轉換器，用于將光電探測器接收的光信號轉變?yōu)殡娦盘?；所述信號放大器，用于放大光信號轉換器輸出的電信號；所述解碼器，用于對電信號進行解碼形成語音信號；所述D/A轉換器，用于將語音信號進行D/A轉換；所述放大濾波器，用于將語音信號進行放大和濾波；[0050]所述音頻播放器，用于輸出放大濾波器的處理后的語音信號。所述語音解調裝置包括控制器；所述控制器與解碼器和D/A轉換器鏈接。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過參照本實用新型的優(yōu)選實施例已經對本實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍。
權利要求1.交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，其特征在于:包括語音信號調制裝置、發(fā)光體和語音解調裝置， 所述語音信號調制裝置，用于將語音信號轉換為隨語音幅度同步變化的占空比調制信號，所述占空比調制信號輸入到發(fā)光體，所述發(fā)光體產生發(fā)光強度隨占空比調制信號變化的光信號； 所述語音解調裝置，用于接收發(fā)光體傳輸?shù)陌l(fā)光強度隨占空比控制信號變化的光信號并將該光信號還原為語音信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，其特征在于:所述語音信號調制裝置包括語音信息采集單元、語音信號調制單元、調制信號放大器和驅動電路； 所述語音信息采集單元；用于采集語音源傳輸?shù)恼Z音信號； 所述語音信號調制單元；用于將語音信號轉換為隨語音幅度變化的電信號，并根據(jù)該電信號形成隨語音幅度同步變化的占空比調制信號； 所述調制信號放大器；用于放大占空比調制信號； 所述驅動電路；用于接收放大后的占空比調制信號并產生控制發(fā)光體的驅動信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，其特征在于:所述語音信號的調制采用脈沖位置調制。
4.根據(jù)權利要求1所述的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)光體為LED交通燈。
5.根據(jù)權利要求1所述的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，其特征在于:所述語音解調裝置包括光電探測器、光信號轉換器、信號放大器、解碼器、D/A轉換器、單片機控制器、放大濾波器和音頻播放器； 所述光電探測器，用于接收發(fā)光體的不同占空比的光信號； 所述光信號轉換器，用于將光電探測器接收的光信號轉變?yōu)殡娦盘枺? 所述信號放大器，用于放大光信號轉換器輸出的電信號； 所述解碼器，用于對電信號進行解碼形成語音信號； 所述D/A轉換器，用于將語音信號進行D/A轉換； 所述放大濾波器，用于將語音信號進行放大和濾波； 所述音頻播放器，用于輸出放大濾波器的處理后的語音信號。
6.根據(jù)權利要求1所述的交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，其特征在于:所述語音解調裝置包括控制器；所述控制器與解碼器和D/A轉換器鏈接。
專利摘要本實用新型公開了一種交通燈可見光通信道路導航系統(tǒng)，包括語音信號調制裝置、發(fā)光體和語音解調裝置，通過基于HT46RU232單片機來實現(xiàn)交通燈語音信號調制和解調裝置，對語音信號采樣和脈沖位置調制，控制LED交通燈的驅動電路，從而實現(xiàn)語音信號的光調制，解調裝置通過光電探測器將光調制信號接收，再經解碼、放大，完成語音信息的播放。該系統(tǒng)實現(xiàn)了交通燈的語音導航功能，具有交通指示與通信并用的優(yōu)點。不僅能夠為白天行駛的車輛提供附近街道名稱、標志性建筑方位、車輛流量等信息。而且可以為夜間行駛的車輛提供導航、定位的服務，為人們處理一些緊急事件提供更多便利。
文檔編號G08G1/095GK203012974SQ201220713898
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者苑琳, 丁中霞, 龍興明, 范進社 申請人:重慶師范大學