一種基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備及通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備及通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車通信設(shè)備是汽車電子的重要組成部分，主要用于汽車與汽車之間的通信，是汽車智能化的一個重要方面。當汽車與汽車之間通過通信設(shè)備建立無線連接時，可以將每一車輛的位置、速度、方向等數(shù)據(jù)對外共享，同時獲取其他車輛的類似信息，以此對潛在的交通威脅進行預(yù)警。
[0003]公開號為CN104485993A的中國發(fā)明專利申請公開了 “一種車載可見光無線數(shù)字語音通信系統(tǒng)”，并具體公開了應(yīng)用可見光實現(xiàn)車與車之間的語音通信?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)是在發(fā)光二極管迅猛發(fā)展下興起的一種新型無線光通信技術(shù)，通過發(fā)光二極管高速的開關(guān)變化發(fā)送信息，與微波無線通信相比較，具有無電磁干擾、通信速率高等優(yōu)點。然而，由于太陽輻射主要分布在可見光區(qū)，可見光輻射能量占太陽輻射總能量的約50%，因此太陽輻射會對現(xiàn)有的可見光通信造成很強的干擾，直接影響通信質(zhì)量。在實際應(yīng)用中，為了避免太陽輻射的強噪聲，可見光通信只能適用于室內(nèi)短距離通信或者夜晚通信，大大限制了使用范圍。
[0004]存在的一個客觀事實是，紫外區(qū)的太陽輻射能很少，只占總量的約7%，此外，由于瑞利散射的原因，紫外光比其他波長的光更容易散射到各個方向，上述兩點使得應(yīng)用紫外光通信成為一種更優(yōu)的選擇。
[0005]此外，現(xiàn)有技術(shù)中用于車與車之間通信的接收設(shè)備，多采用一般的光電探測器完成光電轉(zhuǎn)換，將獲取的電信號經(jīng)過解調(diào)和譯碼后獲取有用信號，沒有對接收機本身存在的噪聲和背景光的噪聲進行有效過濾，因此使得最終獲取的信號信噪比較低，從而使得車與車之間的通信質(zhì)量較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備及通信方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的應(yīng)用于車與車之間的可見光通信使用范圍小且通信質(zhì)量差的問題。
[0007]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備，包括發(fā)射機和接收機，
[0009]所述發(fā)射機包括依次連接的信源、信道編碼單元、高速開關(guān)、LED驅(qū)動電路及紫外光二極管;所述信道編碼單元用于對信源的信號進行信道編碼;所述高速開關(guān)和LED驅(qū)動電路用于控制紫外光二極管發(fā)光；
[0010]所述接收機包括依次連接的光電倍增管、放大濾波電路、自適應(yīng)門限檢測電路、信道解碼單元及顯示單元;所述光電倍增管用于接收光信號，將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號后發(fā)送至放大濾波電路;所述放大濾波電路用于將接收到的模擬電信號進行放大濾波后轉(zhuǎn)換為脈沖串發(fā)送至自適應(yīng)門限檢測電路;所述自適應(yīng)門限檢測電路用于從接收到的脈沖串中識別出信號并完成模數(shù)轉(zhuǎn)換;所述信道解碼單元用于對接收到的數(shù)字信號進行解碼并發(fā)送至顯示單元進行顯示。
[0011]進一步的，所述紫外光二極管的發(fā)射角度設(shè)計為120°以上。
[0012]進一步的，所述紫外光二極管的發(fā)射功率設(shè)計為IW以上。
[0013]—種應(yīng)用如上所述的基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備進行通信的方法，包括以下步驟:
[0014]S1.發(fā)射機將信源的信號經(jīng)過信道編碼單元進行信道編碼，通過高速開關(guān)和LED驅(qū)動電路控制紫外光二極管發(fā)出光載波信號，并將經(jīng)過信道編碼的信號調(diào)制到紫外光二極管發(fā)出的光載波信號上后向空間輻射；
[0015]S2.接收機采用光電倍增管接收光信號，將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號后發(fā)送至放大濾波電路，放大濾波電路對模擬電信號進行放大濾波后生成電脈沖串并發(fā)送至自適應(yīng)門限檢測電路，自適應(yīng)門限檢測電路對放大濾波電路輸出的電脈沖串進行自適應(yīng)門限判決并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送至信道解碼單元，信道解碼單元對接收到的數(shù)字信號進行解碼并發(fā)送至顯示單元進行顯示。
[0016]進一步的，所述自適應(yīng)門限檢測電路對放大濾波電路輸出的電脈沖串進行自適應(yīng)門限判決并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，具體為:
[0017]接收機對周圍環(huán)境的紫外光進行探測，得到背景紫外光噪聲和接收機噪聲對應(yīng)的光子數(shù)，作為自適應(yīng)判決門限；
[0018]自適應(yīng)門限檢測電路采用光子計數(shù)法對放大濾波電路輸出的電脈沖串進行光子數(shù)統(tǒng)計，當輸出的電脈沖對應(yīng)的光子數(shù)超過自適應(yīng)判決門限時，判定為接收到信號“I”，否則，判定為接收到信號“O”，從而實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0019]更進一步的，所述自適應(yīng)門限檢測電路采用光子計數(shù)法對放大濾波電路輸出的電脈沖串進行光子數(shù)統(tǒng)計，具體為:
[0020]每個電脈沖信號對應(yīng)的光子數(shù)=每個電脈沖信號的能量/單個光子的能量。
[0021]本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:本發(fā)明采用紫外光實現(xiàn)汽車之間的通信，利用紫外光二極管高速閃爍的發(fā)光響應(yīng)特性將信息加載到紫外光高速率光載波信號，充分利用紫外光的抗干擾、高散射特性，大大提高了汽車通信設(shè)備的使用范圍；此外，采用光子計數(shù)方法對光電倍增管接收的光子數(shù)以及接收機和背景光噪聲的光子數(shù)進行統(tǒng)計，并將接收機和背景光噪聲的光子數(shù)生成自適應(yīng)判決門限，有效提高了接收信號的信噪比，從而大大提高了通信質(zhì)量。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明提供的一種基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，不能理解為對本發(fā)明具體保護范圍的限定。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備，包括發(fā)射機和接收機兩個模塊，所述發(fā)射機包括依次連接的信源、信道編碼單元、高速開關(guān)、LED驅(qū)動電路及紫外光二極管;所述信道編碼單元用于對信源的信號進行信道編碼;所述高速開關(guān)和LED驅(qū)動電路用于控制紫外光二極管發(fā)光；
[0025]所述接收機包括依次連接的光電倍增管、放大濾波電路、自適應(yīng)門限檢測電路、信道解碼單元及顯示單元;所述光電倍增管用于接收光信號，將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號后發(fā)送至放大濾波電路;所述放大濾波電路用于將接收到的模擬電信號進行放大濾波后轉(zhuǎn)換為脈沖串發(fā)送至自適應(yīng)門限檢測電路;所述自適應(yīng)門限檢測電路用于從接收到的脈沖串中識別出信號并完成模數(shù)轉(zhuǎn)換;所述信道解碼單元用于對接收到的數(shù)字信號進行解碼并發(fā)送至顯示單元進行顯示。
[0026]本實施例中，兩套汽車通信設(shè)備分別配置在兩輛汽車上，進行相互之間的位置信息交互，并將對方車輛的位置顯示出來。所述信源為GPS(全球定位系統(tǒng))信源，發(fā)射機對GPS信源輸出的串行數(shù)字信號在信道編碼單元進行信道編碼，根據(jù)數(shù)字信號的“O”或者“I”，控制高速開關(guān)和LED驅(qū)動電路，實現(xiàn)光強度調(diào)制，再利用紫外光二極管轉(zhuǎn)換成光信號發(fā)送出去。對方接收機利用光電倍增管接收紫外光信號，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過放大濾波電路進行預(yù)處理，采用光子計數(shù)方法進行統(tǒng)計，經(jīng)過自適應(yīng)門限檢測電路的判決，獲得數(shù)字信號，采用匹配接收技術(shù)，恢復通信信息，從而得到信源車輛的位置信息。這里的GPS信源采用了第三方的GPS接收機，其輸出為串口輸出的車輛位置數(shù)字信號。
[0027]由于汽車運動的環(huán)境比較復雜，發(fā)射的光信號到達接收機存在不同的路徑，產(chǎn)生多徑效應(yīng)，不利于信號接收。因此，在實施例中，采用了編碼調(diào)制技術(shù)，實施例采用了通信中常用的偽隨機編碼調(diào)制方式，避免了多徑效應(yīng)引起的碼間干擾。
[0028]在本實施例中，基于紫外光二極管的汽車通信設(shè)備的發(fā)射機，接收GPS信源的數(shù)字信號，控制高速開關(guān)的通斷，并采用紫外光二極管驅(qū)動電