一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置及其工作方法
2023-05-23 09:58:56 2
一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置及其工作方法
【專利摘要】本發明提供一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，該裝置包括功能控制鍵、信號產生處理模塊、雷射收發模塊、LED與語音模塊，該裝置的工作模式包括測障模式、前車告警/通信模式、後車告警/通信模式，通過一個三檔位的功能控制鍵對工作模式進行選擇。本發明還提供一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法。本發明通過調頻連續波雷射的調製發射和接收解調能夠同時實現行進車輛間語音通信、告警以及近距離測障三種功能，提高了行進車輛間語音通信的便捷性以及距離測量的精度。
【專利說明】一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交通【技術領域】，具體是一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置及其工作方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]車輛行進過程中，經常會遇到需要與前車或後車之間進行通信的場合，例如後車發現前車異常進行提醒、高速路行車發出超車信號以及行進過程中車輛故障向前後車輛緊急求助等。同時，行進車輛間的相對速度及距離信息直接關係到行進安全問題。
[0004]傳統的車輛間通信方式是使用無線電進行通信。中國專利CN102547577A展示了一種車輛間通信方法與裝置；同時，在汽車防碰撞與倒車雷達的設計中，目前主要採用雷射測距、超聲波測距等方式。中國專利CN202413767U設計了一種汽車防碰撞裝置。傳統的車輛間通信或測距裝置存在功能單一、結構複雜等問題。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置及其工作方法，通過調頻連續波雷射的調製發射和接收解調同時實現行進車輛間通信、告警和測障功倉泛。
[0007]本發明的技術方案為:
一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，該裝置包括功能控制鍵、信號產生處理模塊、雷射收發模塊、LED與語音模塊；
所述功能控制鍵，用於對該裝置的工作模式進行選擇，該裝置的工作模式包括測障模式、前車告警/通信模式、後車告警/通信模式；
所述信號產生處理模塊，用於產生相應工作模式下帶有相應編碼碼頭的雷射調製信號並傳輸至雷射收發模塊，還用於對雷射收發模塊傳輸過來的電信號進行解調處理，控制LED與語音模塊動作；
所述雷射收發模塊，用於根據信號產生處理模塊傳輸過來的雷射調製信號產生相應的調幅雷射並發射出去，還用於將接收到的雷射信號轉換成電信號並傳輸至信號產生處理模塊；
所述LED與語音模塊，用於根據信號產生處理模塊的處理結果，在測障模式下，點亮相應的LED提示燈，並進行語音提示，在前車告警/通信模式、後車告警/通信模式下，點亮相應的LED提示燈，播放解調的語音信號，還用於在前車告警/通信模式、後車告警/通信模式下，將語音信號輸入信號產生處理模塊。
[0008]所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，所述信號產生處理模塊包括調製信號產生單元、前置放大器、混頻單元、中頻濾波放大單元和信號處理單元；所述調製信號產生單元的輸入端連接功能控制鍵、LED與語音模塊的輸出端，其輸出端連接雷射收發模塊、混頻單元的輸入端；所述前置放大器的輸入端連接雷射收發模塊的輸出端，其輸出端依次通過混頻單元和中頻濾波放大單元連接信號處理單元的輸入端，所述信號處理單元的輸出端連接LED與語音模塊的輸入端。
[0009]所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，所述雷射收發模塊包括雷射調製電路、半導體雷射器、光學天線和光電探測器；所述半導體雷射器的輸入端通過雷射調製電路連接信號產生處理模塊的輸出端，其輸出端通過光學天線將產生的調製雷射發射出去；所述光電探測器的輸入端通過光學天線接收雷射信號，其輸出端連接信號產生處理模塊的輸入端。
[0010]所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，所述LED與語音模塊包括障礙告警LED提示燈、前車告警LED提示燈、後車告警LED提示燈、揚聲器和麥克風。
[0011]所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，所述功能控制鍵、信號產生處理模塊、LED與語音模塊裝配在車輛的駕駛艙內；所述雷射收發模塊為兩個，在車輛的前部和後部各裝配一個。
[0012]所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，包括以下步驟:
(1)通過功能控制鍵選擇該裝置的工作模式，包括測障模式、前車告警/通信模式、後車告警/通信模式；
(2)在測障模式下，信號產生處理模塊產生線性調頻連續波信號，並在該線性調頻連續波信號周期性發送過程中加入含有本機信息的編碼信號作為該裝置測障信號的編碼碼頭;
(3)採用帶有編碼碼頭的線性調頻連續波信號對載頻信號進行頻率調製，產生雷射調製信號和本振信號，雷射收發模塊在雷射調製信號的調製下產生調幅雷射並向外發射出去;
(4)雷射收發模塊將接收到的雷射信號轉換成電信號，信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息，當相對速度和距離的計算結果判別為危險時，LED與語音模塊點亮相應的LED提示燈，並進行語音提示；
(5)在前車告警/通信模式、後車告警/通信模式下，信號產生處理模塊產生含有本機信息的編碼告警信號作為該裝置告警信號的編碼碼頭；
(6)若有語音信號經由LED與語音模塊進入，則將該語音信號拼接在編碼告警信號後形成組合信號，並使用該組合信號對載頻信號進行頻率調製以產生雷射調製信號；若無語音信號進入，則僅使用編碼告警信號對載頻信號進行頻率調製以產生雷射調製信號；雷射收發模塊在雷射調製信號的調製下產生雷射並向外發射出去；
(7)雷射收發模塊將接收到的雷射信號轉換成電信號，信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，提取出告警信號，LED與語音模塊點亮相應的LED提示燈，若告警信號中包含語音信號，則還原聲音。
[0013]所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，步驟(2)中，所述線性調頻連續波信號選用對稱三角線性調頻連續波信號。
[0014]所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，步驟(4)中，所述信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息，具體包括:
(41)信號產生處理模塊對該電信號進行前置放大；
(42)將前置放大後的信號與固定頻率的載頻信號混頻，檢測其所帶有的編碼碼頭，若與本地測障信號所帶有的編碼碼頭相同，則將其與本振信號混頻，並將混頻後的信號進行濾波放大；
(43)根據濾波放大後的信號包含的都卜勒信息，計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息。
[0015]所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，步驟(7)中，所述信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，提取出告警信號，具體包括:
(71)信號產生處理模塊對該電信號進行前置放大；
(72)將前置放大後的信號與固定頻率的載頻信號混頻，檢測其所帶有的編碼碼頭，若檢測到告警信號的編碼碼頭，且該編碼碼頭為不包含本機信息的編碼告警信號，則將本次混頻後的信號進行濾波放大；
(73)對濾波放大後的信號進行提取，得到告警信號。
[0016]由上述技術方案可知，本發明通過調頻連續波雷射的調製發射和接收解調能夠同時實現車輛間語音通信、告警以及近距離測障三種功能，提高了行進車輛間語音通信的便捷性以及距離測量的精度。
[0017]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的裝置結構示意圖；
圖2是本發明的功能控制鍵結構示意圖；
圖3是本發明的裝置工作於測障模式下的流程示意圖；
圖4是本發明的裝置工作於前(後)車告警/通信模式下的流程示意圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0021]如圖1所示，一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，包括功能控制鍵1、信號產生處理模塊2、雷射收發模塊3、LED與語音模塊4，其中，信號產生處理模塊2包括調製信號產生單元21、前置放大器22、混頻單元23、中頻濾波放大單元24、信號處理單元25，雷射收發模塊3包括雷射調製電路31、1.5微米半導體雷射器32、確保收發同軸的卡塞格倫式光學天線33、光電探測器34，LED與語音模塊4包括三盞LED提示燈(障礙告警燈、前車告警燈和後車告警燈)、揚聲器、麥克風。
[0022]功能控制鍵1、信號產生處理模塊2、LED與語音模塊4裝配在駕駛艙內，功能控制鍵I安裝在方向盤上或其它便於行車中司機操作的位置，雷射收發模塊3在車輛前部、後部適當位置各裝配一個，與其它模塊間通過有線或無線方式傳輸數據。
[0023]功能控制鍵1，用於對本發明裝置的工作模式進行選擇，即選擇該裝置工作於告警/通信模式(包括前車告警/通信模式、後車告警/通信模式)或測障模式。圖2為功能控制鍵I的結構示意圖，當功能控制鍵I摁下並處於中間位置時，該裝置開啟並工作於測障模式；當功能控制鍵I摁下並向前(後)推動時，該裝置開啟並工作於前(後)車告警/通信模式；當功能控制鍵I彈起時，該裝置關閉。
[0024]如圖3所示，測障模式的工作過程如下:
(1)調製信號產生單元21產生對稱三角波信號(這裡，採用對稱三角波信號是為了消除距離與速度的耦合現象，便於後期信號處理)，在該對稱三角波信號的周期性發送過程中加入含有本機信息的編碼信號作為該裝置測障信號的編碼碼頭，用於輔助回波信號種類的判別；
(2)採用帶有編碼碼頭的對稱三角波信號對載頻信號進行頻率調製，產生雷射調製信號和本振信號；
(3)雷射調製信號經由雷射調製電路31進入半導體雷射器32，半導體雷射器32在該雷射調製信號的調製下產生調幅雷射，通過光學天線33發射出去；
(4)另一方面，光學天線33將接收到的雷射信號傳輸至光電探測器34，光電探測器34將雷射信號轉換成電信號；
(5)該電信號經過前置放大器22放大後進入混頻單元23，首先與固定頻率的載頻信號混頻，檢測其所帶有的編碼碼頭，當檢測到與本地測障信號所帶有的編碼碼頭相同時，再將其與本振信號混頻；
(6)混頻單元23的輸出信號經過中頻濾波放大單元24濾波放大後進入信號處理單元
25 ；
(7)信號處理單元25根據回波信息中所包含的都卜勒信息計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息；
(8)當相對速度和距離的計算結果判別為危險時，LED與語音模塊4的障礙告警燈亮起並通過揚聲器進行語音提示。
[0025]如圖4所示，前(後)車告警/通信模式的工作過程如下:
(1)調製信號產生單元21產生含有本機信息的編碼告警信號作為該裝置告警信號的編碼碼頭；
(2)若有語音信號經由LED與語音模塊4的麥克風進入，則將該語音信號拼接在編碼告警信號後形成組合信號，並使用該組合信號對載頻信號進行頻率調製以產生雷射調製信號；若無語音信號進入，則只使用編碼告警信號對載頻信號進行頻率調製以產生雷射調製信號;
(3)雷射調製信號經由雷射調製電路31進入半導體雷射器32，半導體雷射器32在該雷射調製信號的調製下產生調幅雷射，通過光學天線33發射出去；
(4)另一方面，光學天線33將接收到的雷射信號傳輸至光電探測器34，光電探測器34將雷射信號轉換成電信號；
(5)該電信號經過前置放大器22放大後進入混頻單元23，與固定頻率的載頻信號混頻，檢測其所帶有的編碼碼頭，若檢測到告警信號的編碼碼頭，且該編碼碼頭為不包含本機信息的編碼告警信號，則將本次混頻後的信號輸入中頻濾波放大單元24 ；
(6)混頻單元23的輸出信號經過中頻濾波放大單元24濾波放大後進入信號處理單元
25 ； (7)信號處理單元25提取出告警信號，LED與語音模塊4的前(後)車告警燈亮起，若告警信號中包含有語音信號，則通過揚聲器還原聲音。
[0026]以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，其特徵在於:該裝置包括功能控制鍵、信號產生處理模塊、雷射收發模塊、LED與語音模塊； 所述功能控制鍵，用於對該裝置的工作模式進行選擇，該裝置的工作模式包括測障模式、前車告警/通信模式、後車告警/通信模式； 所述信號產生處理模塊，用於產生相應工作模式下帶有相應編碼碼頭的雷射調製信號並傳輸至雷射收發模塊，還用於對雷射收發模塊傳輸過來的電信號進行解調處理，控制LED與語音模塊動作； 所述雷射收發模塊，用於根據信號產生處理模塊傳輸過來的雷射調製信號產生相應的調幅雷射並發射出去，還用於將接收到的雷射信號轉換成電信號並傳輸至信號產生處理模塊； 所述LED與語音模塊，用於根據信號產生處理模塊的處理結果，在測障模式下，點亮相應的LED提示燈，並進行語音提示，在前車告警/通信模式、後車告警/通信模式下，點亮相應的LED提示燈，播放解調的語音信號，還用於在前車告警/通信模式、後車告警/通信模式下，將語音信號輸入信號產生處理模塊。
2.根據權利要求1所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，其特徵在於:所述信號產生處理模塊包括調製信號產生單元、前置放大器、混頻單元、中頻濾波放大單元和信號處理單元；所述調製信號產生單元的輸入端連接功能控制鍵、LED與語音模塊的輸出端，其輸出端連接雷射收發模塊、混頻單元的輸入端；所述前置放大器的輸入端連接雷射收發模塊的輸出端，其輸出端依次通過混頻單元和中頻濾波放大單元連接信號處理單元的輸入端，所述信號處理單元的輸出端連接LED與語音模塊的輸入端。
3.根據權利要求1所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，其特徵在於:所述雷射收發模塊包括雷射調製電路、半導體雷射器、光學天線和光電探測器；所述半導體雷射器的輸入端通過雷射調製電路連接信號產生處理模塊的輸出端，其輸出端通過光學天線將產生的調製雷射發射出去；所述光電探測器的輸入端通過光學天線接收雷射信號，其輸出端連接信號產生處理模塊的輸入端。
4.根據權利要求1所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，其特徵在於:所述LED與語音模塊包括障礙告警LED提示燈、前車告警LED提示燈、後車告警LED提示燈、揚聲器和麥克風。
5.根據權利要求1所述的行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置，其特徵在於:所述功能控制鍵、信號產生處理模塊、LED與語音模塊裝配在車輛的駕駛艙內；所述雷射收發模塊為兩個，在車輛的前部和後部各裝配一個。
6.根據權利要求1?5任一項所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)通過功能控制鍵選擇該裝置的工作模式，包括測障模式、前車告警/通信模式、後車告警/通信模式； (2)在測障模式下，信號產生處理模塊產生線性調頻連續波信號，並在該線性調頻連續波信號周期性發送過程中加入含有本機信息的編碼信號作為該裝置測障信號的編碼碼頭; (3)採用帶有編碼碼頭的線性調頻連續波信號對載頻信號進行頻率調製，產生雷射調製信號和本振信號，雷射收發模塊在雷射調製信號的調製下產生調幅雷射並向外發射出去; (4)雷射收發模塊將接收到的雷射信號轉換成電信號，信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息，當相對速度和距離的計算結果判別為危險時，LED與語音模塊點亮相應的LED提示燈，並進行語音提示； (5)在前車告警/通信模式、後車告警/通信模式下，信號產生處理模塊產生含有本機信息的編碼告警信號作為該裝置告警信號的編碼碼頭； (6)若有語音信號經由LED與語音模塊進入，則將該語音信號拼接在編碼告警信號後形成組合信號，並使用該組合信號對載頻信號進行頻率調製以產生雷射調製信號；若無語音信號進入，則僅使用編碼告警信號對載頻信號進行頻率調製以產生雷射調製信號；雷射收發模塊在雷射調製信號的調製下產生雷射並向外發射出去； (7)雷射收發模塊將接收到的雷射信號轉換成電信號，信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，提取出告警信號，LED與語音模塊點亮相應的LED提示燈，若告警信號中包含語音信號，則還原聲音。
7.根據權利要求6所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，其特徵在於:步驟(2)中，所述線性調頻連續波信號選用對稱三角線性調頻連續波信號。
8.根據權利要求6所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，其特徵在於:步驟(4)中，所述信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息，具體包括: (41)信號產生處理模塊對該電信號進行前置放大； (42)將前置放大後的信號與固定頻率的載頻信號混頻，檢測其所帶有的編碼碼頭，若與本地測障信號所帶有的編碼碼頭相同，則將其與本振信號混頻，並將混頻後的信號進行濾波放大； (43)根據濾波放大後的信號包含的都卜勒信息，計算出車輛與障礙物之間的相對速度和距離信息。
9.根據權利要求6所述的一種行進車輛間雷射通信、告警與測障裝置的工作方法，其特徵在於:步驟(7)中，所述信號產生處理模塊對該電信號進行解調處理，提取出告警信號，具體包括: (71)信號產生處理模塊對該電信號進行前置放大； (72)將前置放大後的信號與固定頻率的載頻信號混頻，檢測其所帶有的編碼碼頭，若檢測到告警信號的編碼碼頭，且該編碼碼頭為不包含本機信息的編碼告警信號，則將本次混頻後的信號進行濾波放大； (73)對濾波放大後的信號進行提取，得到告警信號。
【文檔編號】H04B10/60GK104333420SQ201410506728
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】胡以華, 徐世龍 申請人:中國人民解放軍電子工程學院