专利名称：交通灯可见光通信道路导航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交通控制领域，特别涉及一种通过可见光通信来控制交通灯的道路导航系统。
背景技术：
交通灯与我们的日常生活有十分密切的关系，它不仅关系到城市交通的有序进行，也关系到我们的出行安全。因此设计一个既具有交通指示作用又有其它功能的交通灯系统有极大的现实必要性。目前对交通灯的改进有:用AT89S51单片机、无线射频芯片NRF401和ISD1420语音录放模块为盲人提供了交通灯信号语音提示；用AT89C51单片机、CAN总线和红外遥控发射实现了基于车流量的交通灯的智能控制；用AT89C51单片机、电力线载波芯片LM1893、移位寄存器74HC595和PWM调制实现了对多个交通灯组和计数器的显示控制；但是系统用射频信号通信，需要在所有交通灯内设置射频装置，大功率的射频信号对人体有电磁辐射影响，且此产品只能服务于少数特殊人群；系统用红外传输信息，若红外线穿过人眼，会透过角膜被晶状体吸收，其中一部分可达视网膜而引起视网膜的损伤；系统采用电力载波通信，但高频载波信号难以通过变压器，信号衰减很大，且用51单片机实现PWM调制速度慢，精度不高；因此根据上述背景我们设计了一套基于HT46单片机的LED交通灯可见光通信道路导航系统。为道路上行驶的车辆提供更多的实时交互信息，如红绿灯状态，街道定位以及附近标志性建筑等，达到了交通指示与通信并用的功能。但是，这些装置设备不能够为白天行驶的车辆提供附近街道名称、标志性建筑方位、车辆流量等信息。也不能为夜间行驶的车辆提供导航、定位的服务，如:告知最近的加油站、医院位置等，因此，无法为人们处理一些紧急事件提供更多便利。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供可见光通信来控制交通灯的道路导航系统。本实用新型是通过以下技术方案来实现的:本实用新型提供的交通灯可见光通信道路导航系统，包括语音信号调制装置、发光体和语音解调装置，所述语音信号调制装置，用于将语音信号转换为随语音幅度同步变化的占空比调制信号，所述占空比调制信号输入到发光体，所述发光体产生发光强度随占空比调制信号变化的光信号；所述语音解调装置，用于接收发光体传输的发光强度随占空比控制信号变化的光信号并将该光信号还原为语音信号。进一步，所述语音信号调制装置包括语音信息采集单元、语音信号调制单元、调制信号放大器和驱动电路；所述语音信息采集单元；用于采集语音源传输的语音信号；[0011]所述语音信号调制单元；用于将语音信号转换为随语音幅度变化的电信号，并根据该电信号形成随语音幅度同步变化的占空比调制信号；所述调制信号放大器；用于放大占空比调制信号；所述驱动电路；用于接收放大后的占空比调制信号并产生控制发光体的驱动信号。进一步，所述语音信号的调制采用脉冲位置调制。进一步，所述发光体为LED交通灯。进一步，所述语音解调装置包括光电探测器、光信号转换器、信号放大器、解码器、D/A转换器、单片机控制器、放大滤波器和音频播放器；所述光电探测器，用于接收发光体的不同占空比的光信号；所述光信号转换器，用于将光电探测器接收的光信号转变为电信号；所述信号放大器，用于放大光信号转换器输出的电信号；所述解码器，用于对电信号进行解码形成语音信号；所述D/A转换器，用于将语音信号进行D/A转换；所述放大滤波器，用于将语音信号进行放大和滤波；所述音频播放器，用于输出放大滤波器的处理后的语音信号。进一步，所述语音解调装置包括控制器；所述控制器与解码器和D/A转换器链接。本实用新型的有益效果在于:本实用新型采用基于HT46RU232单片机开发了一套交通灯语音信号调制和解调装置，其中，调制装置由HT46RU232单片机和FPGA(EP2C5T144C8)对语音信号采样和脉冲位置调制(PPM)，控制LED交通灯的驱动电路，从而实现语音信号的光调制，解调装置通过光电探测器(0SD15-5T)将光调制信号接收，再经解码、放大，完成语音信息的播放。该系统实现了交通灯的语音导航功能，具有交通指示与通信并用的优点。不仅能够为白天行驶的车辆提供附近街道名称、标志性建筑方位、车辆流量等信息。而且可以为夜间行驶的车辆提供导航、定位的服务，如:告知最近的加油站、医院位置等，为人们处理一些紧急事件提供更多便利。本装置采用可见光通信传输速率快，与射频无线通信相比，具有无电磁干扰，不需要无线电频率证等优点；相对红外线通信而言，LED照明光源发出的是可见光，对人类非常安全；采用基于FPGA的PPM调制，速度快，具有较强的抗干扰能力；实用性强，可用于高速公路边、标志性建筑旁或交通十字路口边；可用于传输图像、视屏等信息类似于生活中的地图。可增加其功能，多做几路输出以传输不同的信息。如一路播放道路导航信息，一路播放音乐，另一路播放天气预报等。用户可根据自己的需要选择通道。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:图1为调制装置的总体方框图；图2为解调装置的总体方框图；图3为导航系统结构及处理流程图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。图1为调制装置的总体方框图，图2为解调装置的总体方框图，图3为导航系统结构及处理流程图，如图所示:本实用新型提供的交通灯可见光通信道路导航系统，包括语音信号调制装置、发光体和语音解调装置，本实施例中的发光体为LED交通灯，本实用新型提供的交通灯可见光通信道路导航系统，包括语音信号调制装置、发光体和语音解调装置，所述语音信号调制装置包括语音信息采集单元、语音信号调制单元、调制信号放大器和驱动电路；调制过程如下:首先由语音信息采集单元将采集到随语音幅度变化的电信号线性映射到PWM发生器占空比控制寄存器，然后实现PWM发生器的占空比随语音幅度同步变化，最后由驱动LED光源,实现LED灯的发光强度变化随输入电信号而转化。所述语音信号调制装置，用于将语音信号转换为随语音幅度同步变化的占空比调制信号，所述占空比调制信号输入到发光体，所述发光体产生发光强度随占空比调制信号变化的光信号；所述语音解调装置，用于接收发光体传输的发光强度随占空比控制信号变化的光信号并将该光信号还原为语音信号。所述语音信息采集单元；用于采集语音源传输的语音信号；本实施例中语音信息采集单元采用拾音器来获取的声音信号；所述语音信号调制单元；用于将语音信号转换为随语音幅度变化的电信号，并根据该电信号形成随语音幅度同步变化的占空比调制信号；所述语音信号的调制采用脉冲位置调制，通过同步控制固定频率的PWM发生器的占空比控制寄存器，实现语音的脉冲位置调制。所述调制信号放大器；用于放大占空比调制信号；本实施例语音信号调制单元采用单片机，电信号通过单片机的数模转换AD转化后，并线性映射到单片机内部的PWM发生器占空比控制寄存器，实现PWM占空比随语音幅度的同步变化；所述驱动电路；用于接收放大后的占空比调制信号并产生控制发光体的驱动信号，由驱动电路进行功率放大后，驱动LED光源，完成输入电信号到LED的发强度变化的转化；所述语音解调装置，用于接收发光体传输的发光强度随占空比控制信号变化的光信号并将该光信号还原为语音信号。所述语音解调装置包括光电探测器、光信号转换器、信号放大器、解码器、D/A转换器、单片机控制器、放大滤波器和音频播放器；所述光电探测器，用于接收发光体的不同占空比的光信号；所述光信号转换器，用于将光电探测器接收的光信号转变为电信号；所述信号放大器，用于放大光信号转换器输出的电信号；所述解码器，用于对电信号进行解码形成语音信号；所述D/A转换器，用于将语音信号进行D/A转换；所述放大滤波器，用于将语音信号进行放大和滤波；[0050]所述音频播放器，用于输出放大滤波器的处理后的语音信号。所述语音解调装置包括控制器；所述控制器与解码器和D/A转换器链接。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。
权利要求1.交通灯可见光通信道路导航系统，其特征在于:包括语音信号调制装置、发光体和语音解调装置， 所述语音信号调制装置，用于将语音信号转换为随语音幅度同步变化的占空比调制信号，所述占空比调制信号输入到发光体，所述发光体产生发光强度随占空比调制信号变化的光信号； 所述语音解调装置，用于接收发光体传输的发光强度随占空比控制信号变化的光信号并将该光信号还原为语音信号。
2.根据权利要求1所述的交通灯可见光通信道路导航系统，其特征在于:所述语音信号调制装置包括语音信息采集单元、语音信号调制单元、调制信号放大器和驱动电路； 所述语音信息采集单元；用于采集语音源传输的语音信号； 所述语音信号调制单元；用于将语音信号转换为随语音幅度变化的电信号，并根据该电信号形成随语音幅度同步变化的占空比调制信号； 所述调制信号放大器；用于放大占空比调制信号； 所述驱动电路；用于接收放大后的占空比调制信号并产生控制发光体的驱动信号。
3.根据权利要求1所述的交通灯可见光通信道路导航系统，其特征在于:所述语音信号的调制采用脉冲位置调制。
4.根据权利要求1所述的交通灯可见光通信道路导航系统，其特征在于:所述发光体为LED交通灯。
5.根据权利要求1所述的交通灯可见光通信道路导航系统，其特征在于:所述语音解调装置包括光电探测器、光信号转换器、信号放大器、解码器、D/A转换器、单片机控制器、放大滤波器和音频播放器； 所述光电探测器，用于接收发光体的不同占空比的光信号； 所述光信号转换器，用于将光电探测器接收的光信号转变为电信号； 所述信号放大器，用于放大光信号转换器输出的电信号； 所述解码器，用于对电信号进行解码形成语音信号； 所述D/A转换器，用于将语音信号进行D/A转换； 所述放大滤波器，用于将语音信号进行放大和滤波； 所述音频播放器，用于输出放大滤波器的处理后的语音信号。
6.根据权利要求1所述的交通灯可见光通信道路导航系统，其特征在于:所述语音解调装置包括控制器；所述控制器与解码器和D/A转换器链接。
专利摘要本实用新型公开了一种交通灯可见光通信道路导航系统，包括语音信号调制装置、发光体和语音解调装置，通过基于HT46RU232单片机来实现交通灯语音信号调制和解调装置，对语音信号采样和脉冲位置调制，控制LED交通灯的驱动电路，从而实现语音信号的光调制，解调装置通过光电探测器将光调制信号接收，再经解码、放大，完成语音信息的播放。该系统实现了交通灯的语音导航功能，具有交通指示与通信并用的优点。不仅能够为白天行驶的车辆提供附近街道名称、标志性建筑方位、车辆流量等信息。而且可以为夜间行驶的车辆提供导航、定位的服务，为人们处理一些紧急事件提供更多便利。
文档编号G08G1/095GK203012974SQ201220713898
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者苑琳, 丁中霞, 龙兴明, 范进社 申请人:重庆师范大学