基于led可见光通信技术的车辆安全控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种光通信领域的技术，具体是一种利用低成本的普通LED和移动终端，可实现前后车之间的主动安全信息告警和车辆见距离监控的车辆安全控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]21世纪后半叶以来，浓缩人类文明的汽车工业得到了迅速发展。作为现代主要交通工具的汽车，给人们的工作和生活带来了方便。然而，随着机动车辆的不断增加，交通事故发生量有不断增加的趋势。据世界卫生组织统计，交通事故已成为世界上导致死亡十大主要原因之一。
[0003]研宄表明，大多数的交通事故是由人为因素造成的，如急刹车，急转弯等异常驾驶行为。所以，当这一行为发生时，提前通知后方车辆是很有必要的，当后方车辆了解到这一情况后，可提前针对前车的异常驾驶动作进行相应的紧急处理，避免由于来不及处理而产生追尾、碰撞以及更为严重的交通事故。
[0004]目前，针对于这种现象并无很好的解决办法，只能依靠司机的安全意识以及应急反应能力。因此，我们希望有一种车辆安全系统能够识别前车的行为动作以及前方道路情况，并实时显示给用户，同时能够将信息传递给后方车辆，从而形成一个稳定的安全链，对驾驶司机起到提醒作用。这种安全系统能够大大减少违规驾驶造成的交通事故，从而降低人身和财产损害。如果车辆控制系统有开放接口，我们还希望该系统能够针对前车不同的驾驶行为自动对汽车进行控制，如自动减速，当接受到前车刹车信号时。
[0005]另外，可见光通信技术正逐步成熟，特别是基于LED的可见光通信。英国可见光通信研宄被《时代周刊》评为2011年全球50大科技发明之一。同时，在我国，基于LED可见光通信的智能家居系统和上网系统已经在上海世博会和广州高新技术展示会上进行过展示。
[0006]可见光通信技术，可见光通信是将信号调制到LED可见光上进行传输的一种新兴光无线通信技术，利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。可见光通信的特点是利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式，在短距离通信中具备安全性能高、节能、应用范围广等优势，因而具有广泛的开发前景。
[0007]普通的灯具如日光灯、白炽灯不适合当作光通信的光源，而LED灯则非常适合做可见光通信的光源，在照明的同时实现较高速率的光通信。LED照明节能、可靠、使用寿命长，作为下一代主流照明技术正在大力推广。它除了用于背光、照明、显示，还能实现光学无线通信。而红外通信的光源其实也包括LED，只是它发出的光是人眼不可见的红外光，而照明LED发出的光是可见光，所以，可见光通信比红外线(光)通信对人眼睛的安全性要高止匕
~、O
[0008]LED发光是一闪一闪的，因为闪动频率极高，肉眼分辨不出来，这种闪动其实就是一种开、关过程，LED这一开一关就可以承担发送信息的任务了，比如，开就代表1，关就代表O，通过信息编码也就是O与I的各种组合，就可以通过灯光来传递了，灯光在空气中传输就类似于光纤通信中信息在光纤中传输一样，这就是LED可见光通信的基本原理。LED作为半导体器件，这种高速的亮灭也就是开关的通断能力是它的特性，而白炽灯因为在亮灭的变化过程中非常容易被损坏，且亮灭变化动作太慢，因而不具备这种通信功能。
[0009]LED照明光无线通信在国外也还出在起步和摸索阶段，但其应用前景非常看好，不仅可以用于室内无线接入，还可以为城市车辆的移动导航及定位提供一种全新的方法。汽车照明灯基本都采用LED灯，可以组成汽车与交通控制中心、交通信号灯至汽车、汽车至汽车的通信链路。这也是LED可见光无线通信在智能交通系统的发展方向。
[0010]经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN 1026224454A，公布日2012.08.01，公开了一种用于机动车的LED通信照明装置及其系统。它介绍了一种用于机动车的LED通信照明装置及其系统，它包括定点LED灯光通信装置和移动LED灯光通信装置；所述的定点LED灯光通信装置是由依次电连接的第一光电探测器、第一信息处理单元、第一驱动电路和LED灯光发射器构成，在第一信息处理单元的输出还分别连接有第一执行器和第一显示器；所述的移动LED灯光通信装置是由依次电连接的第二光电探测器、第二信息处理单元、第二驱动电路和LED前灯构成。但是该技术实现必须对硬件进行全新改造，并且该设备通信必须基于基础设施(如收费站，交通信息采集点)得以实现。
【发明内容】
[0011]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于LED可见光通信技术的车辆安全控制方法及系统，利用移动终端进行可见光数据的接收，无需进行硬件方面的大幅度改造，其次，本发明不必借助于基础设施(如收费站、红路灯等)发出的光信号，通过编码给车辆的LED灯不同的频率，移动终端接收端通过光栅效应图片的图像识别来解读这些频率，通过频率来编码传输消息，这样频域传输可以达到比时域传输更稳定的通信信道和更远的通信距离。
[0012]所述的光栅效应(Rolling Shutter Effect)，是指使用采用卷帘快门的相机镜头来对高速闪烁的LED发射光信号进行每秒60帧的拍照，光栅效应是一种利用了卷帘快门的相机对一帧图像的拍摄并不是同时曝光镜头，而是以一个快速的过程逐列曝光，由于曝光时间长于LED闪烁时间达数倍之多，所以在某些列曝光时LED灯处于关闭状态而某些列曝光时LED灯处于明亮状态，其结果是在一帧图片上完整的拍摄了在曝光时间内LED灯的数次闪烁情况，由此可以通过编码给LED等不同的频率，来在接收端通过光栅效应图片的图像识别来解读这些频率，通过频率来编码传输消息，这样一个频域传输可以达到比时域传输更稳定的通信信道和更远的通信距离，以满足需求。
[0013]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0014]本发明涉及一种基于LED可见光通信技术的车辆安全控制方法，通过行驶的车辆将其状态信息编码后通过LED光源输出，供后车在行驶过程中通过采集LED光源的信息并解码得到。
[0015]所述的状态信息包括但不限于:
[0016]I)车辆刹车制动信息；
[0017]2)车辆转向信息；左转、右转；
[0018]3)车辆信息:汽车型号，汽车长宽高等信息(后方车辆可以根据这些信息来计算出两辆车之间的精确距离)；
[0019]4)前车的前车信息(汽车可以收到前方车辆的前车车辆信息以及其状态信息，从而可以了解前方不可视的车辆信息)
[0020]本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括:编码模块、数据发送模块和数据接收模块，其中:编码模块将不同的比特信息映射为LED光的不同频率，数据发送模块根据所述映射，将比特信息以不同频率的LED光的方