出的调制信号经过透镜聚焦到接收端的光电探测器上，将光信号转换为电信号，经过光电接收模块将信号放大，均衡最后恢复出发射信号，完成系统到终端的数据的发送。上行链路的工作原理与下行链路相似。由于上行链路安装在特种汽车上，采用改装或加装日行灯或车载照明灯的方式，车辆行驶到预设位置可以实现光线的准直照射，下行链路的接收端安装球面透镜可以将各角度光线都汇聚到光电探测器上，经过相应的电路处理，恢复出终端发射给系统的数据。
[0018]采用本发明的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，在硬件设计上采用适用于小数据量数据交换的强度调制/直接检测(頂/ DD)方式，提高通信效率。根据各单元的功能分别进行电路设计。
[0019]1、供电电路
上下行链路设备的分别安装与不同位置，供电方式也不一样，下行链路采用固定方式安装，有稳定的市电接入，选择现有的稳定开关电源作为系统电源，车载供电方式，油罐车一般采用双铅酸电池供电，供电电压24V，电池采用现有直流降压稳压集成电路实现车载端上行链路模块供电。
[0020]2、接口转换电路
本设计中提供的接口转换电路有两种，分别是以太网接口转换和RS232串行通信口的转换功能，串口信号可以直接发送到编码电路，支持将以太网双极性三电平的MLT-3编码转换为到单极性码。同样将来自光接收器的单极性码通过转换电路变换成适合双绞线传输的双极性三电平的MLT-3编码。另外，还有时钟提取、信号判决再生和数据转发等功能。以太网介质转换模块的工作方式是存储转发，并不对4B5B编码进行编码和解码处理。这种处理方式忽略所有的误码，但可以通过牺牲纠错性能来换取数据传输的最小时延。
[0021]3、发射端电路
发射电路由编码器和驱动器组成，信号经由编码器进行曼切斯特编码处理，其中编码器采用单片机，这样可以根据实际需要来实现不同的编码。但是由于单片机的输出电流太小，不足以驱动LED灯，通过设计驱动电路，本装置采用恒流源方式驱动LED，采用串并联相结合的方式连接，保证LED的发光效率。
[0022]4、接收端电路
光接收电路由以下几个部分组成:光电探测器、前置放大电路、主放大电路、自动增益控制电路(APC)、均衡器、时钟提取及判决电路。光电探测器位于光接收电路的最前端，完成光脉冲信号转变为电脉冲信号。前置放大电路与光电探测器合理设计，可以增大变换后的电信号信噪比。主放大电路无失真的放大经过前置放大器的输出电信号，输出信号的电平幅度稳定由自动增益控制电路实现，最后经过均衡器、时钟提取电路及判决电路取得再生的数字信号。
[0023]采用本发明的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，与传统的射频通信和其他光无线通信相比，可见光通信具有以下突出优点:(I)可见光对人类非常安全；
(2)可见光资源丰富；(3)通信保密性好；(4)无需无线电频谱证；(5)无电磁干扰。在一些特殊的场合(如加油站、油库、医院和机场等)也急需要一种通信手段解决电磁干扰问题。现有的特种车辆管理系统大多采用射频方式进行无线通信，对于无线通信装置有明确的功能区分，可以直接用可见光通信装置代换。在设备部署过程中，需要投入的人力物力相对较少，更换后节约大量的后期投入。现有的接口数据转换、调制和编码技术是通用技术，在多个无线射频通信，光纤通信等应用广泛，现有的LED灯的制造技术，可以满足无线通信的需要，加入通信功能后并且不影响照明功能。
【主权项】
1.一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，包括固定监控点和车辆，其特征是:所述固定监控点设置有下行链路收发系统，车辆上安装有上行链路收发系统，下行链路收发系统上设有下光电接收系统和下LED驱动系统，下LED驱动系统连接有LED照明灯，下光电接收系统连接有下光电探测器，上行链路收发系统上设有上光电接收系统和上LED驱动系统，上LED驱动系统连接有车辆日行灯，上光电接收系统连接有上光电探测器，车辆日行灯和上光电探测器正前方分别设有透镜。2.根据权利要求1所述的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，其特征是:所述下光电接收系统和下LED驱动系统分别与下数据接收发送处理系统相连接，下数据接收发送处理系统与下供电接口系统相连接；上光电接收系统和上LED驱动系统分别与上数据接收发送处理系统相连接，上数据接收发送处理系统与上供电接口系统相连接。3.根据权利要求1所述的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，其特征是:所述下LED驱动系统和上LED驱动系统分别设有发射电路，下光电接收系统和上光电接收系统分别设有接收电路。4.根据权利要求3所述的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，其特征是:所述发射电路由编码器和驱动器组成。5.根据权利要求3所述的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，其特征是:所述接收电路由前置放大器、主放大器、均衡器及解码器组成。6.根据权利要求5所述的一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，其特征是:所述主放大器前端和均衡器后端之间连接设有时钟提取器和判别器。
【专利摘要】本发明涉及一种基于白光LED无线通信的特种车辆管控装置，包括固定监控点和车辆，其特征是：所述固定监控点设置有下行链路收发系统，车辆上安装有上行链路收发系统，下行链路收发系统上设有下光电接收系统和下LED驱动系统，下LED驱动系统连接有LED照明灯，下光电接收系统连接有下光电探测器，上行链路收发系统上设有上光电接收系统和上LED驱动系统，上LED驱动系统连接有车辆日行灯，上光电接收系统连接有上光电探测器，车辆日行灯和上光电探测器正前方分别设有透镜。本发明的有益效果是：对人类非常安全，资源丰富，通信保密性好，无需无线电频谱证，无电磁干扰，适用于各种场合。
【IPC分类】H04B10/116, G08G1/00
【公开号】CN105024752
【申请号】CN201510214936
【发明人】张伟
【申请人】济南骄泰信息技术有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年4月30日