本發(fā)明涉及l(fā)ed可見光通信etc系統(tǒng)，具體是一種基于led可見光通信的高速公路etc收費(fèi)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著世界人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的不斷提高，加快了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐，道路上的車輛越來越多，當(dāng)汽車通過收費(fèi)站等電子不停車收費(fèi)(electronictollcollection，etc)系統(tǒng)時(shí)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生交通擁堵，使人們花費(fèi)大量的時(shí)間去排隊(duì)等候，無法提高etc系統(tǒng)的工作效率。為了解決上述問題，提高etc系統(tǒng)的工作效率，對(duì)etc系統(tǒng)的無線通信方式做了大量研究工作。現(xiàn)有的etc系統(tǒng)的無線通信方式主要以射頻通信為主，射頻通信不僅占用了大量頻譜資源，還需要另外安裝車載發(fā)射設(shè)備和天線等接收設(shè)備，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。
近年來led照明技術(shù)的發(fā)展越來越快，基于發(fā)光二極管(lightemittingdiode，led)的可見光無線通信技術(shù)(visiblelightcommunication，vlc)已經(jīng)成為一種新興的無線通信技術(shù)，不像無線射頻通信會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，甚至引發(fā)癌癥，或者無線紅外通信造成人類眼角膜的損傷，可見光無線通信安全環(huán)保，由于可見光的波長(zhǎng)在380nm～780nm之間，所以不受到任何管制。和射頻通信需要占用頻譜資源不同，可見光較高的頻率使得可見光通信避免了對(duì)射頻等無線通信頻譜資源的占用，從而有效的避免了傳統(tǒng)無線通信設(shè)備之間產(chǎn)生的多節(jié)點(diǎn)于擾現(xiàn)象，使得信號(hào)傳輸變得更加可靠。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是基于led可見光通信的etc電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，車載單元采用led可見光，路側(cè)單元采用dsrc協(xié)議的接收單元，可以兼容原etc車載單元。原etc通信協(xié)議dsrc的物理層不適用于可見光無線通信，但是數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層是由適合led可見光無線通信的數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層協(xié)議組成，仍然適用于led可見光無線通信的要求。因此，本發(fā)明基于led可見光的etc無線通信接入方法解決可見光通信在etc通信協(xié)議中的物理層規(guī)范定義，無縫接入其數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層，從而完成led可見光與etc無線通信的接入。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
汽車照明燈基本都采用led燈，可以組成汽車與etc系統(tǒng)的鏈路。這也是led可見光通信在etc系統(tǒng)的發(fā)展方向。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改善，從etc電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的射頻無線通信的實(shí)際情況出發(fā)，為了解決射頻無線通信方式需要另外安裝發(fā)射設(shè)備，占用大量的頻譜資源，產(chǎn)生電磁干擾等問題，設(shè)計(jì)了基于汽車led前照燈可見光無線通信的etc電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，從而使車輛在照明的同時(shí)完成電子不停車收費(fèi)功能。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改善，對(duì)基于汽車led前照燈的etc系統(tǒng)可見光接入?yún)f(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先對(duì)原有的etc系統(tǒng)的通信協(xié)議dsrc進(jìn)行了裁剪和改進(jìn)，保留了原dsrc協(xié)議sscs子層及以上部分，對(duì)裁剪后的物理層進(jìn)行了規(guī)范，使其滿足汽車led前照燈的技術(shù)指標(biāo)。通過各層之間的服務(wù)原語完成了裁剪和改進(jìn)前后各層之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)了基于汽車led前照燈的etc系統(tǒng)的可見光接入，使汽車led前照燈在etc系統(tǒng)中照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可見光通信，可以通過車輛自帶的汽車led前照燈完成etc系統(tǒng)的電子不停車收費(fèi)功能。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改善，在不改變汽車led前照燈驅(qū)動(dòng)電路的條件下，設(shè)計(jì)了調(diào)制信號(hào)加載接入到汽車led前照燈的驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制電路。對(duì)汽車led前照燈驅(qū)動(dòng)電路的組成進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了ook調(diào)制電路，通過汽車led前照燈驅(qū)動(dòng)電路的主控制芯片實(shí)現(xiàn)了已調(diào)信號(hào)的無縫接入，解決了車載用戶信息接入汽車led前照燈的問題。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改善，將設(shè)計(jì)的etc可見光接入?yún)f(xié)議與新出臺(tái)的ieee802.15.7可見光標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照比較，發(fā)現(xiàn)與ieee802.15.7標(biāo)準(zhǔn)的phyi完全兼容。通過對(duì)ieee802.15.7的物理層phyi模式的分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的etc系統(tǒng)可見光接入?yún)f(xié)議與ieee802.15.7的物理層phyi模式兼容。
本發(fā)明的益處是：
解決了led光通信與etc通信協(xié)議的適配問題，可以直接利用led可見光進(jìn)行短距離無線通信，在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了可見光通信，不需另外安裝設(shè)備，避免射頻通信的電磁干擾，實(shí)現(xiàn)了可見光的低成本、低功耗通信。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的通信示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，描述本發(fā)明的通信示意圖。汽車led前照燈主要是作為整個(gè)etc系統(tǒng)可見光信號(hào)的發(fā)射源，汽車led前照燈發(fā)出的是帶有用戶信息的可見光。收費(fèi)站車道兩旁安裝的光電探測(cè)器主要是作為整個(gè)etc系統(tǒng)的可見光信號(hào)接收端，負(fù)責(zé)把接收到的汽車led前照燈發(fā)出的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后再傳送給etc的中心管理系統(tǒng)進(jìn)行處理。etc的中心管理系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)對(duì)經(jīng)過光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換后攜帶用戶信息的電信號(hào)進(jìn)行分析，比對(duì)校驗(yàn)車載用戶信息是否與etc系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中所存信息一致，同時(shí)對(duì)收費(fèi)站的桿起落架等輔助設(shè)備進(jìn)行控制。如車載信息符合數(shù)據(jù)庫中的要求，則打開桿起落架，完成車輛的不停車收費(fèi)等相關(guān)操作，否則，關(guān)閉桿起落架，禁止車輛的通行。
圖中onu發(fā)射端首先把讀取到的磁信息(如汽車id號(hào)、車主名字、車輛行駛路程等)經(jīng)過車內(nèi)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換成電信息，然后電信息通過車載電力線連接到汽車led前照燈上，接著對(duì)電信息進(jìn)行合適的編碼調(diào)制，最后把編碼調(diào)制后的電信息加載到汽車led前照燈的驅(qū)動(dòng)電路上，通過汽車led前照燈將信號(hào)以可見光的形式發(fā)射出去，從而實(shí)現(xiàn)基于汽車led前照燈的電子不停車收費(fèi)功能。此時(shí)，汽車led前照燈發(fā)出的是帶有用戶信息的可見光。
圖中rsu接收端接收到汽車led前照燈發(fā)出的可見光信號(hào)，通過安裝在車道兩旁的光電探測(cè)器可以把可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過解調(diào)解碼電路對(duì)電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，并將還原出來的原始用戶信息傳送到etc的中心管理系統(tǒng)，通過中心管理系統(tǒng)的反饋來實(shí)現(xiàn)車輛的不停車收費(fèi)等相關(guān)操作。
由于汽車led前照燈etc系統(tǒng)的可見光無線通信方式與dsrc射頻通信方式有很大的差異，因此dsrc協(xié)議對(duì)于基于汽車led前照燈可見光通信的etc系統(tǒng)并不適用，所以本發(fā)明對(duì)原etc通信協(xié)議dsrc進(jìn)行了裁剪和改進(jìn)。因?yàn)閙ac子層位于原etc通信協(xié)議dsrc數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，其主要負(fù)責(zé)控制與連接物理層的物理介質(zhì)。而dsrc協(xié)議的應(yīng)用層只是實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用功能，與具體的通信方式無關(guān)。所以本發(fā)明只是對(duì)原etc通信系統(tǒng)協(xié)議dsrc的mac子層及以下部分進(jìn)行了裁剪，保留了dsrc協(xié)議特定業(yè)務(wù)匯聚子層(sscs)子層及以上部分。