一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统及方法，该辅助系统包括车载模块和路侧模块，车载模块包括车载控制模块、车载可见光通信发送模块和车载可见光通信接收模块，车辆前灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后灯作为车载可见光通信接收模块，在车辆后灯处安装有光电探测器；路侧模块包括路侧控制模块和路侧可见光通信发送模块，隧道照明灯作为路侧可见光通信发送模块；隧道照明灯与车辆后灯形成路侧模块与车辆之间的可见光通信。车载控制模块根据光电探测器接收到的可见光信号强弱来计算收发两端距离，路侧控制模块通过相邻路侧模块的距离和同一车辆经过相邻路侧模块的时间，得到车辆行驶速度，实现车辆在隧道行驶的安全预警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统及方法
本专利技术属于智能交通系统领域，特别涉及一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统及方法。
技术介绍
隧道是高速公路的特殊路段，也是交通事故多发地段，隧道内一经发生交通事故，将造成道路严重堵塞，道路长时间瘫痪，影响正常交通。目前，在高速公路隧道内部，使用无线网络通信，通信信号较差，不利于车辆监控信息的及时传输。可见光通信是利用波长在380nm～760nm的可见光作为信息的载体，通过调制信号来进行信息传输，已经是一项成熟的技术，相比于传统的射频通信存在的电磁辐射、频谱资源稀少等问题，可见光通信具有的高带宽、高速率、高安全性将成为隧道行车过程中车辆通信的极佳选择。因此亟需专利技术一种利用可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统及方法，能够减少隧道中交通事故的发生。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，包括车载模块和路侧模块，车载模块包括车载控制模块、车载可见光通信发送模块和车载可见光通信接收模块，车辆前灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后灯作为车载可见光通信接收模块；后车前灯与前车后灯形成前后车辆之间的可见光通信；在车辆后灯位置处安装有光电探测器，光电探测器用于接收可见光信号，光电探测器与车载控制模块连接；路侧模块包括路侧控制模块和路侧可见光通信发送模块，隧道照明灯作为路侧可见光通信发送模块，路侧控制模块集成在隧道内的部分隧道照明灯上；隧道照明灯与车辆后灯形成路侧模块与车辆之间的可见光通信。进一步，以后方车辆前灯作为测距中的发射端，前方车辆后灯位置处的光电探测器作为测距中的接收端，车载控制模块根据光电探测器接收的可见光信号的强度计算接收端和发射端间的距离。进一步，路侧模块的布设有三种方式，具体为：在隧道事故多发区域位置或隧道交通控制指示设备位置处布设路侧模块；根据隧道安全行车距离布设路侧模块。进一步，当车辆在隧道中行驶时，每经过相邻两个路侧模块，下游路侧模块中的路侧控制模块根据车辆经过相邻两个路侧模块的行驶时间，计算车辆行驶速度，当车速超过安全车速，通过隧道照明灯发送预警信息至车辆后灯。进一步，车辆前灯、车辆后灯及隧道照明灯均采用LED灯。本专利技术还公开了一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助方法，包括以下步骤：(1)将车辆前灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后灯作为车载可见光通信接收模块，在车辆后灯处安装光电探测器和车载控制模块；(2)在隧道事故多发区域位置或隧道交通控制指示设备位置对应的隧道照明灯处布设路侧模块，或根据隧道安全行车距离布设路侧模块；(3)当车辆在隧道中行驶时，每经过相邻两个路侧模块，下游的路侧控制模块根据车辆经过相邻两个路侧模块的行驶时间，计算该车辆行驶速度，当该车辆行驶速度超过安全车速，路侧控制模块通过路侧可见光通信发送模块向该车辆发送预警信息；在同一车道中行驶的前方车辆的车载控制模块根据光电探测器接收的可见光信号强弱值计算出前后两车的车距，当计算出的车距小于安全车距时，前方车辆的车载控制模块通过车辆后灯向后方车辆进行预警。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，包括车载模块和路侧模块，车载模块包括车载控制模块、车载可见光通信发送模块和车载可见光通信接收模块，车辆前灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后灯作为车载可见光通信接收模块，利用车辆前后灯形成车与车之间的测距及通信功能；路侧模块包括路侧控制模块和路侧可见光通信发送模块，利用隧道壁上方照明灯作为路侧可见光通信发送模块，来实现基于可见光通信的数据发送单元，进而实现路侧模块与车辆之间的测速及通信。在隧道中行车时车辆前后灯均打开，后车前灯与前车后灯形成前后两车可见光通信功能，在测量两车之间距离时利用可见光信号强度值来判断两车之间的距离，可见光强度值越大，两车之间距离越小，当两车间距低于安全车距时，进行警示而减速；当车辆在隧道中行驶时，每经过相邻两个路侧模块，路侧控制模块根据车辆经过相邻两个路侧模块的行驶时间，计算车辆行驶速度，当车速超过安全车速，通过路侧可见光通信发送模块发送预警信息。因此通过该行车驾驶辅助系统，可进行隧道行车过程中的车距与车速的测定，当超过预设阈值时就会预警，从而减少交通事故的发生。进一步，根据隧道安全行车距离部署路侧模块时，可以根据不同安全精度灵活布设；在隧道交通事故多发处或隧道交通控制指示设备处布设路侧模块是为了提醒车辆前方为特殊路段，如前方是否为隧道事故多发区域、隧道交通管理与控制信息等。本专利技术公开的基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助方法，利用车辆前后灯和隧道照明灯实现可见光通信，利用路侧控制模块计算车辆的行驶速度，利用车载控制模块计算同一车道上的前后两车辆的间距，能够快速测速和测距，方法简单，可以做到在隧道内对车辆的及时提醒。附图说明图1是本专利技术的系统结构图；图2是本专利技术的流程图；图3是本专利技术的网络拓扑图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。由于车辆进入公路隧道后，将被要求打开汽车前后LED灯，这就为车辆之间形成可见光通信提供了必要的通信条件。相比于传统射频通信存在的问题，可见光通信利用光信号视距传输，在高速公路隧道内能保证通信的可靠性。如图1所示，本专利技术公开的一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，包括车载模块和路侧模块，车载模块包括车载控制模块、车载可见光通信发送模块和车载可见光通信接收模块，利用车辆前后LED灯形成车与车之间的测距及通信，车辆前LED灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后LED灯作为车载可见光通信接收模块，用于来接收后车与路侧模块发来的安全预警信息；车载控制模块与光电探测器连接；路侧模块包括路侧控制模块和路侧可见光通信发送模块，利用隧道壁上照明LED灯作为路侧可见光通信发送模块，形成可见光发送单元，用来实现路侧模块与车辆之间的测速及通信。现有的照明灯具之间可通过电力线载波构成通信环路，各灯具之间可以相互通信，隧道事故多发区域，隧道交通管理与控制信息处的照明灯具，可通过照明灯具间的通信环路将事故多发预警信息，隧道交通管制信息同步到各个路侧可见光发送模块如果路侧可见光发送模块中有这种信息，则路侧可见光通信发送模块向经过其下方的车辆通过可见光通信方式进行发送，车辆接收信息后可通过语音播报的方式提醒。如图2所示，一般情况下利用所部署隧道的隧道事故多发区域位置信息、隧道交通控制指示设备位置信息、隧道车路协同安全预警精度来确定隧道照明灯的部署位置。在隧道事故多发区域位置或隧道交通控制指示设备位置处的隧道照明灯上集成路侧控制模块，并将该隧道照明灯具作为路侧可见光通信发送模块，车辆行驶经过路侧模块时，路侧可见光通信发送模块将会下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，其特征在于，包括车载模块和路侧模块，车载模块包括车载控制模块、车载可见光通信发送模块和车载可见光通信接收模块，车辆前灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后灯作为车载可见光通信接收模块；后车前灯与前车后灯形成前后车辆之间的可见光通信；/n在车辆后灯位置处安装有光电探测器，光电探测器用于接收可见光信号，光电探测器与车载控制模块连接；/n路侧模块包括路侧控制模块和路侧可见光通信发送模块，隧道照明灯作为路侧可见光通信发送模块，路侧控制模块集成在隧道内的部分隧道照明灯上；/n隧道照明灯与车辆后灯形成路侧模块与车辆之间的可见光通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，其特征在于，包括车载模块和路侧模块，车载模块包括车载控制模块、车载可见光通信发送模块和车载可见光通信接收模块，车辆前灯作为车载可见光通信发送模块，车辆后灯作为车载可见光通信接收模块；后车前灯与前车后灯形成前后车辆之间的可见光通信；
在车辆后灯位置处安装有光电探测器，光电探测器用于接收可见光信号，光电探测器与车载控制模块连接；
路侧模块包括路侧控制模块和路侧可见光通信发送模块，隧道照明灯作为路侧可见光通信发送模块，路侧控制模块集成在隧道内的部分隧道照明灯上；
隧道照明灯与车辆后灯形成路侧模块与车辆之间的可见光通信。


2.根据权利要求1所述的基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，其特征在于，以后方车辆前灯作为测距中的发射端，前方车辆后灯位置处的光电探测器作为测距中的接收端，车载控制模块根据光电探测器接收的可见光信号的强度计算接收端和发射端间的距离。


3.根据权利要求1所述的基于可见光通信的隧道行车驾驶辅助系统，其特征在于，路侧模块的布设有三种方式，具体为：
在隧道事故多发区域位置或隧道交通控制指示设备位置处布设路侧模块；
根据隧道安全行车距离布设路侧模块。


4.根据权利要求1所述的基于可见光通...

【专利技术属性】
技术研发人员：代亮，姚雨露，汪贵平，林杉，李立，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61