專利名稱：基于可見光通信的車距測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是利用LED車燈及面陣光電傳感 器構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)車距、相對車速及相對位置的測量方法。
背景技術(shù)：
在智能交通系統(tǒng)中，車輛之間的距離以及車輛之間的相對速度、位置信息是 實現(xiàn)智能交通安全控制算法的主要依據(jù)。各種車輛主動安全技術(shù)，如汽車前向碰 撞報警系統(tǒng)、前向主動避撞系統(tǒng)、自適應巡航控制系統(tǒng)等均是通過車載測距設(shè)備 測量主車與其它車輛之間的距離、相對速度以及相對方位等信息，并將其傳送給 系統(tǒng)的控制單元來實施的。
目前運用在汽車上的測距方法主要有超聲波短距離測距、毫米波雷達長距離 測距、激光測距、攝像系統(tǒng)測距等。超聲波測距簡單、成本低，但不適于高速行 駛的車輛和遠距離測量， 一般應用在倒車防撞系統(tǒng)上。毫米波雷達利用目標對電 磁波的反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置、相對速度，其探測距離較遠、運行可靠、 性能受天氣的影響較小，但成本過于昂貴，且無法在復雜的交通環(huán)境下準確工作。 激光測距系統(tǒng)根據(jù)發(fā)射的掃描激光束傳播時間和發(fā)射角度確定目標距離和目標 的角位置。但激光的傳輸受天氣狀況的影響較大，光學機構(gòu)對震動也比較敏感。 像機測距模擬人眼視覺原理，同時使用兩臺攝像機對同一景物成象，對兩幅圖像 進行計算機分析處理，即可確定視野中每個物體的三維坐標，但是目前成像速度 較慢，不適于實時測量。
由于上述各種測距技術(shù)不可克服的局限性，都難以在未來成為車載測距設(shè)備 的唯一主流設(shè)備。因此有必要尋求新的測距方法，這種測距方法能夠替代或者補 充車輛間距測量的現(xiàn)有手段。
當前LED(發(fā)光二極管)己經(jīng)越來越多地使用在各種類型的照明系統(tǒng)中，由 于其節(jié)能、可靠、長壽命等優(yōu)勢，預計在不遠的將來即可能成為主要的照明設(shè)備。 LED在中高檔車輛的尾燈上已經(jīng)有廣泛的使用?；贚ED的光通信研究也已經(jīng)展開，并初步證實了不同環(huán)境下使用照明用 LED通信的可行性，其中包括在智能交通中的應用。這也使得車輛之間以及車輛 與路燈、路標之間通過LED燈進行通信變?yōu)榭赡?。比如在這方面的研究論文 "Visible Light Communication with LED-based Traffic Lights Using 2-Dimensional Image Sensor"(使用二維圖像傳感器基于LED交通信號燈的可 見光通信，IEEE CCNC 2006 proceedings), "A New Receiving System of Visible Light Communication for ITS" (Proceedings of the 2007 IEEE Intelligent Vehicles Symposium Istanbul, Turkey, June 13-15, 2007)，專利"可見光通 信用的帶照相機便攜式終端"(中國專利200580003881.1)，"可見光空分多址多 路通信系統(tǒng)"(中國專利200710047554. 7)等。
但是上述研究均未涉及應用于智能交通系統(tǒng)時LED通信的同時實現(xiàn)測距的 概念。本專利文件提出了一種在LED通信的基礎(chǔ)上實現(xiàn)測距，同時測速、測相對 位置的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在智能交通系統(tǒng)中實現(xiàn)基于LED可見光通信的基礎(chǔ)上實現(xiàn) 車輛之間的距離、相對速度及相對位置的測量。
在中國專利"可見光空分多址多路通信系統(tǒng)"(200710047554.7)、"光接收 機面陣傳感器的信號輸出方法"(CN101159821A)、"面陣光電傳感器輸出信號的 移動跟蹤方法"(CN101170359A)中，提出一種利用CCD面陣圖像傳感器實現(xiàn)LED 通信的方法。本發(fā)明利用這種方法進行車輛之間通信的同時實現(xiàn)車輛之間距離等 其它信息的測量。
上述專利中所闡述方法的基本原理是LED發(fā)射調(diào)制的光信號，這些光信號中 寄載著特定的通信信息。面陣CCD傳感器的某些光探測單元(對應像素)接收這 些調(diào)制的光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號后輸送給信號處理器處理得到LED傳送的 信息，信號處理的同時可以判定對應的光探測器單元的位置。
當將其應用到車輛上時，汽車的LED尾燈(包括剎車燈、轉(zhuǎn)向燈，或LED 前燈、LED側(cè)燈等，或者專門用于通信的LED)作為光通信的發(fā)射機，汽車的前 部(或者同時后部、側(cè)面)設(shè)置能夠進行上述光通信信號接收的攝像機，攝像機 的輸出連接到汽車系統(tǒng)的安全告警與控制系統(tǒng)。這些攝像機可以是專用的也可以是兼用的，比如攝像機本身即擔負著監(jiān)視車道偏離、輔助倒車等任務。
當前后(或左右)兩輛車均安裝有這樣的設(shè)備時，在一定的距離范圍內(nèi)，一 致的通信/控制協(xié)議將使它們建立起通信關(guān)系。如此，在道路上的行車流中，眾 多的車輛將構(gòu)成一個前后、左右互相通信的網(wǎng)絡(luò)。將一個車輛視為網(wǎng)絡(luò)中的一個 節(jié)點，那么信息的傳遞通過采用節(jié)點之間中繼的方式，將能夠不間斷地波及到整 個車流。
這樣的通信網(wǎng)絡(luò)，可以為車輛的安全駕駛系統(tǒng)提供許多重要的信息。例如， 對前后兩輛車，則能夠更及時地讓后車感知到前車的剎車信號，這種感知不只是 通過攝像系統(tǒng)實現(xiàn)比人眼更及時地探測到剎車的燈光信號，而是通過更及時的通 信信息傳遞進行，前車的任何速度變化、姿態(tài)變化等都可以通過發(fā)送光信息讓后 車感知，從而后車在進行必要的信息處理和判斷后，做出相應的決策，包括向乘 員告警，或者通過車輛的主控制器單元直接控制車輛的運行。而對整個車流，則 能夠及時實現(xiàn)交通擁堵、交通事故等信息的傳遞與處理。
本發(fā)明針對上述應用背景，基于面陣CCD圖像傳感器的成像與光通信雙重功 能，提出車輛之間通信的同時實現(xiàn)車輛間距、速度、方位的測量方法。這種方法 由下述措施實現(xiàn)。
前后的兩輛車行駛過程中，前車通過其位于車后兩側(cè)的LED尾燈向后連續(xù)發(fā) 送光信號，光信號中包括著2個LED車燈的間距F，、車身寬度％ 、車的身份 標識信息(如ID號)，以及其它信息。后車的前置攝像頭通過其CCD傳感器對特 定視場角內(nèi)的物體成像，其中包括前車及其發(fā)送光信號的尾燈。同時，CCD的相 應探測器單元探測到2個LED燈的光信號，并輸出到接收機的信號處理單元處理 后得到所發(fā)送的燈距信息。信號處理器在所接收光信號特征的協(xié)同下，分析、確 定圖像中的2個尾燈位置，在圖像中得到一個距離4。假設(shè)整個圖像的寬度，即 橫向距離為d。那么從幾何角度看，d對應著成像的整個視場角o ( ff在攝像機 拍照時的某一狀態(tài)下是特定的)，4應該對應著2個尾燈相對于拍攝點的張角& 由于d、 ^和"是已知的，信號處理器通過三角函數(shù)運算就可以得到S。圖像中 的距離^在實際中對應的距離是l。，當已知后，就可以通過/f，運用三角函 數(shù)算出攝像機位置到車燈之間的距離S，即兩車之間的距離。由于在CCD探測器 上車燈成像位置與響應通信信號的探測器單元的位置是一致的，因此很容易根據(jù) 接收到的車輛的ID號在圖像中識別出成對的尾燈，以區(qū)別于同樣進入攝像機視 場內(nèi)的前方其它車輛。如果輔助以圖像識別的方法，在成像良好的情況下，還可 以將同一幀圖象中的不同車輛分割開來，通過發(fā)送的車身寬度信息％一，同樣也可以得到兩車之間的距離S。兩種測量結(jié)果可以互補。
上述測量并不只是針對正前方的車輛，處于視場中的能夠交換信息的任何車 輛的距離信息均可以估計出來。同時，還可以根據(jù)一幀圖像中每一個車輛的位置 估計出車輛之間的相對方位。
車輛之間的距離如果可以實時測定，根據(jù)兩次測量之間的時間間隔ZU，就可 以估算出兩車之間的瞬時相對速度值v。
上述測量方法可以是雙向的。只要后車用前燈，比如日間行車燈("i 丄， "^及imm力g "g紐)，向前發(fā)送攜帶車燈間距信息的光信號，前車安裝有能夠接 收光通信信號的后視攝像頭(如輔助倒車攝像頭)或其它類似的光電探測裝置，前 車也可以測量后車的車距以及兩車之間的相對速度。前車依此判斷后車是否有超 車意向等。
顯然，這種方法對并行的車輛同樣適用，只要在車的側(cè)面安裝一定間距的兩 個(組)LED和攝像頭即可。
本發(fā)明的LED光發(fā)射機與車輛的信號(或照明)燈光復用、光接收機與車載 攝像系統(tǒng)復用，技術(shù)簡單、可靠、成本低，且有合適的作用距離和作用范圍。同 時除了實現(xiàn)車輛之間通信外，還可以實現(xiàn)車輛與LED交通信號燈、LED道路指示 標牌、其它交通標識牌，以及與街道旁邊的LED廣告牌等之間的信息互換。


圖l: LED車尾燈的一種結(jié)構(gòu)示意。
圖2:通過LED車燈實現(xiàn)光通信發(fā)射機功能的組成框圖。
圖3:通過車載攝像頭實現(xiàn)光通信接收機的組成框圖。
圖4:光發(fā)射機的具體實施電路示例。
圖5:基于面陣光電探測器的光接收機。
圖6:成像的幾何關(guān)系圖
圖7:具有光通信功能的交通信息牌
圖8:圖像中的車身寬度和車燈間距的測量流程具體實施方式
系統(tǒng)組成
主體是車輛及車輛形成的車流，在車的前部安裝有一個攝像頭，在車的尾部 兩側(cè)安裝有LED尾燈。攝像頭除了常規(guī)成像功能外，還能夠從其圖像傳感器中接 收LED的調(diào)制光信號并輸出信息，且具有圖像處理功能。LED尾燈除常規(guī)的指示、 照明功能外，還能夠發(fā)射調(diào)制的信號，信號中攜帶特定的信息。
工作環(huán)境
各種道路及相關(guān)周邊設(shè)施，包括復雜的立交橋、市區(qū)，特別是高速公路等。 詳細描述
采用LED的車尾燈， 一般有多個高亮度LED單元組成，有各種排列方式，圖 l即是其中的一種結(jié)構(gòu)，其中1-1是固定多個LED的基板，1-2是LED單元。這 些LED通常由功率驅(qū)動器驅(qū)動。常規(guī)的LED尾燈，其功能僅做指示用，沒有通信 功能。當對驅(qū)動LED的信號進行調(diào)制后，就能夠寄載特定的信息。圖2是可以同 時實現(xiàn)燈光和光通信發(fā)射機功能的系統(tǒng)組成示意圖。其中發(fā)光器件由LED單元
(2-1)組成發(fā)光陣列/組(2-2)，其發(fā)光功率和頻率受驅(qū)動器(2-3)控制，驅(qū) 動器通過控制電源向LED提供所需的能量，使LED在最佳的效率下穩(wěn)定發(fā)光。能 夠?qū)崿F(xiàn)此種功能的器件有很多，如MAX16834 (4-2)就是可用的一款由M0SFET 開關(guān)驅(qū)動LED的集成驅(qū)動器。它其中有一個PWMDIM輸入引腳和一個DIMOUT引腳。 PWMDIM可以直接與數(shù)字邏輯電路的輸出相連接，DIMOUT直接驅(qū)動外部的MOSFET 開關(guān)(4-3)控制加在LED (4-1)上的電流導通。通常僅作指示燈或者照明用的 LED采用PWM (脈沖寬度調(diào)制)的驅(qū)動方式，通過改變PWM脈沖的占空比(一般 頻率不變，改變脈沖的寬度。)改變燈光的亮度。當同時用作光通信時，調(diào)制器
(2-4)將MCU (微控制器)(2-5)(也可以是數(shù)字信號處理器等任何輸出傳送數(shù) 據(jù)的器件、系統(tǒng)，例如能夠直接輸出PWM信號的DsPIC30F6012數(shù)字信號控制器 等。)傳送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為調(diào)制信號，根據(jù)所采用的調(diào)制方式，控制LED陣列的發(fā) 光。
直接檢測體制的光無線通信系統(tǒng)發(fā)送的光信號通常采用脈沖幅度調(diào)制 (PAM),脈沖頻率調(diào)制(PFM)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)或者脈沖位置調(diào)制(PPM) 等。無論哪種調(diào)制方式，其表現(xiàn)都是間斷性的光信號。PPM是比較簡單且有效的 一種調(diào)制方式，在本發(fā)明中可作為實現(xiàn)方式之一例采用。調(diào)制器(2-4)的功能是將(2-5) MCU輸出的0，1數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為PPM信號，將0，1與控制脈沖的有 無對應起來并實現(xiàn)到驅(qū)動器(2-3)的電平匹配。在圖3中示出了數(shù)字序列(3-1) 轉(zhuǎn)換為PPM脈沖序列(3-2)的對應關(guān)系。如果驅(qū)動器(2-3)的輸入與MCU的輸 出信號相位和電平兼容，則在PPM調(diào)制時調(diào)制器(2-4)可以省掉，MCU的輸出 直接到驅(qū)動器(2-3)的PWM輸入口即可。上述的MAX16834驅(qū)動器可直接與MCU 的數(shù)字輸出連接，由數(shù)字輸出的高、低電平控制DIMOUT的輸出，其P觀輸入控 制口直接用來作為PPM的調(diào)制輸入。
基于攝像與通信共用的光通信接收機(5-0)由光學系統(tǒng)(5-1)、 CCD面陣 光電轉(zhuǎn)換器陣列(5-2)、視頻/圖象信息處理單元DSP (5-4)、光通信信號輸出 控制單元構(gòu)成。光學系統(tǒng)是常規(guī)的攝像光學系統(tǒng)，視場內(nèi)的所有光信號通過光學 系統(tǒng)后匯聚在面陣探測器上。CCD面陣光電轉(zhuǎn)換器通常是集成的器件，包括了實 現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能的面陣探測器(5-2)，以及用于輸出控制的行地址選擇器(5-3) 和輸出移位寄存器(5-5)。
在正常攝像或拍照時，CCD按照固定的或者設(shè)定的速率，比如30幀/秒，通 過移位寄存器(5-5)串行輸出CCD各個單元的圖像信號到DSP (5-4)。每一幀 圖像的輸出首先由行地址選擇器將CCD的每一個探測單元內(nèi)存儲的光響應信息 轉(zhuǎn)移到內(nèi)嵌的列寄存器中，每一列CCD單元緊鄰一列寄存器。然后在行時鐘信號 的同步觸發(fā)下， 一次向移位寄存器(5-5)并行送入一行的圖像信號。在位時鐘 的驅(qū)動下，移位寄存器(5-5)諸位移出圖像信號。
在進行光通信時，為了能夠使選定的某個(或某些)響應接收光信號的探測 器單元(一個探測器單元對應一個像素)高速輸出，增加了輸出選擇器(5-6)。 在行地址選擇器的配合下，選擇特定的探測單元輸出，以減少或抑制非通信光信 號響應單元的輸出。這是在DSP的控制下進行的。
DSP (5-4)是綜合的數(shù)字信號處理單元，擔負視頻/圖像信號、通信信號的 處理，以及本發(fā)明中的主要功能測距算法。視頻/圖像處理時主要完成視頻/ 圖像的壓縮、顯示、播放等功能；通信信號處理時主要完成信號的解調(diào)、解碼功 能；測距時對采集的一幀圖像進行車輛分割、識別、車燈識別等處理，結(jié)合接收 到的通信信息，估計攝像頭到視場內(nèi)某一車輛或物體的距離。此處對DSP的處理 能力要求較高，實現(xiàn)的方法根據(jù)系統(tǒng)要求可以選擇不同的方案。比如DSP+FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)，或者ASIC (專用集成電路)，或者功能強大些的DSP，如 TI公司的0MAP3530器件(其中包括了 4個主要模塊ARM Cortex-A8核、2D/3D 圖形加速器、成像和視頻加速器IVA、 TMAS320C64X+ DSP核)。經(jīng)DSP處理后得到的有關(guān)信息，包括需要的測距信息，傳送到車載的主信號 處理器或者負責安全駕駛的處理器(5-7)。 MCU (5-7)進一步結(jié)合來自其它車載 單元的信息(比如車速表)產(chǎn)生相應的告警或者控制信號。
車距信息的測量根據(jù)幾何關(guān)系計算。首先，前車的兩個LED尾燈向后周期發(fā) 送包含兩尾燈實際間距l(xiāng)rf、車燈編號(如左燈、右燈)、車身寬度/^一以及車輛 身份(比如與車牌照相關(guān))、標識等信息的信號。后車的前置攝像頭拍攝前車照 片的同時實時接收前車發(fā)送的光信號，并經(jīng)過解調(diào)、解碼等操作得到傳送的信息。
在圖6示意的成像幾何關(guān)系中，假設(shè)(6-1)是拍攝的一幀圖像，這幅圖像 由后車的攝像機(6-2)在距離前車(6-3) —定距離的A點以特定的、已知的視 場角(6-6)拍攝，即圖6中BAC之間形成的夾角，設(shè)為a 。"代表圖像的橫向 寬度，這是確定的；4代表圖像中兩車尾燈(6-4)、 (6-5)之間的寬度，這由攝 像機中的DSP (5-4)根據(jù)響應光信號的探測單元的位置以及圖像處理的方法得 到；^代表圖像中車身的寬度，這也由攝像機中的DSP (5-4)運用圖像處理的 方法得到。
4、 4的計算流程如圖8所示，這些功能算法在圖像處理中都是常規(guī)的算法。 首先獲取一幀圖像，由于車輛運行環(huán)境差異很大，這些圖像的差異也會很大，比 如白天與夜晚所拍攝的圖像在光照方面就有很大差別，需要根據(jù)所獲取圖像的統(tǒng) 計特征，首先對圖像進行預處理。其中包括濾波除噪、邊緣增強等。然后根據(jù)事 先制作的車輛模板或抽取的車輛識別特征參數(shù)，將圖像中的車輛分割出來。分割
出來的獨立車輛，根據(jù)其在圖像中占據(jù)的位置，計算出車身在圖像中的間距4。 這種計算最直接的單位是像素數(shù)。例如，整幅圖像的寬度為1024個像素值，那 么車身占據(jù)的寬度可能是其中的120個像素值，以此代表間距即可。4的獲取需 要首先在圖像中識別出成對車燈的位置。在照明良好的圖像中，通過圖像處理可 以容易分割出車輛輪廓，但在其中精確分割出車燈，特別是車燈的中心位置仍比 較困難；在光照很差的圖像中，車輛的輪廓無法準確地從圖像中分割出來，車燈 的形狀、亮度雖然在圖像中容易識別、確定，但僅靠圖像處理的方法無法確定成 對的車燈(如果前方有多輛車以及其它路燈的話)。因此，具有通信功能的LED 車燈成為識別成對車燈的主要判別信息。因為屬于同一車輛的LED車燈發(fā)送的標 識信息相同，在采用CCD接收光信號的同時，由于它確定的不同于視場內(nèi)其它物 體的發(fā)光特點，可以容易辨識出來，并根據(jù)其位置計算出以像素為單位的間隔。
4的獲取可以與4的獲取相互支持，結(jié)果可以做融合處理，也可以獨立操作 或者單獨使用。針對不同的成像條件，可以制定不同的支持規(guī)則。將圖像與虛擬的拍攝點A合并在一起后形成的圖6， ^對應著"，^對應A 點的角度為(6-8)，設(shè)為5， 4對應A點的角度為(6-7)，設(shè)為S。那么由于d、 4、 4之間的比例關(guān)系，其對應的角度"、& -也成比例關(guān)系。假設(shè)點A距前車 (圖象中示為6-3)的距離為5"，即A點到BC之間的距離，那么
《
tana =-
tan <5 d，
tan^ = & ，
tan^ d，
tan<9 = J
tan a ^ tana 《
其中a、 4已知，因此通過下式即可求出角度c5和"。
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(4)
由于圖中距離4、 d在實際中分別對應著車燈間距U卩車身寬度lw并 且已知(每輛車通過LED通信發(fā)送各自的數(shù)據(jù))，則由圖6中的三角函數(shù)關(guān)系可 以求出
<formula>formula see original document page 10</formula>
理想情況下S = S,=S2
但是實際中 和S也存在誤差
由于4、 4是通過圖像處理的方式估計出來的，因此估計的3 所以&、 &的結(jié)果不會太一致。
如果在一個時間間隔At內(nèi)分別測得兩個距離&、 那么兩車之間的相對
瞬時速度可以通過下式評估出來
<formula>formula see original document page 10</formula>
(7)
對多個連續(xù)的瞬時速度進行平均，則可以得到其平均速度。
前車相對于后車的方位，可以通過判斷圖像中車輛(6-3)以及其它并行車輛與圖像邊緣之間的距離，用上述同樣的方法得出它們偏離中心前方的角度。
上述方法，即使前后車輛不在一個直線上時，仍舊可以用三角函數(shù)求出距離 和偏角。而且這種方法比較簡單，在任何微控制器上均可以輕松實現(xiàn)。
當前方有多個車輛存在并進入攝像視場時，有兩種方法識別出不同的車輛并 標定其相對位置。 一是通過獨立的圖像識別技術(shù)，將不同的車輛根據(jù)圖形特征的 不同分割出來；另一個是根據(jù)不同車輛的尾燈所發(fā)送的標識信息不同，通過識別 成對的尾燈將不同的車輛分割出來。
上述方法，也可以用于前車測量后車與其間距，只要前車安裝有后視的攝像 通信系統(tǒng)，后車的前燈發(fā)送車燈間距信息。
上述方法也可用于并行的車輛之間的測距。在車身的側(cè)面安裝攝像頭，而另 一車身側(cè)面安裝有相隔一定距離的2個或2組LED發(fā)光管。如果有標準規(guī)定所有 車輛上這兩個LED的間距是相同的，那么僅僅靠采集的一幀圖像就可以得到車輛 之間的距離信息，而不需要LED再發(fā)送間距信息。但是如果每種車輛上的2個(或 2組)LED間距是不相同的，那么仍舊需要兼有光通信的功能。
這種測距方法并不局限于車輛之間，在車輛和LED交通標識牌之間，甚至廣 告牌之間也可實現(xiàn)，只需在其上有兩處標志性的LED即可，如圖7中所示。(7-1) 是一LED交通信息牌，其中有兩組LED (7-2)和(7-3)分別作為通信發(fā)射機使 用。兩組LED之間的距離巳知并傳送給接近的車輛，接近的車輛就可以判斷出來 真實距離。反過來，信息牌只要安裝攝像通信系統(tǒng)(7-4)也可以測試接近車輛 的距離和車速，并立即顯示出來以提醒駕駛?cè)藛T。
通過在眾多車輛上、交通信息牌上等使用上述方法，可以在整個車流中構(gòu)成 光通信網(wǎng)絡(luò)，并且可以接入到其它通信網(wǎng)絡(luò)上。
權(quán)利要求
1. 一種光通信發(fā)射裝置a)由2個(或多個)具有一定間距的光發(fā)射機組成，安裝在行駛的車輛上或者固定的物體上；b)光發(fā)射機由控制器、調(diào)制器、驅(qū)動器和發(fā)光二極管組成；控制器提供發(fā)送的0，1形式的編碼數(shù)據(jù)，調(diào)制器接收編碼數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為特定調(diào)制形式的電平信號，驅(qū)動器在調(diào)制信號的控制下驅(qū)動發(fā)光二極管的發(fā)光，發(fā)光二極管將電信號轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)送出去；c)光發(fā)射機發(fā)送的信號包含了2個發(fā)射光源之間的距離信息以及其它輔助信息。
2. —種兼有攝像和光通信功能的接收機a) 安裝在行駛的車輛上或者固定的物體上；b) 由光學系統(tǒng)、面陣光電傳感器、信號輸出電路及信息處理電路組成，光學系統(tǒng)將 視場內(nèi)的光匯聚到面陣光電傳感器上，面陣光電傳感器實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能并在輸 出電路的控制下輸出通信信號或者圖像信號，信息處理電路對通信和圖像信號進 行處理獲取光發(fā)射機發(fā)送的信息。
3. 安裝在一個車輛上(或物體上)的權(quán)利要求1中所述的光通信發(fā)射裝置與安裝在另外 一個車輛上(或物體上)的權(quán)利要求2中所述的光通信接收機在一定距離內(nèi)建立光通信鏈路。
4. 權(quán)利要求3中所述的光接收機接收光發(fā)射機發(fā)射的光信號并提取攜帶的光發(fā)射機的實 際間距等信息，在獲取的圖像中測定兩個光發(fā)射機在圖像中的間距，再根據(jù)特定的拍 照視場角，計算出光發(fā)射機對應拍攝點的夾角，最后由實際的光發(fā)射機間距推算出光 接收機與光發(fā)射機之間的實際距離以及相對的速度。
5. 權(quán)利要求3中所述的光接收機根據(jù)光發(fā)射機攜帶的標識信息分辨成對的光發(fā)射機并通 過它們在圖像中的位置確定其在實際中相對光接收機的位置。
6. 權(quán)利要求3中所述的光接收機和光發(fā)射機安裝在多個車輛上(或物體上)時，形成車 流的多個車輛之間(或與相近的物體之間)構(gòu)成光通信網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
車輛間距的測量是智能交通系統(tǒng)中所需求的基本功能。本發(fā)明在車輛之間采用可見光通信以及圖像處理的方法實現(xiàn)車輛間距的測量。前車的一對LED尾燈向后發(fā)送包含身份標識、車身寬度、尾燈間距等信息的調(diào)制光信號，后車利用面陣光電傳感器采集前車圖像并接收前車發(fā)送的光信號，根據(jù)所提取的通信信息及兩車燈在圖像中的位置計算兩車之間的間距、相對速度及相對位置。
文檔編號H04B10/00GK101419069SQ20081020418
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者杜鵬懿, 欒英杰, 樊凌濤, 汪順錢, 那 西 申請人:華東理工大學