汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)及交互方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)及交互方法，該系統(tǒng)包括鳴笛指示模塊，與鳴笛指示模塊連接的喇叭驅(qū)動(dòng)模塊，超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元。本發(fā)明將待發(fā)送信息與汽車?guó)Q笛相結(jié)合，汽車?guó)Q笛時(shí)，除了發(fā)出人耳可識(shí)別的鳴笛聲外，還將汽車或駕駛員信息以超聲波的方式發(fā)射出去，此聲音信息并不會(huì)改變?cè)械镍Q笛聲，不會(huì)被人耳感知，特定的接收設(shè)備可以感知到載有汽車信息的超聲波信號(hào)，并解得此信息，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明可用于汽車與汽車間的短距離信息交互，公共場(chǎng)所汽車信息獲取等，特別適用于射頻識(shí)別、視頻監(jiān)控受限區(qū)域，及無(wú)線電波被干擾屏蔽區(qū)域。
【專利說(shuō)明】汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)及交互方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車信息傳輸裝置，尤其涉及一種汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)及交互方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車作為人們?nèi)粘３鲂械闹饕煌üぞ撸谌藗兩钪邪缪葜匾饔?。隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，汽車除了作為交通工具外，還扮演著信息的載體，傳遞信息給用戶和公共交管部門。
[0003]目前，汽車傳遞信息的方式主要以射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、視頻監(jiān)控技術(shù)及無(wú)線電通訊技術(shù)為主。RFID技術(shù)主要用于公共場(chǎng)所、社區(qū)、廠區(qū)內(nèi)車輛的準(zhǔn)入準(zhǔn)出、記錄等，由專用RFID閱讀器讀取汽車內(nèi)的RFID標(biāo)識(shí)獲取汽車信息。其目前存在的弊端是:讀取距離有限，易受同頻段信號(hào)干擾，業(yè)界缺乏統(tǒng)一規(guī)范。視頻監(jiān)控技術(shù)主要用于公路、街道路況的勘察，由公共交管部門管理，準(zhǔn)確度易受天氣、光線環(huán)境影響。車載無(wú)線電通訊是車與車之間主要的通訊工具，滿足一定區(qū)域內(nèi)車與車間的語(yǔ)音通訊，但通訊的車輛間需要安裝無(wú)線收發(fā)裝置，成本較高，且無(wú)線通訊易受區(qū)域、電磁環(huán)境干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種相關(guān)信息與汽車?guó)Q笛相結(jié)合的汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)及交互方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)，包括鳴笛指示模塊和與鳴笛指示模塊連接的喇叭驅(qū)動(dòng)模塊；該系統(tǒng)還包括超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元；超聲波發(fā)射單元包括順次連接的信息生成模塊、信息編碼模塊、信息調(diào)制模塊、聲波功率控制模塊和發(fā)射模塊；超聲波接收單元包括順次連接的接收模塊、信息解調(diào)及預(yù)處理模塊、信息解碼模塊和信息識(shí)別模塊；鳴笛指示模塊與超聲波發(fā)射單元的信息生成模塊連接。
[0006]一種汽車?guó)Q笛信息交互方法，該方法包括以下步驟:
步驟一、超聲波發(fā)射單元的信息生成模塊接收到鳴笛指示模塊的觸發(fā)信號(hào)后，將待發(fā)送的信息生成聲波信息及校驗(yàn)碼；
步驟二、信息編碼模塊將信息生成模塊生成的聲波信息進(jìn)行數(shù)據(jù)加密、信道編碼和聲波組幀，待傳輸?shù)男畔⒁詳?shù)據(jù)幀的格式傳輸，為便于接收端識(shí)別，每段數(shù)據(jù)幀增加幀頭指示；
步驟三、組幀后的聲波信息經(jīng)信息調(diào)制模塊設(shè)置參數(shù)后，再經(jīng)過聲波功率控制模塊對(duì)輸出的功率進(jìn)行控制，而后經(jīng)發(fā)射模塊以超聲波信號(hào)的形式發(fā)出，同時(shí)鳴笛指示模塊觸發(fā)喇叭驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出鳴笛聲；
步驟四、超聲波接收單元的接收模塊接收到超聲波信號(hào)后，由信息解調(diào)及預(yù)處理模塊對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)、信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 步驟五、信息解碼模塊對(duì)數(shù)字信號(hào)查找?guī)^，判斷接收到的超聲波信號(hào)是否包含聲波信息，若識(shí)別幀頭則包含聲波信息，則將數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼操作，對(duì)傳輸過程中出現(xiàn)的少量錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)，若數(shù)據(jù)已加密，則用本地密鑰進(jìn)行解密，對(duì)解碼、解密的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性校驗(yàn)，若校驗(yàn)正確，表明數(shù)據(jù)已被正確提取，若校驗(yàn)錯(cuò)誤則丟棄數(shù)據(jù)；
步驟六、信息識(shí)別模塊對(duì)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，判斷數(shù)據(jù)的接收方是否為本接收端，若為本接收端，則將數(shù)據(jù)信息通知給用戶，若數(shù)據(jù)接收方非本接收端，則同樣丟棄數(shù)據(jù)；對(duì)于加密的數(shù)據(jù)，若密鑰與本接收端密鑰不符，則同樣將信息丟棄。
[0007]步驟二中的信道編碼采用可以發(fā)現(xiàn)并糾正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的前向糾錯(cuò)碼。
[0008]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
本發(fā)明將待發(fā)送信息與汽車?guó)Q笛相結(jié)合，汽車?guó)Q笛時(shí)，除了發(fā)出人耳可識(shí)別的鳴笛聲夕卜，還將汽車或駕駛員信息以超聲波的方式發(fā)射出去，此聲音信息并不會(huì)改變?cè)械镍Q笛聲，不會(huì)被人耳感知，特定的接收設(shè)備可以感知到載有汽車信息的超聲波信號(hào)，并解得此信息，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明可用于汽車與汽車間的短距離信息交互，公共場(chǎng)所汽車信息獲取等，特別適用于射頻識(shí)別、視頻監(jiān)控受限區(qū)域，及無(wú)線電波被干擾屏蔽區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互方法的發(fā)送端的流程圖；
圖3為本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互方法的接收端的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)及交互方法做進(jìn)一步說(shuō)明。下述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非對(duì)本發(fā)明的限制。
[0011]圖1為本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)，包括鳴笛指示模塊和與鳴笛指示模塊連接的喇叭驅(qū)動(dòng)模塊；該系統(tǒng)還包括超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元；超聲波發(fā)射單元包括順次連接的信息生成模塊、信息編碼模塊、信息調(diào)制模塊、聲波功率控制模塊和發(fā)射模塊；超聲波接收單元包括順次連接的接收模塊、信息解調(diào)及預(yù)處理模塊、信息解碼模塊和信息識(shí)別模塊；鳴笛指示模塊與超聲波發(fā)射單元的信息生成模塊連接。
[0012]當(dāng)司機(jī)按喇叭時(shí)，鳴笛指示模塊觸發(fā)汽車信息的發(fā)送，待發(fā)送的信息通過信息編碼模塊、信息調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)，而后經(jīng)過聲波功率控制模塊對(duì)輸出的功率進(jìn)行控制，發(fā)出載有車輛信息的超聲波，同時(shí)汽車?guó)Q笛指示模塊觸發(fā)汽車?yán)劝l(fā)出鳴笛聲，因?yàn)槠囆畔⒌木幋a、調(diào)制等處理環(huán)節(jié)延遲極短，由高速數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)，且聲波信號(hào)傳播速度較慢，可以認(rèn)為鳴笛聲與車輛信息聲波同時(shí)發(fā)出。在聲波接收端，聲波信息經(jīng)解調(diào)、解碼過程后得到為車輛信息，根據(jù)信息的內(nèi)容通知接收端用戶。
[0013]圖2為本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互方法的發(fā)送端的流程圖；圖3為本發(fā)明的汽車?guó)Q笛信息交互方法的接收端的流程圖。如圖2和圖3所示，一種汽車?guó)Q笛信息交互方法，該方法包括以下步驟:
步驟一、超聲波發(fā)射單元的信息生成模塊接收到鳴笛指示模塊的觸發(fā)信號(hào)后，將待發(fā)送的信息生成聲波信息及校驗(yàn)碼；
步驟二、信息編碼模塊將信息生成模塊生成的聲波信息進(jìn)行數(shù)據(jù)加密、信道編碼和聲波組幀，待傳輸?shù)男畔⒁詳?shù)據(jù)幀的格式傳輸，為便于接收端識(shí)別，每段數(shù)據(jù)幀增加幀頭指示；
步驟三、組幀后的聲波信息經(jīng)信息調(diào)制模塊設(shè)置參數(shù)后，再經(jīng)過聲波功率控制模塊對(duì)輸出的功率進(jìn)行控制，而后經(jīng)發(fā)射模塊以超聲波信號(hào)的形式發(fā)出，同時(shí)鳴笛指示模塊觸發(fā)喇叭驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出鳴笛聲；
步驟四、超聲波接收單元的接收模塊接收到超聲波信號(hào)后，由信息解調(diào)及預(yù)處理模塊對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)、信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；步驟五、信息解碼模塊對(duì)數(shù)字信號(hào)查找?guī)^，判斷接收到的超聲波信號(hào)是否包含聲波信息，若識(shí)別幀頭則包含聲波信息，則將數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼操作，對(duì)傳輸過程中出現(xiàn)的少量錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)，若數(shù)據(jù)已加密，則用本地密鑰進(jìn)行解密，對(duì)解碼、解密的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性校驗(yàn)，驗(yàn)證解碼的正確性，若校驗(yàn)正確，表明數(shù)據(jù)已被正確提取，若校驗(yàn)錯(cuò)誤則丟棄數(shù)據(jù)；步驟六、信息識(shí)別模塊對(duì)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，判斷數(shù)據(jù)的接收方是否為本接收端，若為本接收端，則將數(shù)據(jù)信息通知給用戶，若數(shù)據(jù)接收方非本接收端，則同樣丟棄數(shù)據(jù)；對(duì)于加密的數(shù)據(jù)，若密鑰與本接收端密鑰不符，則同樣將信息丟棄。
[0014]在超聲波發(fā)射端，汽車信息的內(nèi)容可以是多方面的，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇發(fā)送，如:車輛信息、駕駛員信息、路面信息、緊急情況等。通過信息生成模塊由用戶選擇，信息格式中應(yīng)包含發(fā)送方標(biāo)識(shí)碼、接收方標(biāo)識(shí)碼、及信息內(nèi)容，且收、發(fā)雙方標(biāo)識(shí)唯一且不可修改，收、發(fā)標(biāo)識(shí)預(yù)留廣播標(biāo)識(shí)，供公共需求。考慮到聲波傳輸信道的復(fù)雜性，為了保證信息可以被接收端正確接收，除幀頭外，其余數(shù)據(jù)均進(jìn)行信道編碼。信道編碼采用可以發(fā)現(xiàn)并糾正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的前向糾錯(cuò)碼，保證數(shù)據(jù)的正確性。
[0015]因?yàn)榇l(fā)送的信息數(shù)據(jù)量較少，信道編碼增加的冗余信息并不會(huì)給數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捈皩?shí)時(shí)性造成影響。待傳輸?shù)男畔⒁詳?shù)據(jù)幀的格式傳輸，為便于接收端識(shí)別，每段數(shù)據(jù)幀增加幀頭指示，幀頭的格式是以方便接收端識(shí)別為目的，采用約定格式的序列。另外，特定情況可對(duì)待傳輸信息進(jìn)行加密處理，使用收、發(fā)兩端預(yù)先定義的密鑰進(jìn)行加密處理，使發(fā)送的信息只被特定的接收機(jī)獲取。
[0016]以上過程處理的信息是基帶信息，為了以聲波的方式傳輸出去，需要將聲波序列調(diào)制到聲波頻段，人耳可感知的聲音頻段為20-20000HZ，超過20000Hz頻率即為超聲波，為了不被人耳感知，選取超聲波頻段進(jìn)行傳輸，待傳輸?shù)幕鶐?shù)據(jù)調(diào)制至超聲波頻段，驅(qū)動(dòng)超聲波換能器發(fā)出超聲波。
[0017]用戶可以通過功率控制模塊控制超聲波驅(qū)動(dòng)的功率及頻段，超聲波的衰減隨著頻率的增加而加劇，因此用戶可以根據(jù)待傳輸距離的遠(yuǎn)近來(lái)控制超聲波發(fā)送的功率和頻段，考慮到規(guī)范統(tǒng)一，超聲波頻段可預(yù)先定義好，方便收、發(fā)兼容。
[0018]接收模塊實(shí)時(shí)接收環(huán)境聲波信號(hào)，經(jīng)信號(hào)解調(diào)、信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)，信號(hào)解調(diào)實(shí)現(xiàn)將超聲波頻段的聲波信號(hào)變頻至基帶頻段；信號(hào)放大器實(shí)現(xiàn)將聲波信號(hào)放大，以提高信噪比；模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供后級(jí)分析。
[0019]本發(fā)明提出的通過汽車?guó)Q笛傳遞信息的方式可以在一定程度上作為現(xiàn)有技術(shù)中常用的三種通訊方式的補(bǔ)充，同樣功率下聲波比無(wú)線電波傳遞距離遠(yuǎn)，可用于極端區(qū)域環(huán)境內(nèi)的通訊；收發(fā)裝置成本較其他方式低，更適合于車輛與車輛間通訊；發(fā)射低功率超聲波，不會(huì)污染環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車?guó)Q笛信息交互系統(tǒng)，包括鳴笛指示模塊和與鳴笛指示模塊連接的喇叭驅(qū)動(dòng)模塊；其特征在于:該系統(tǒng)還包括超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元；超聲波發(fā)射單元包括順次連接的信息生成模塊、信息編碼模塊、信息調(diào)制模塊、聲波功率控制模塊和發(fā)射模塊；超聲波接收單元包括順次連接的接收模塊、信息解調(diào)及預(yù)處理模塊、信息解碼模塊和信息識(shí)別模塊；鳴笛指示模塊與超聲波發(fā)射單元的信息生成模塊連接。
2.—種權(quán)利要求1所述的汽車?guó)Q笛信息交互方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一、超聲波發(fā)射單元的信息生成模塊接收到鳴笛指示模塊的觸發(fā)信號(hào)后，將待發(fā)送的信息生成聲波信息及校驗(yàn)碼； 步驟二、信息編碼模塊將信息生成模塊生成的聲波信息進(jìn)行數(shù)據(jù)加密、信道編碼和聲波組幀，待傳輸?shù)男畔⒁詳?shù)據(jù)幀的格式傳輸，為便于接收端識(shí)別，每段數(shù)據(jù)幀增加幀頭指示； 步驟三、組幀后的聲波信息經(jīng)信息調(diào)制模塊設(shè)置參數(shù)后，再經(jīng)過聲波功率控制模塊對(duì)輸出的功率進(jìn)行控制，而后經(jīng)發(fā)射模塊以超聲波信號(hào)的形式發(fā)出，同時(shí)鳴笛指示模塊觸發(fā)喇叭驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出鳴笛聲； 步驟四、超聲波接收單元的接收模塊接收到超聲波信號(hào)后，由信息解調(diào)及預(yù)處理模塊對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)、信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；步驟五、信息解碼模塊對(duì)數(shù)字信號(hào)查找?guī)^，判斷接收到的超聲波信號(hào)是否包含聲波信息，若識(shí)別幀頭則包含聲波信息，則將數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼操作，對(duì)傳輸過程中出現(xiàn)的少量錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)，若數(shù)據(jù)已 加密，則用本地密鑰進(jìn)行解密，對(duì)解碼、解密的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性校驗(yàn)，若校驗(yàn)正確，表明數(shù)據(jù)已被正確提取，若校驗(yàn)錯(cuò)誤則丟棄數(shù)據(jù)； 步驟六、信息識(shí)別模塊對(duì)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，判斷數(shù)據(jù)的接收方是否為本接收端，若為本接收端，則將數(shù)據(jù)信息通知給用戶，若數(shù)據(jù)接收方非本接收端，則同樣丟棄數(shù)據(jù)；對(duì)于加密的數(shù)據(jù)，若密鑰與本接收端密鑰不符，則同樣將信息丟棄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車?guó)Q笛信息交互方法，其特征在于:步驟二中的信道編碼采用可以發(fā)現(xiàn)并糾正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的前向糾錯(cuò)碼。
【文檔編號(hào)】H04B11/00GK104015656SQ201410250216
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】陳勁, 季茂林, 佟穎, 張文碩, 蔡昌勝 申請(qǐng)人:天津師范大學(xué)