設計了一款基于光通信的汽車信息交互系統(tǒng)，利用車輛自身燈光作為載波實現車與車之間的信息交互。兩車同車道同向行駛時能夠實現后車遠近光自動調節(jié)、后車超車、前車剎車、疲勞駕駛等信息的交互；兩車會車時能夠實現遠近光自動調節(jié)、疲勞駕駛等信息的交互。

本設計能夠在車輛原有燈光的基礎上進行通信，無需外加設備，使用成本低，易于推廣，對降低事故發(fā)生率、提高交通安全具有重大意義。

一. 概述

據統(tǒng)計數據表明，目前我國在夜間發(fā)生的交通事故中，約有三分之一和不正確使用車輛遠光燈有關，且呈上升趨勢。《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第48條、第51條、第59條、第81條對機動車遠光燈的使用都作了明確規(guī)定。但受當前技術水平限制，對遠光燈的合理使用在實際操作中存在一定難度。除此以外，大部分事故原因都存在前車急剎、后車超車和疲勞駕駛等因素，如能在兩車之間實現信息交互，并自動切換遠近光，則可大大降低事故發(fā)生的概率。

二. 設計與實現

本設計采用STC12C5A60S2作為主控芯片，搭載有遠光發(fā)射、光電轉換、紅外發(fā)射與接收、L298驅動、蜂鳴器、OLED顯示等模塊。發(fā)射端采用串口調制編碼，將調制好的信息通過LED陣列光源發(fā)射出去；接收端采用光電三極管將接收到的信號經判決抽樣后無差錯的傳送至處理器，通過串口解碼將信號無差錯譯碼，顯示到屏幕上并語音提醒。設計的前后車信息交互系統(tǒng)框圖與會車信息交互系統(tǒng)框圖分別如圖1與圖2所示。

圖1：前后車信息交互系統(tǒng)框圖

三. 測試與分析

分別在同車道前后車模式（如圖3所示）和會車模式（如圖10所示）兩種情況下分別進行了測試。

1.同車道前后車模式

圖3：同車道前后車模式

1）遠近光燈自動切換：

后車開啟遠光燈，此時屏幕顯示遠光燈開啟（圖4），前車收到遠光信息后發(fā)送關閉遠光信息，后車在接收到信息之后將遠光燈自動切換成近光燈，同時屏幕顯示遠光燈處于關閉狀態(tài)（圖5）。

圖4：后車遠光開

圖5：后車遠燈關

2）后車超車：

當后車超車時，屏幕顯示本身超車狀態(tài)（圖6）同時超車警報響起；前車接收到后車超車信息后屏幕顯示后車超車（圖7）同時超車警報響起。

圖6：后車超車顯示

圖7：后車超車前車顯示

3）前車剎車：

前車剎車，屏幕顯示本身剎車狀態(tài)（圖8）同時剎車警報響起；后車接收到前車剎車信息后屏幕顯示前車剎車（如圖9）同時警報響起。

圖8：前車剎車顯示

圖9：前車剎車后車顯示

2.會車模式

圖10：會車模式

如圖10所示，兩車會車前，車1和車2遠光燈均為開啟狀態(tài)，如圖11、12所示。會車時，車1和車2屏幕均顯示遠光開，，此時遠光提示警報響起，兩車的光電轉換模塊分別接收到對方光信號后均由遠光燈切換為近光燈，同時兩車屏幕均顯示遠光燈關閉，如圖13、14所示。

圖11：車1遠光開

圖12：車2遠光開

圖13：車1遠光關

圖14：車2遠光關

四. 應用前景分析

當前合理使用遠光燈在實際操作中存在一定難度，且車輛之間信息交互存在盲點，本設計能夠在車輛間傳輸必要的互動信息，實現后車遠近光切換、后車超車報警、前車剎車報警及會車遠近光燈自動切換等功能，大大提高了交通安全性。本設計可以在車輛原有燈具上進行通信，無需外加專用設備，易于推廣，可操作性強。

五. 創(chuàng)新點總結

1.將車輛原有照明光源作為信息發(fā)送的載體，無外加成本，易于推廣。2.自主設計研發(fā)了車載光源光通信的發(fā)射與接收裝置。

3.采用TDM（時分復用）技術實現多路光信息的傳輸，有效解決了多路光通信中光的重疊造成的碼間串擾以及室外環(huán)境對光源的反射造成的多徑問題。

六. 未來工作

1.自動恢復電路

由于賽前準備時間有限，暫時未能加入自動恢復電路，將來或增加備用電路，當主電路發(fā)生損壞就啟用備用電路保證系統(tǒng)仍舊能夠正常工作。

2.搭載平臺的升級

本次設計使用遙控小車作為搭載平臺，將來還考慮使用量產車輛作為搭載平臺，進一步增強對復雜環(huán)境的適應能力。