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(xiàn)車與車之間的信息交互。兩車同車道同向行駛時能夠?qū)崿F(xiàn)后車遠近光自動調(diào)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?qū)崿F(xiàn)遠近光自動調(diào)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(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)

本設計采用STC12C5A60S2作為主控芯片，搭載有遠光發(fā)射、光電轉(zhuǎn)換、紅外發(fā)射與接收、L298驅(qū)動、蜂鳴器、OLED顯示等模塊。發(fā)射端采用串口調(diào)制編碼，將調(diào)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(jīng)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(zhuǎn)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(xiàn)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(jié)

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(xiàn)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(chǎn)車輛作為搭載平臺，進一步增強對復雜環(huán)境的適應能力。