設(shè)計(jì)了一款基于光通信的汽車(chē)信息交互系統(tǒng)，利用車(chē)輛自身燈光作為載波實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)之間的信息交互。兩車(chē)同車(chē)道同向行駛時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)后車(chē)遠(yuǎn)近光自動(dòng)調(diào)節(jié)、后車(chē)超車(chē)、前車(chē)剎車(chē)、疲勞駕駛等信息的交互；兩車(chē)會(huì)車(chē)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)近光自動(dòng)調(diào)節(jié)、疲勞駕駛等信息的交互。

本設(shè)計(jì)能夠在車(chē)輛原有燈光的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信，無(wú)需外加設(shè)備，使用成本低，易于推廣，對(duì)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(jì)數(shù)據(jù)表明，目前我國(guó)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(chē)輛遠(yuǎn)光燈有關(guān)，且呈上升趨勢(shì)?！吨腥A人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》第48條、第51條、第59條、第81條對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)遠(yuǎn)光燈的使用都作了明確規(guī)定。但受當(dāng)前技術(shù)水平限制，對(duì)遠(yuǎn)光燈的合理使用在實(shí)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(chē)急剎、后車(chē)超車(chē)和疲勞駕駛等因素，如能在兩車(chē)之間實(shí)現(xiàn)信息交互，并自動(dòng)切換遠(yuǎn)近光，則可大大降低事故發(fā)生的概率。

二. 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)采用STC12C5A60S2作為主控芯片，搭載有遠(yuǎn)光發(fā)射、光電轉(zhuǎn)換、紅外發(fā)射與接收、L298驅(qū)動(dòng)、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(guò)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(hào)經(jīng)判決抽樣后無(wú)差錯(cuò)的傳送至處理器，通過(guò)串口解碼將信號(hào)無(wú)差錯(cuò)譯碼，顯示到屏幕上并語(yǔ)音提醒。設(shè)計(jì)的前后車(chē)信息交互系統(tǒng)框圖與會(huì)車(chē)信息交互系統(tǒng)框圖分別如圖1與圖2所示。

圖1：前后車(chē)信息交互系統(tǒng)框圖

三. 測(cè)試與分析

分別在同車(chē)道前后車(chē)模式（如圖3所示）和會(huì)車(chē)模式（如圖10所示）兩種情況下分別進(jìn)行了測(cè)試。

1.同車(chē)道前后車(chē)模式

圖3：同車(chē)道前后車(chē)模式

1）遠(yuǎn)近光燈自動(dòng)切換：

后車(chē)開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈，此時(shí)屏幕顯示遠(yuǎn)光燈開(kāi)啟（圖4），前車(chē)收到遠(yuǎn)光信息后發(fā)送關(guān)閉遠(yuǎn)光信息，后車(chē)在接收到信息之后將遠(yuǎn)光燈自動(dòng)切換成近光燈，同時(shí)屏幕顯示遠(yuǎn)光燈處于關(guān)閉狀態(tài)（圖5）。

圖4：后車(chē)遠(yuǎn)光開(kāi)

圖5：后車(chē)遠(yuǎn)燈關(guān)

2）后車(chē)超車(chē)：

當(dāng)后車(chē)超車(chē)時(shí)，屏幕顯示本身超車(chē)狀態(tài)（圖6）同時(shí)超車(chē)警報(bào)響起；前車(chē)接收到后車(chē)超車(chē)信息后屏幕顯示后車(chē)超車(chē)（圖7）同時(shí)超車(chē)警報(bào)響起。

圖6：后車(chē)超車(chē)顯示

圖7：后車(chē)超車(chē)前車(chē)顯示

3）前車(chē)剎車(chē)：

前車(chē)剎車(chē)，屏幕顯示本身剎車(chē)狀態(tài)（圖8）同時(shí)剎車(chē)警報(bào)響起；后車(chē)接收到前車(chē)剎車(chē)信息后屏幕顯示前車(chē)剎車(chē)（如圖9）同時(shí)警報(bào)響起。

圖8：前車(chē)剎車(chē)顯示

圖9：前車(chē)剎車(chē)后車(chē)顯示

2.會(huì)車(chē)模式

圖10：會(huì)車(chē)模式

如圖10所示，兩車(chē)會(huì)車(chē)前，車(chē)1和車(chē)2遠(yuǎn)光燈均為開(kāi)啟狀態(tài)，如圖11、12所示。會(huì)車(chē)時(shí)，車(chē)1和車(chē)2屏幕均顯示遠(yuǎn)光開(kāi)，，此時(shí)遠(yuǎn)光提示警報(bào)響起，兩車(chē)的光電轉(zhuǎn)換模塊分別接收到對(duì)方光信號(hào)后均由遠(yuǎn)光燈切換為近光燈，同時(shí)兩車(chē)屏幕均顯示遠(yuǎn)光燈關(guān)閉，如圖13、14所示。

圖11：車(chē)1遠(yuǎn)光開(kāi)

圖12：車(chē)2遠(yuǎn)光開(kāi)

圖13：車(chē)1遠(yuǎn)光關(guān)

圖14：車(chē)2遠(yuǎn)光關(guān)

四. 應(yīng)用前景分析

當(dāng)前合理使用遠(yuǎn)光燈在實(shí)際操作中存在一定難度，且車(chē)輛之間信息交互存在盲點(diǎn)，本設(shè)計(jì)能夠在車(chē)輛間傳輸必要的互動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)后車(chē)遠(yuǎn)近光切換、后車(chē)超車(chē)報(bào)警、前車(chē)剎車(chē)報(bào)警及會(huì)車(chē)遠(yuǎn)近光燈自動(dòng)切換等功能，大大提高了交通安全性。本設(shè)計(jì)可以在車(chē)輛原有燈具上進(jìn)行通信，無(wú)需外加專(zhuān)用設(shè)備，易于推廣，可操作性強(qiáng)。

五. 創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)

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

3.采用TDM（時(shí)分復(fù)用）技術(shù)實(shí)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?dāng)_以及室外環(huán)境對(duì)光源的反射造成的多徑問(wèn)題。

六. 未來(lái)工作

1.自動(dòng)恢復(fù)電路

由于賽前準(zhǔn)備時(shí)間有限，暫時(shí)未能加入自動(dòng)恢復(fù)電路，將來(lái)或增加備用電路，當(dāng)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(tái)的升級(jí)

本次設(shè)計(jì)使用遙控小車(chē)作為搭載平臺(tái)，將來(lái)還考慮使用量產(chǎn)車(chē)輛作為搭載平臺(tái)，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力。