СИСТЕМА ОПТИЧЕСКОЙ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ МЕЖДУ ТРАНСПОРТНЫМИ СРЕДСТВАМИ
SYSTEM FOR OPTICAL WIRELESS DATA TRANSMISSION BETWEEN VEHICLES

Изобретение относится к системам регулирования движения транспортных средств с оптическими детекторами, в том числе для предупреждения столкновений.
Известен способ помощи водителю дорожно-транспортного средства (DE 10138001, МПК G01S 15/93, G01S 15/87, G01S 13/93, G01S 7/52, G01S 7/526. Roland Klinnert, Christian Zott, Hauke Schmidt, Steffen Schluff, Bemhard Wimitzer. Echo signal monitoring device, for use on motor vehicle, has mode for determining relative position of transmitter and receiver units with respect to each other using returned echo. - Опубл. 20.02.2003), включающий устройство для контроля ультразвуковых сигналов, содержащее приемники и передатчики ультразвукового сигнала, отражающегося от объектов. Для оценки расстояния от датчиков-излучателей ультразвуковых сигналов до объекта в нем используется блок обработки сигналов, который вычисляет на основании отраженных ультразвуковых сигналов взаимное положение датчиков-излучателей и датчиков-приемников.
Недостатком названного способа является то, что местоположение объектов, являющихся препятствиями, определяется путем вычислений на основании измерений времени между излучением и приемом отраженного ультразвукового сигнала и допущении о том, что скорость распространения сигнала равна скорости распространения звука в воздухе, которые будут верны для неподвижных объектов, например, при парковке транспортного средства, но при движении транспортного средства способ не содействует повышению безопасности.
Известна система (RU 2492082, МПК B60W 30/08, B60W 30/12, G08G 1/16. Кобаяси Масахиро, Хаякава Ясухиса, Сато Коу. Помощник при вождении транспортного средства и способ помощи при вождении транспортного средства. - Опубл. 10.09.2013), содержащая детектор помех сбоку, контроллер предотвращения подъезда к помехе, детектор состояния обгона, модуль подавления управления и модуль оценки упрежденного положения, которые позволяют предотвратить столкновение транспортных средств.
Недостатком системы является большое количество датчиков-приемников и датчиков-излучателей, что обуславливает высокую стоимость системы, а уменьшение количества этих датчиков приводит к существенному росту «мертвых зон», в которых система не может обнаруживать объекты.
Известна система обнаружения препятствий (RU 2139572, МПК B60Q 1/48; B60W 30/00; G01S 13/93; G08G 1/00; G08G 1/16. Mauro Del' Sin'ore. Electromagnetic detection system for parking operation. - Опубл. 10.10.1999), содержащая генератор электромагнитного поля, детектор изменений электромагнитного поля, рассчитанная для парковки автотранспортных средств.
Недостатком системы является невозможность определения местонахождения объектов, являющихся препятствиями, так как для этого необходимо несколько датчиков-приемников и блок обработки сигналов, который имеет возможность сравнивать полученную информацию, а описанная система содержит лишь одну металлизированную ленту, которая выступает и в роли единственного датчика-излучателя сигналов, и в роли единственного датчика-приемника сигналов.
Системы помощи водителю транспортного средства на базе электромагнитного датчика-излучателя обладают сравнительно малым расстоянием детектирования объектов: у систем помощи водителю транспортного средства на базе электромагнитного датчика-излучателя оно составляет порядка 0,7 м, в то время как у систем помощи водителю транспортного средства на базе ультразвукового датчика-излучателя - 2,5 м.
Целью изобретения является повышение безопасности дорожно-транспортного движения.
Указанная цель достигается тем, что транспортное средство снабжено датчиками-излучателями и датчиками-приемниками.
Сущность изобретения заключается в том, что транспортное средство снабжено датчиками-излучателями и датчиками-приемниками, причем датчики-излучатели представляют собой массив светодиодов видимого излучения спектра электромагнитных волн, передающих данные другим транспортным средствам и элементам дорожной инфраструктуры, размещенных в местах расположения световой сигнализации транспортного средства и входами через кодер оптических сигналов подсоединенных к выходу блока управления, а датчики-приемники представляют собой массив фотодиодов, принимающих данные от других транспортных средств, участвующих в движении, и элементов дорожной инфраструктуры, расположенных по периметру транспортного средства либо сплошной горизонтальной линией, либо рассредоточенно, подключенных выходами через декодеры оптических сигналов к входу блока управления, снабженного специальной программой, которая обрабатывает декодированные данные от датчиков-приемников, результаты обработки поступают на устройства индикации, а данные от блока бортового оборудования через блок управления и кодер оптических сигналов поступают на датчики-излучатели, передающие данные для участников движения.
На фиг. 1 представлена схема системы оптической беспроводной передачи данных между транспортными средствами, содержащая блок бортового оборудования 1, блок управления 2, устройства индикации 3 (световые, звуковые, дисплеи), датчики-приемники 4 (4.1, 4.2, …, 4.N), декодеры оптических сигналов 5 (5.1, 5.2, …, 5.N), кодер оптических сигналов 6, датчики-излучатели 7 (7.1, 7.2, …, 7.N).
На фиг. 2, 3, 4 представлены схемы расположения датчиков-излучателей 7 (7.1, 7.2, …, 7.N) в местах фар и фонарей транспортного средства (передние фары и фонари 8, задние фары и фонари 9), кроме того, на корпусе транспортного средства размещены датчики-приемники 4 (4.1, 4.2, …, 4.N).
Предлагаемая система беспроводной оптической передачи данных между транспортными средствами работает следующим образом.
Работа датчиков-излучателей 7 (7.1, 7.2, …, 7.N) и датчиков-приемников 4 (4.1, 4.2, …, 4.N) начинается сразу же с момента запуска двигателя транспортного средства (фиг. 2, 3, 4) и заканчивается в момент остановки двигателя. От блока бортового оборудования 1 транспортного средства через блок управления 2 передаются на датчики-излучатели собственные данные, преимущественно, о скорости движения, координатах в пространстве и маршруте. Датчики-излучатели 7 (7.1, 7.2, …, 7.N), излучающие в видимой области спектра электромагнитных волн, освещают проезжую часть и одновременно с этим мерцают (включаются и выключаются) с частотой переключений, как правило, не менее 0,5 МГц на одной частоте излучения. Эти включения и выключения складываются в массивы бинарных данных, то есть происходит передача данных в двоичном виде (WO 2013064835, МПК Н04В 10/116. Harald Haas, Gordon Povey, Mostafa Afgani, Sinan Sinanovic, Dobroslav Tsonev, lan Underwood, Wasiu Popoola. Communication apparatus and method. - Опубл. 10.05.2013) при помощи метода оптического мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов.
Метод оптического мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов достигается путем алгоритма быстрого вычисления преобразования Фурье, то есть при помощи дискретного преобразования Фурье на передающей стороне и путем алгоритма быстрого вычисления обратного преобразования Фурье на принимающей стороне.
Таким образом, датчики-излучатели 7 (7.1, 7.2, …, 7.N) передают данные другим участникам транспортного движения и элементам дорожной инфраструктуры, снабженным датчиками-приемниками 4 (4.1, 4.2, …, 4.N).
Данные от блока бортового оборудования 1 транспортного средства через блок управления 2 и кодер оптических сигналов 3 поступают на датчики-излучатели 7 (7.1, 7.2, …, 7.N). Данные от датчиков-приемников 4 (4.1, 4.2, …, 4.N) через декодеры оптических сигналов 5 (5.1, 5.2, …, 5.N) поступают в блок управления 2 транспортного средства.
В результате блок управления 2, установленный на другом транспортном средстве, получивший эти данные, может на их основе рассчитать расстояние до транспортного средства, передавшего эти данные, а также определить вероятность угрозы столкновения с передавшим данные транспортным средством и, соответственно, сгенерировать сигнал для устройств индикации 3, что, в свою очередь, способствует предотвращению столкновений транспортных средств.
Датчики-излучатели 7 (7.1, 7.2, …, 7.N), преимущественно, расположены в местах крепления фар и фонарей транспортного средства, либо встроены в эти фары и фонари, либо заменяют собой эти фары и фонари. По меньшей мере, два датчика-излучателя 7 (7.1, 7.2, …, 7.N) расположены в передней и два в задней части транспортного средства. Для повышения надежности передачи данных число датчиков-излучателей 7 (7.1, 7.2, …, 7.N) может быть увеличено.
Датчики-приемники 4 (4.1, 4.2, …, 4.N), преимущественно, расположены сплошной горизонтальной линией по всему периметру транспортного средства на уровне 110 см над землей, что приблизительно соответствует высоте крепления руля и высоте размещения датчиков-излучателей 7 (7.1, 7.2, …, 7.N).
Датчики-приемники 4 (4.1, 4.2, …, 4.N) также могут располагаться не сплошной линией, а рассредоточено, не менее 1 м друг от друга, для исключения зон, не чувствительных к сигналам от датчиков-излучателей 7 (7.1, 7.2, …, 7.N) других транспортных средств.
Согласно действующим правилам дорожного движения Российской Федерации на всех движущихся транспортных средствах даже в светлое время суток должны быть включены фары ближнего света или дневные ходовые огни, поэтому система оптической беспроводной передачи данных между транспортными средствами может функционировать постоянно.
Предлагаемое устройство может быть вмонтировано и интегрировано с системами любых транспортных средств, так как все они имеют фары и фонари.
Таким образом, предлагаемая система оптической беспроводной передачи данных между транспортными средствами позволяет быстро и надежно передавать данные в электронном виде по беспроводному оптическому каналу и получать данные от других участников дорожного движения и от элементов дорожной инфраструктуры, что обеспечивает повышение безопасности дорожного движения.