1111，分別產生2+5，3+5，4+5，2+3+4+5四組正交的擴頻序列)，擴頻序列進入到PPM調制模塊，以L位擴頻序列信號為一組，由公式I算出PPM調制信號的輸出脈沖位置，在此脈沖前加一固定幀同步頭0000000100000000，從而產生一系列的PPM脈沖信號，PPM脈沖信號通過驅動電路使LED光源發出光信號，LED光信號在大氣信道中傳輸，由光電檢測器檢測得到電信號，檢測器輸出的電信號相對較小，不利于處理，所以要通過放大電路放大，放大后的電信號經過采樣(Α/D)變成PPM調制的電信號，進入去同步頭模塊，去除同步信息后進入到PPM解調模塊，首先截取長度為b = 乂的二進制數字信號，根據此所占時隙的位置，由公式I分別算出PPM解調后的擴頻碼信號，分別進入到相關峰值計算模塊和解擴模塊，在相關峰值計算模塊中，由接收端擴頻碼產生器產生四組正交的擴頻序列(與發射端擴頻碼產生器具有相同結構)分別與輸入的擴頻序列進行相關，得到4組相關峰值，比較大小后選出最大的那組擴頻序列輸入到解擴模塊中，在解擴模塊中將擴頻碼產生器輸入的信號與PPM解調后的擴頻序列進行相關運算，然后進行低通濾波，輸出基帶信號，完成信息的傳輸
[0037]各個模塊輸出數據如圖4所示，這里L = 4，b = 16
[0038]1、正交擴頻碼的產生
[0039]本發明的擴頻系統采用的是m序列的組合碼，由同步時鐘控制的兩個m序列逐位進行模2加得到，其原理如圖2所示，其中，寄存器長度和與運算順序是可以變化的。這兩個碼發生器的周期相同，速率相同，因而兩者保持一定的相位關系，這樣產生的組合碼與這兩個子碼序列的周期也相同。當改變兩個m序列的相對位移時，會得到一個新的擴頻碼。
[0040]2、PPM 調制
[0041]在數字PPM通信系統的發送端，編碼器把長度為L的連續的二進制比特流映射成在b個時隙的某一個時隙放置一個脈沖的PPM符號，其中b = 2\
[0042]一種常用的編碼映射關系可表示為:
[0043]ξ = 1^+2?+...+2l 1Ul (I)
[0044]其中:ξ表不PPM脈沖信號的位置即PPM脈沖信號在第幾個時隙，(u1； U2,…U1)表示L位二進制數。顯然，由上式決定的映射是一一對應的。(如圖3所示)。
[0045]3、驅動電路是將LED光源按照PPM的信號輸出控制光的發射。
[0046]4、放大電路是將光電檢測器得到的電信號進行放大，放大倍數一般在幾十到幾百倍。
[0047]5、去同步頭是將同步彳目號去除后，只留下PPMf目號。
[0048]6、PPM解調是上述PPM調制的逆過程，將一幀的PPM調制信號，確定出脈沖的位置，由公式(I)計算出L位二進制數，這個L位二進制數即為PPM解調后的擴頻碼。
[0049]7、相關峰值計算，在接收機中進行完PPM解調后，對所得到的數據分別與接收機中產生的擴頻信號進行相關運算，由接收端擴頻碼產生器產生四組正交的擴頻序列(與發射端擴頻碼產生器具有相同結構)分別與輸入的擴頻序列進行相關，得到4組相關峰值，比較大小后選出相關峰值最大的那組擴頻序列輸入到接收端擴頻碼產生器中，并由接收端擴頻碼產生器將相關峰值最大的那組擴頻序列輸入到到解擴模塊中。
[0050]8、解擴是上述擴頻碼產生的逆過程。在解擴模塊中將相關峰值最大的那組擴頻序列與PPM解調后的擴頻序列進行模2運算，然后進行低通濾波，輸出基帶信號。
[0051]現結合附圖對本發明基于擴頻技術+PPM調制的移動的光信號接收裝置的信源切換作進一步描述:
[0052]實例1:
[0053]如圖5十字路口有四個交通信號燈①②③④，機動車⑤裝有接收和通信系統⑥。
[0054]四個交通信號燈產生兩兩正交的擴頻碼，計算小車和交通信號燈的相關峰值如圖6的a，b, c，d，我們選擇峰值最高的信號a，所以與a對應的信號燈①進行通信，當小車的位置改變時，如圖7，此時，相關峰值如圖8的a，b, c，d，最高的變為信號燈②，則接收的信號進行切換，由信號燈①切換至信號燈②，解決了多個發射源信號接收的切換問題。
[0055]實例2:
[0056]十字路口有四個交通信號燈①②③④，機動車⑤裝有接收和通信系統⑥。
[0057]四個交通信號燈產生兩兩正交的擴頻碼，計算小車和交通信號燈的相關峰值如圖6的a，b，c，d，我們選擇峰值最高的信號燈①進行通信，當小車⑤前有障礙物⑦，如圖9，此時，最高相關峰值的信號燈①的信號則接收不到，計算小車和交通信號燈的相關峰值如圖10的a，b, c, d，此時我們接收信號燈④的信號，解決了遮擋的問題。
【主權項】
1.一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統，其特征在于，包括擴頻模塊:用于將發射端產生的基帶數據與發射端擴頻碼產生器中產生的擴頻碼通過擴頻運算轉換成擴頻序列；PPM調制模塊:用于將擴頻序列轉換成PPM脈沖信號；驅動電路:用于接收PPM脈沖信號使LED光源發出光信號；光電檢測器:用于將光信號轉換成電信號；放大電路:用于將電信號放大得到放大電信號；去同步頭模塊:用于將放大電信號去除同步信息；PPM解調模塊:用于將去除同步信息后的放大電信號轉換成PPM解調后的擴頻序列；相關峰值計算模塊:用于將PPM解調后的擴頻序列與接收端擴頻碼產生器產生的擴頻序列進行相關得到相關峰值，并選出相關峰值最大的那組擴頻序列；解擴模塊:用于將相關峰值最大的那組擴頻序列與PPM解調后的擴頻序列進行解擴運算，然后進行低通濾波，輸出基帶信號，完成信息的傳輸。2.—種權利要求1所述的基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將發射端產生的基帶數據與發射端擴頻碼產生器中產生的擴頻碼通過擴頻運算轉換成擴頻序列； 步驟二:將擴頻序列轉換成PPM脈沖信號； 步驟三:控制PPM脈沖信號使LED光源發出光信號，然后將接收機接收到的光信號轉換成電信號，并將電信號放大； 步驟四:將放大電信號去除同步信息后轉換成PPM解調后的擴頻序列； 步驟五:將PPM解調后的擴頻序列與接收端擴頻碼產生器產生的擴頻序列進行相關得到相關峰值，并選出相關峰值最大的那組擴頻序列； 步驟六:將相關峰值最大的那組擴頻序列與PPM解調后的擴頻序列進行解擴運算，然后進行低通濾波，輸出基帶信號，完成信息的傳輸。3.根據權利要求2所述的一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統的控制方法，其特征在于，步驟一中所述的基帶數據為語音或者圖像轉成的二進制電信號。4.根據權利要求2所述的一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統的控制方法，其特征在于，步驟一中所述的基帶數據與發射端擴頻碼產生器中產生的擴頻碼為由同步時鐘控制的兩個m序列。5.根據權利要求4所述的一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統的控制方法，其特征在于，步驟一中得到的擴頻序列是將由同步時鐘控制的兩個m序列進行模2加得到的。6.根據權利要求2所述的一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統的控制方法，其特征在于，步驟二中將擴頻序列轉換成PPM脈沖信號的方法為:以L位擴頻序列信號為一組，由公式(I)算出PPM調制信號的輸出脈沖位置，在此脈沖前加一固定幀同步頭0000000100000000，從而產生一系列的PPM脈沖信號； ζ = 1^+2?+...+2l 1Ul(I) 其中，?表不PPM脈沖信號的位置即PPM脈沖信號在第幾個時隙，(u1； U2,…U1)表不L位二進制數。7.根據權利要求2所述的一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統的控制方法，其特征在于，步驟六中所述的解擴運算指將相關峰值最大的那組擴頻序列與PPM解調后的 擴頻序列進行模2運算。
【專利摘要】本發明公開了一種基于擴頻技術的智能交通光信號接收系統及其控制方法，將待發射的數據利用移位寄存器產生兩兩正交的擴頻碼，然后對擴頻碼進行MPPM調制，調制后通過驅動電路使LED光源按照MPPM的信號輸出進行光的發射；在接收端，對光電檢測器檢測得到的電信號進行放大和MPPM解調，通過相關峰值計算，從而決定接收哪一個發射器發射的信號，最后將信號解擴后送出。本發明通過擴頻技術和PPM調制技術的結合，實現了信號接收的自由切換，解決了遮擋的問題。
【IPC分類】H04B10/524, H04B1/707, H04B10/116
【公開號】CN104917566
【申請號】CN201510305920
【發明人】秦嶺, 巨永鋒, 徐艷紅, 胡曉莉, 杜永興, 郭瑛, 杜凱
【申請人】長安大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月4日