基于红外的车对车通信系统助力光敏性癫痫患者

# 基于红外的车对车通信系统助力光敏性癫痫患者 ## 1. 引言 光敏性癫痫是指当人暴露在闪烁或闪光灯光下，或者灯光以特定图案（如条纹或带状）出现时引发癫痫发作的病症。这些发作可能轻微，有时甚至会致命。在繁忙的道路上，传统的道路信号和非自动驾驶汽车驾驶员之间的通信完全依赖于可见光。这种看似无害的通信方式，对于光敏性癫痫患者来说却是巨大的威胁，因为它可能引发癫痫发作，在繁忙道路上这可能导致致命后果。 据统计，大约每4000人中就有1人被诊断患有光敏性癫痫，全球约有250万病例。相关法律对于光敏性癫痫患者驾驶的限制并不明确，一些国家禁止患者在下午6点后驾驶。为避免这些悲剧和不便，有必要将传统的基于可见光的指示系统重新设计为基于红外（IR）的系统。 ## 2. 红外系统的优势 ### 2.1 安全便捷出行 红外系统不在可见光范围内，这使得光敏性癫痫患者能够安全、轻松地出行。同时，它还能实现快速、安全、无光照的通信，避免了光触发的偏头痛，并且减少了噪音污染。 ### 2.2 复杂指示模式 红外通信系统允许使用更复杂的指示模式。由于解码和处理在微控制器上完成，信息可以传递到驾驶员的仪表盘，从而减少因误读和误解道路指示而导致的事故。 ### 2.3 高精度 与传统的可见光通信或其他传感器（如光敏电阻LDR或超声波传感器）相比，红外系统具有更高的准确性。红外的使用消除了人为错误，并且比LDR更具优势，因为LDR可能会因环境光强度的差异而出现问题。 ### 2.4 抗干扰与长距离通信 红外车对车通信的唯一限制是可能受到其他物体的干扰，但可以通过调制传输信号来解决。调制有助于减少噪声和干扰，还能增加通信范围。即使在有雾或雨的地方，可见光通信可能因能见度降低而失败，红外通信仍能正常工作，从而降低因道路通信不畅而导致的事故发生率。此外，调制还允许复用，有助于减小天线尺寸，使多辆车能够同时通信而不会相互干扰。 ## 3. 相关研究综述 ### 3.1 替代传统信号系统 研究人员尝试使用红外和射频（RF）的组合来替代传统的使用喇叭的信号系统，以减少噪音污染。无线传输的消息会显示在驾驶员旁边的LCD屏幕上，帮助驾驶员根据显示的消息做出决策。 ### 3.2 障碍物检测与避免 在研究高速公路事故时，有人建议使用超声波传感器和红外传感器进行物体检测和避免，并引入了防车道漂移机制/算法，以防止用户在没有适当指示的情况下切换车道。 ### 3.3 汽车制动系统 基于红外的汽车制动系统可以计算两辆车之间距离的变化率。当距离突然减小时，车载系统会触发车辆的制动系统，防止车辆碰撞。同时，车辆还集成了牵引力控制和油门系统，在紧急制动后自动控制油门。 ### 3.4 光学音频传输系统 设计了一种能够将音频信号转换为红外脉冲的光学音频传输系统，该系统提高了传输距离和覆盖范围，降低了数据传输损耗，提高了数据传输速度。 ### 3.5 不同传感器比较 - **LDR与红外传感器**：在寻找停车位和辅助停车的应用中，比较了LDR和红外传感器的工作情况。实验证明，红外传感器不受环境因素影响，准确性远高于LDR，但能耗较高。 - **红外与超声波传感器**：在障碍物导航和检测/避免的应用中，超声波传感器在某些类型的障碍物上表现更好，而红外传感器在特定材料上更高效、准确。使用神经网络/深度学习或模糊逻辑可以大大提高数据质量。 - **红外传感器在航空领域的应用**：可变波长检测阈值的红外传感器非常适合在有雾/薄雾的情况下检测和辅助飞机降落，其准确性比肉眼和传统方法高出近3.5倍。 ###