一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法，其中，所提供的系统包括：车载可见光通信节点，用于采集车辆信息，并与车载可见光通信节点所属的车辆在同一行驶方向上的相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路，并生成由可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；路边基础设施，用于接收覆盖范围内的车载可见光通信节点发送的车辆信息和车簇信息，并将车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；局部控制节点，用于接收路边基础设施发送的路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据车辆信息和车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；本发明专利技术提供的系统，降低了车辆物联网中通信链路之间的冲突和干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法
本专利技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法。
技术介绍
随着各种嵌入式设备在汽车以及路边基础设施上的应用推广，车辆物联网成为解决日益复杂的交通系统中道路堵塞、环境污染等问题的重要方法。通过车载传感器的数据采集，车辆之间的通信以及通过路边基础设施与各种网络连接，车辆能够获得周围车辆的运动信息，扩展驾驶员的观察范围，同时获得局部或整体的交通状况，用于指导驾驶路径的规划。另外，车内乘客也可以借助车辆物联网获取各种应用数据，减轻传统移动通信网络的传输压力。为了满足交通环境中的种种应用需求，车辆物联网在设计过程中需要考虑如下限制因素。首先，为了保证驾驶的安全，交通信息的时效性十分重要，因而，车联网设计中对于延时有严格的要求。其次，为了保护道路车辆的安全和隐私，通信的安全性同样十分重要。同时，考虑到仍在不断发展、扩大的交通系统，车联网的设计需要有较好的可扩展性。现有技术中，车联网研究中采用射频通信技术进行车辆与其余通信节点的连接，包括专用短程通信技术，LTE和WiFi等。但是，射频通信在应用于城市环境中车辆密集场景时效率较低。一方面，由于射频信号有较强的穿透性，不同通信链路之间的冲突和干扰会随着车辆数目的增加而迅速增长，很有可能导致较长的时间延时而无法满足交通数据的传输要求。同时，由于带宽的限制，射频通信在终端数目很大时通信效率会大大降低。而射频信号较强的穿透性也带来了较高安全隐患，如易被窃听等。虽然现有技术中提出了一些数据传输策略来降低射频通信链路之间的冲突带来的影响，但往往需要较为复杂的运算和调度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法，用以解决现有技术中车联网的射频信号有较强的穿透性，不同通信链路之间的冲突和干扰会随着车辆数目的增加而迅速增长，同时射频信号较强的穿透性也存在较高安全隐患的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统，其特征在于，包括：车载可见光通信节点、路边基础设施和局部控制节点。所述车载可见光通信节点用于采集车辆信息，并与所述车载可见光通信节点所属的车辆在同一行驶方向上的相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路，并生成由所述可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；所述路边基础设施用于接收覆盖范围内的车载可见光通信节点发送的车辆信息和车簇信息，并将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；所述局部控制节点用于接收所述路边基础设施发送的所述路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；其中，所述车辆信息至少包括所述车载可见光通信节点所属的车辆的速度，行驶方向和位置信息；其中，所述车簇信息至少包括所述车簇内的车载可见光通信节点的数量。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统的通信方法，包括：车载可见光通信节点通过与同一行驶方向上相邻车辆上的车载通信节点构建可见光通信链路，同时将通过可见光通信链路连接的车辆构成车簇，生成车簇信息；将所述车载可见光通信节点采集到的车辆信息和所述车簇信息转化为可见光信息，并将所述可见光信息发送至路边基础设施；所述路边基础设施将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点以供所述局部控制节点根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；其中，所述车辆信息至少包括所述车载可见光通信节点所属的车辆的速度，行驶方向和位置信息；其中，所述车簇信息至少包括所述车簇内的车载可见光通信节点的数量。本专利技术实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统，通过可见光通信链路连接邻近车辆构成车簇，利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，可以降低不同通信链路之间的冲突和干扰，同时根据车簇的运动预测与路边基础设施的覆盖特点将车簇信息和车辆信息一起发送给路边基础设施，扩展了车簇与路边基础设施的连接时长，提高了通信效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中车簇拓扑图；图3为本专利技术一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中数据流示意图；图4为本专利技术一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的通信方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1，图1为本专利技术一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的结构示意图，所提供的系统包括：车载可见光通信节点11、路边基础设施12和局部控制节点13。其中，所述车载可见光通信节点11用于采集车辆信息，并与所述车载可见光通信节点所属的车辆在同一行驶方向上的相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路，并生成由所述可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；所述路边基础设施12用于接收覆盖范围内的车载可见光通信节点发送的车辆信息和车簇信息，并将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；所述局部控制节点13用于接收所述路边基础设施发送的所述路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；其中，所述车辆信息至少包括所述车载可见光通信节点所属的车辆的速度，行驶方向和位置信息；其中，所述车簇信息至少包括所述车簇内的车载可见光通信节点的数量，同时还可以根据车簇内每一车辆的位置信息，构建车簇的拓扑信息，实现对车簇内每一辆车的位置信息和其在车簇内的相对位置信息的获取。具体的，系统中，在道路中的每一辆车上设置有车载可见光通信节点，将与该车辆在同一行驶方向上的相邻车辆，通过可见光通信节点组成可见光通信链路，可见光通信链路将邻近车辆组成车簇，实现车簇内可见光通信节点的信息共享与局部信息处理，预测车簇的运动轨迹等动作；每一个可见光通信节点可以采集自身车辆的车辆信息，其中车辆信息至少包括车载可见光通信节点所属的车辆的速度信息，行驶方向信息和位置信息。同时，组成的车簇可以生成车簇信息在车簇内进行信息共享，车簇信息至少包括车簇内的车载可见光通信节点的数量信息。在可见光链路生成的步骤中，车辆利用已有的车载光源，包括前照灯，转向灯和尾灯等发送可见光信号，利用前后置摄像头或安装光电二极管进行可见光信号接收，实现邻近车辆之间的可见光通信链路建立。如果两车辆之间的可见光信道值在一段预设的时间长度内，保持高于一个预设阈值，则认为两车辆之间存在可见光通信链路。由可见光通信链路连接的邻近车辆构成车簇。图2为本专利技术一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中车簇拓扑图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可见光通信的车辆物联网系统，其特征在于，包括：车载可见光通信节点、路边基础设施和局部控制节点；所述车载可见光通信节点用于采集车辆信息，并与所述车载可见光通信节点所属的车辆在同一行驶方向上的相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路，并生成由所述可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；所述路边基础设施用于接收覆盖范围内的车载可见光通信节点发送的车辆信息和车簇信息，并将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；所述局部控制节点用于接收所述路边基础设施发送的所述路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；其中，所述车辆信息至少包括所述车载可见光通信节点所属的车辆的速度，行驶方向和位置信息；其中，所述车簇信息至少包括所述车簇内的车载可见光通信节点的数量。

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的车辆物联网系统，其特征在于，包括：车载可见光通信节点、路边基础设施和局部控制节点；所述车载可见光通信节点用于采集车辆信息，并与所述车载可见光通信节点所属的车辆在同一行驶方向上的相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路，并生成由所述可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；所述路边基础设施用于接收覆盖范围内的车载可见光通信节点发送的车辆信息和车簇信息，并将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；所述局部控制节点用于接收所述路边基础设施发送的所述路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；其中，所述车辆信息至少包括所述车载可见光通信节点所属的车辆的速度，行驶方向和位置信息；其中，所述车簇信息至少包括所述车簇内的车载可见光通信节点的数量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载可见光通信节点还用于：根据相邻车辆上的车载可见光通信节点的制式，选择对应的调制编码方式，与所述相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述车载可见光通信节点还用于：通过透镜和接收机阵列，对接收到的可见光信号进行滤波。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述局部控制节点还用于：根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算任一所述车簇内每一辆车在所属的所述路边基础设施覆盖范围内的预计行驶时间；选取所述路边基础设施覆盖范围内所述预计行驶时间最长的车辆，作为车辆所属的车簇的簇首车辆。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述局部控制节点还用于：根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算任一所述车簇内每一辆车在所属的所述路边基础设施覆盖范围内的预计行驶路程；选取所述路边基础设施覆盖范围内所述预计行驶路程最长...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭诚，陈家璇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11