一种基于可见光的车际网通信系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于可见光的车际网通信系统，包括安装于车辆上的VLC发射装置、VLC接收装置、VLC计算单元、以及VLC通信单元和分布式智能控制单元；所述VLC发射装置用于传递单向或交互信息，所述VLC接收装置用于动态信息接收，所述VLC计算单元用于传感器输入、VLC编码解码、VLC调制解调、图像捕捉、图像处理、信息交互系统输入输出或线控执行系统输入输出；所述VLC通信单元用于车内网通信以及车辆间通信，所述分布式智能控制单元用于分布式智能控制算法。本发明专利技术应用自由度高、安全性好、功耗低，对车辆外观改动小，易于前装、后装和批量应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光的车际网通信系统


[0001]本专利技术涉及一种基于可见光的车际网通信系统，属于智能网联汽车、自动驾驶及电通信技术


技术介绍

[0002]智能网联是汽车行业的发展方向，其中实现车际通信的车际网通常采用的是移动物联网技术，无论射频（RFID）、专用短程通信（DSRC）、4G蜂窝车联网（LTE
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V2X）还是5G蜂窝车联网（5G
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V2X）移动互联网均采用频率低于毫米波（30G
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300GHz）的电磁波通信，目前5G用到最高到30GHz、Wifi用到最高66GHz的毫米波频段，6G预计最高可达10THz的太赫兹频段，此类频段工作能耗高、频谱资源有限且使用大多受限。
[0003]此外，将上述频段大规模用于道路交通后，其通信安全性、抗干扰能力和环境安全性难以保证，如对包括飞行器、轨道交通在内的交通工具，对包括心脏起搏器在内的医疗设备等的影响难以确定，同时这类频段信息非定向传输，也就容易互相干扰、被拦截或被攻击。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于可见光的车际网通信系统，使用380THz到750THz（400nm~780nm）的可见光频段代替现有太赫兹（30μm~3mm）以下电磁波频段进行车际通信，车联网频段资源可扩大2个数量级，同时实现基于可见光通信（VLC）组建车际网的目标，通过VLC（Visible Light Communication ，即可见光通信）发射装置发送信息，通过VLC接收装置接收信息，通过VLC计算单元完成信息的收发、使用和决策，通过VLC通信方法实现信息的编解码并确保有效传输。在此基础上实现车辆间通信，车际网与信息交互系统、线控执行系统等的互联，服务智能网联和交通智能化。
[0005]技术方案：本专利技术解决上述技术问题的方法通过如下的技术方案实现：本专利技术的一种基于可见光的车际网通信系统，该系统包括安装于车辆上的VLC发射装置、VLC接收装置、VLC计算单元、以及VLC通信单元和分布式智能控制单元；所述VLC发射装置用于传递单向或交互信息，所述VLC接收装置用于动态信息接收，所述VLC计算单元用于传感器输入、VLC编码解码、VLC调制解调、图像捕捉、图像处理、信息交互系统输入输出或线控执行系统输入输出；所述VLC通信单元用于车内网通信以及车辆间通信，所述分布式智能控制单元用于分布式智能控制算法。
[0006]进一步地，所述VLC发射装置包括日光灯、倒车灯、转向灯、制动灯、雾灯、前照灯、氛围灯、示廓灯、牌照灯、警示灯、Logo灯。
[0007]进一步地，所述VLC接收装置包括光电传感器、机器视觉传感器、光学天线三种可见光信息接收装置；所述光电传感器包括通过光敏二极管和/或光敏三极管和/或雪崩光电二极管和/或光电倍增管；所述机器视觉传感器包括照相机、摄像机；所述光学天线是利用麦克斯韦方程组的频率不变性设计的微纳尺度光学天线。
[0008]进一步地，所述VLC通信单元具备简码协议和V2X协议两种类型的通信协议，其中简码协议包括灯语格式、电报格式、自定义格式，V2X协议采用PC5的V2X通信协议。
[0009]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术将可见光通信（VLC）技术引入车际网和智能交通领域，相比采用的毫米波以下频率的电磁波频段的车联网技术，其频谱资源高2个数量级、无需认证和付费使用，应用自由度高、安全性好、功耗低，对车辆外观改动小，易于前装、后装和批量应用。将分布式智能控制与车联网技术相结合，可以在交通多智能体模式下增强高级辅助驾驶或自动驾驶的智能化水平，提升交通安全、车辆运行效率和驾乘体验。
附图说明
[0010]附图1为本专利技术所述可见光通信系统组成示意图，其中各组合（不含虚线部分）及粗体字部分为系统关键组成。
[0011]附图2为复合频谱光学天线示意图（f1~fn代表为不同频谱的天线布置）。
[0012]附图3为计算单元主控部分示意图（如采用不同计算单元电路将有所差异）。
[0013]附图4为本专利技术所述可见光车际网通信系统应用场景示意图。
具体实施方式
[0014]以下结合实施例和说明书附图，详细说明本专利技术的实施过程。
[0015]实施例1：如图1所示，本实施例的基于可见光的车际网通信系统，该系统包括安装于车辆上的VLC发射装置、VLC接收装置、VLC计算单元、以及VLC通信单元和分布式智能控制单元；所述VLC发射装置用于传递单向或交互信息，所述VLC接收装置用于动态信息接收，所述VLC计算单元用于传感器输入、VLC编码解码、VLC调制解调、图像捕捉、图像处理、信息交互系统输入输出或线控执行系统输入输出；所述VLC通信单元用于车内网通信以及车辆间通信，所述分布式智能控制单元用于分布式智能控制算法。
[0016]本实施例中的VLC发射装置：首选的持续型VLC发射装置是借用现有的日行灯（日间行车灯），该类灯具汽车点火或启动时常亮，且绝大多数为带有多个灯珠的LED灯，可以通过VLC计算单元控制单个灯珠或整个灯具的点亮或熄灭、亮度或颜色变化；其次可选的持续型VLC发射装置是常亮的Logo车灯或者外置氛围灯，可以实现类似日行灯的功能；对于有特定标准要求及功能的灯具，比如制动灯、转向灯、倒车灯、前照灯（远近光变化），可作为通用型、临时型发射装置，用于对持续型发射装置的冗余补充；也可以根据不同车型的造型要求，定制VLC发射装置，并作为日行灯、Logo灯或车外氛围灯使用。
[0017]本实施例中的VLC接收装置：在车辆正前方中间位置（如格栅或车辆Logo处）安装光电传感器、机器视觉系统或光学天线，或采用上述三种接收装置的组合；同样，在车辆后方中间位置（如顶置制动灯或拍照灯处）安装光电传感器、可见光相机或光学天线，或采用上述三种接收装置的组合。其中光电传感器采用雪崩二极管（APD）或光电倍增管作为感光器件，感光器件按照m
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n（如3
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5）矩阵设计并优先采用1
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n（如1
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10）型式布置；机器视觉系统采用面阵式彩色全局快门单目相机，用于获取整幅照片并具备RGB三通道颜色识别功能；光学天线尺寸根据发射装置所发出的可见光波长λ（400nm~780nm），以及天线所处的介
质环境的折射率n，由公式L =λ/(2n)计算得到，为实现多光谱的可靠性接收，设计为复合光谱光学天线阵列，如附图2所示，其中f1~fn代表不同频谱的天线布置（天线阵列微结构尺寸在58nm到115nm之间）。
[0018]本实施例中的VLC计算单元：为使VLC计算单元达到车载性能及可靠性要求，主控芯片首选嵌入式芯片，耐高温性能不低于85℃，如附图3所示，主控芯片周边分别设置发射端（连接VLC发射装置）、接收端（连接VLC接收装置）、通信及供电模块和必备的晶体振荡器电路。特别的，如配备机器视觉系统作为接收装置时需额外加装GPU或类似功能的芯片模组，用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光的车际网通信系统，其特征在于，该系统包括安装于车辆上的VLC发射装置、VLC接收装置、VLC计算单元、以及VLC通信单元和分布式智能控制单元；所述VLC发射装置用于传递单向或交互信息，所述VLC接收装置用于动态信息接收，所述VLC计算单元用于传感器输入、VLC编码解码、VLC调制解调、图像捕捉、图像处理、信息交互系统输入输出或线控执行系统输入输出；所述VLC通信单元用于车内网通信以及车辆间通信，所述分布式智能控制单元用于分布式智能控制算法。2.根据权利要求1所述的基于可见光的车际网通信系统，其特征在于，所述VLC发射装置包括日光灯、倒车灯、转向灯、制动灯、雾灯、前照灯、氛围灯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立军，虞文武，孟浩飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：