一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法，涉及交通领域，每辆车都配备了VLC单元，用于实时发送和接收光信号。该信号包括车辆ID、位置、速度、预期行进方向和前方红绿灯信息等。当车辆接收到来自附近车辆或前方车辆的光信号后，会进行解码以获取相关信息，同时将前方车辆传来的信息直接传递给后方车辆。系统会根据接收到的所有车辆信息，估算车辆在前方左转、直行和右转时需要等待的时间，以及后续前往目的地的最优导航路线对应的行驶时长。通过计算，将总行驶时间最短的行进方向作为后续的导航方向，并将变更的导航信息实时发送给附近车辆。本发明专利技术能有效提高路口通行效率和道路利用率，同时有助于降低交通拥堵。同时有助于降低交通拥堵。同时有助于降低交通拥堵。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法


[0001]本专利技术涉及交通领域，更具体地说，涉及一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法。

技术介绍

[0002]车辆行驶在道路上时，司机通常对周围车辆的未来行驶路线并无直观的认知。因此，他们无法预判哪个行驶方向可以节约时间，也不能避开可能导致拥堵的道路。更糟糕的是，由于无法及时知晓其他车辆的行驶意图，司机可能难以提前变道，这在极端情况下可能会引发交通事故。
[0003]另一方面，现有的导航系统，例如GPS，虽然能为司机提供路线建议，但这些建议大多基于公开可获取的交通信息，而非实时的、来自同路段的其他车辆的具体行驶路线信息。此外，这些系统需要处理的数据量极大，因为它们需要考虑所有道路的交通状况。这不仅需要大量的计算资源，而且也会因为数据传输延迟，导致导航信息的实时性受到影响。
[0004]因此，急需一种能够让车辆间能够共享预计行驶路线信息，提高道路利用率，降低拥堵，并且不需要额外大量计算资源的通信和导航方法。其中，本专利技术尝试采用可见光通信的方法。
[0005]可见光通信（Visible Light Communication，简称VLC）是一种利用可见光频谱范围内的光波实现数据传输的无线通信技术。VLC 的核心是利用光源进行光通信，该技术通常与现有的通信系统（如无线电）结合使用，以增加通信系统的数据吞吐量。
[0006]VLC 的主要优点是其使用的是非授权的电磁频谱资源，这部分资源是丰富的且不受任何法规限制，可以极大地缓解无线频谱资源的紧张。此外，由于光信号不会穿过固体墙壁，因此具有较强的安全性和隐私性。而且，由于它的频谱范围非常宽，数据传输速率也相当高。
[0007]在VLC中，通信过程主要涉及两个步骤：调制和解调。调制是在发送端进行的，其过程是将输入的电信号转化为光信号。在VLC中，这主要通过改变LED光源的亮度来实现。解调则在接收端进行，其过程是将收到的光信号转化回电信号。这主要通过光敏接收器来实现，如光电二极管或者光电倍增管等。
[0008]VLC是一种有很大发展潜力的新型通信技术，其应用领域包括室内无线通信、车载通信、智能交通系统等。本专利技术正是利用VLC技术，在车辆导航和通信中实现了有效的信息传输和处理，大大提高交通的智能化程度和安全性。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法，以解决
技术介绍
中提到的问题。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0011]一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法，包括如下步骤：
[0012]S1：为每辆车配备VLC单元，其中VLC单元包括位于车辆前方和两侧的接收器，和位于车辆后方和两侧的发射器；
[0013]S2：每辆车将自身车辆ID、车辆位置、车辆速度以及在前方路口的行进方向实时编码为可由VLC单元发送的数据格式，并实时通过车辆后方和两侧的发射器发送给附近车辆；若该车辆同时能看到前方路口的红绿灯信号以及对应的红绿灯等待时长，则车辆同时将红绿灯状态及红绿灯等待时长通过光信号传递给附近车辆；
[0014]S3：每一辆车在接收到附近车辆发送来的光信号后，将其解码获取信息，并同时将从前方车辆传来的光信号信息直接传递给后方车辆；
[0015]S4：每一车辆系统或者与车辆通信的云端系统，根据通过光通信接收到的同一道路上所有车辆的信息，估算自身车辆在前方左转时需要等待的时间T1、直行时需要等待的时间T2和右转时需要等待的时间T3；
[0016]系统同时估算车辆在前方左转后前往目的地时的最优导航路线对应的行驶时长t1,在前方采取直线后前往目的地时的最优导航路线对应的行驶时长t2，在前方采取右转后前往目的地时的最优导航路线对应的行驶时长t3；并计算：
[0017]Ttot1=T1+t1;
[0018]Ttot2=T2+t2;
[0019]Ttot3=T3+t3;
[0020]计算其中的最小值Ttoti，i=1或2或3，并将Ttoti对应的行进方向作为后续行进的导航方向，并将实时变更的导航信息实时发送给附近车辆。
[0021]在一些实施例中，其中S3还包括：
[0022]每一车辆在接收到所有附近车辆发送来的光信号后，将其解码，并将对应的附近车辆的每辆车的位置以及前方行驶方向标记在同一张地图上供驾驶者参考。
[0023]在一些实施例中，VLC单元中：
[0024]位于车辆前方的发射器集成于车辆的前灯，位于车辆前方的接收器集成于车辆的前摄像头；
[0025]位于车辆后方的发射器集成于车辆的尾灯，位于车辆后方的接收器集成于车辆的后摄像头。
[0026]在一些实施例中，VLC单元中：
[0027]位于车辆侧方的发射器集成于车辆的转向灯或额外增设的侧灯；
[0028]位于车辆侧方的接收器集成于车辆的侧向摄像头。
[0029]在一些实施例中，当位于车辆侧方的发射器集成于车辆的转向灯时，转向灯传递光信号时，采用与表示车辆转向或变道时转向灯闪烁频率不同的频率来传递光信号。
[0030]在一些实施例中，Ti，i=1、2、3，的估算方法如下：
[0031]a.若此时为绿灯，则分以下两种情况：
[0032]1）若Tgreen
‑
Ni
×ꢀ
Ticrossg＞0，则等待时间Ti=Ni
×ꢀ
Ticrossg；
[0033]其中Tgreen为绿灯剩余时长；Ni为前方车辆中朝i方向行进的车辆数量；Ticrossg为持续绿灯情况下单个车辆朝i行进方向上经过路口所需要的时间；
[0034]2）若Tgreen
‑
Ni
×ꢀ
Ticrossg＜0，则等待时间为：
[0035]Ti=（Ni
‑
Tgreen/Ticrossg)
×
Ticrossr+Tredtot；
[0036]其中Tgreen为绿灯剩余时长；Tredtot为红灯总时长；Ni为前方车辆中朝i方向行进的车辆数量；Ticrossg为持续绿灯情况下单个车辆朝i行进方向上经过路口所需要的时间；Ticrossr为红灯变绿灯后单个车辆从路口起步朝方向i驶过路口所需要的时间；
[0037]b.若此时为红灯，则：
[0038]Ti=Ni
×
Ticrossr+Tred；
[0039]Ni为前方车辆中朝i方向行进的车辆数量；Ticrossr为红灯变绿灯后单个车辆从路口起步朝方向i驶过路口所需要的时间；Tred为当前剩余的红灯时长。
[0040]在一些实施例中，其中Ticrossg=Li/vig,其中Li为朝方向i行进时的路口行驶轨迹长度，vig为车辆在绿灯常亮情况下朝方向i行进时的路口平均速度。
[0041]在一些实施例中，Ticrossr=Li/vir,其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的车辆通信和导航方法，其特征在于，包括步骤：S1：为每辆车配备VLC单元，其中VLC单元包括位于车辆前方和两侧的接收器，和位于车辆后方和两侧的发射器；S2：每辆车将自身车辆ID、车辆位置、车辆速度以及在前方路口的行进方向实时编码为可由VLC单元发送的数据格式，并实时通过车辆后方和两侧的发射器发送给附近车辆；若该车辆同时能看到前方路口的红绿灯信号以及对应的红绿灯等待时长，则车辆同时将红绿灯状态及红绿灯等待时长通过光信号传递给附近车辆；S3：每一辆车在接收到附近车辆发送来的光信号后，将其解码获取信息，并同时将从前方车辆传来的光信号信息直接传递给后方车辆；S4：每一车辆系统或者与车辆通信的云端系统，根据通过光通信接收到的同一道路上所有车辆的信息，估算自身车辆在前方左转时需要等待的时间T1、直行时需要等待的时间T2和右转时需要等待的时间T3；系统同时估算车辆在前方左转后前往目的地时的最优导航路线对应的行驶时长t1,在前方采取直线后前往目的地时的最优导航路线对应的行驶时长t2，在前方采取右转后前往目的地时的最优导航路线对应的行驶时长t3；并计算：Ttot1=T1+t1;Ttot2=T2+t2;Ttot3=T3+t3;计算其中的最小值Ttoti，i=1或2或3，并将Ttoti对应的行进方向作为后续行进的导航方向，并将实时变更的导航信息实时发送给附近车辆。2.根据权利要求1所述基于可见光通信的车辆通信和导航方法，其特征在于，其中S3还包括：每一车辆在接收到所有附近车辆发送来的光信号后，将其解码，并将对应的附近车辆的每辆车的位置以及前方行驶方向标记在同一张地图上供驾驶者参考。3.根据权利要求1所述基于可见光通信的车辆通信和导航方法，其特征在于，VLC单元中：位于车辆前方的发射器集成于车辆的前灯，位于车辆前方的接收器集成于车辆的前摄像头；位于车辆后方的发射器集成于车辆的尾灯，位于车辆后方的接收器集成于车辆的后摄像头。4.根据权利要求1所述基于可见光通信的车辆通信和导航方法，其特征在于，VLC单元中：位于车辆侧方的发射器集成于车辆的转向灯或额外增设的侧灯；位于车辆侧方的接收器集成于车辆的侧向摄像头。5.根据权利要求4所述基于可见光通信的车辆通信和导航方法，其特征在于，当位于车辆侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君，李静林，邹思思，李永，
申请(专利权)人：新唐信通北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：