【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可见光通信，尤其是一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法。
技术介绍
1、可见光通信通常使用发光二极管作为发射器，将其发射的光进行调制从而携带信息，通常使用光电探测器作为接收装置。可见光通信具有其频谱资源较广、免费使用、无电磁干扰等优点，因此被认为是车用无线通信技术的一种较有发展前景的补充技术。因此，近年来受到了众多学者的广泛关注和研究。
2、对于车用可见光通信的实际应用下的研究较难实现，所以对于车用可见光通信的方案验证以及性能测试大多是通过建立仿真模型或在实验室内进行模拟研究的。然而，目前研究者建立的车用两输入两输出可见光通信系统模型中大多考虑只天气或者湍流等自然因素对系统的影响，具有部分局限性。
技术实现思路
1、针对现有的车用两输入两输出可见光通信系统模型的不足，考虑的因素较少，本专利技术拟解决的技术问题是提供一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，使用真实数据，建立一种基于行人干扰的车用两输入两输出可见光通信系统模型，提升通信质量以及最大通信范围。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，包括以下步骤：
4、步骤1，行人干扰模型的建立；
5、步骤2，汽车前照灯光照强度模型的建立；
6、步骤3，视距链路和非视距链路接收光功率分析；
7、步骤4，系统噪声分析；
8、步骤5，系
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤1中，具体包括：
10、收集在无交通信号灯控制的路口处的行人通过的数据，一定时间间隔内到达的行人数为某一值的概率表示为：
11、
12、
13、其中，式(1)为使用泊松分布描述行人到达特性的公式，式(2)为使用负二项分布描述行人到达特性的公式，m为在一定时间间隔内到达的行人数量，p、r均为负二项分布中的参数；
14、通过统计在无信号的人行横道上汽车让步行为和人车冲突发生的频率，将人车冲突发生的概率记为paff，将发生人车冲突时的行人通行视为对车用两输入两输出可见光通信系统的干扰，因此能够得到在无信号的人行横道上行人通行对系统的干扰概率pdis为：
15、
16、其中，fdij(θ1,θ2)由下式定义：
17、
18、其中，dlength为两车纵向距离，ycrowd为行人群体所在位置与后车中线的距离，θ2-θ1为系统中受到行人动态干扰的角度，ψ是光电探测器接收的半角，随着行人群体所在位置与后车中线的距离ycorwd和两车纵向距离dlength变化，其干扰的角度也会随之变化，随之而来干扰概率也会改变。
19、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤2中，汽车前照灯出射光线在被照射点的光照照度为：
20、
21、其中，im(ξ,ζ)为统计到的市场加权灯的发光强度(cd)，ξ和ζ为汽车前照灯光线出射方向与汽车前照灯正方向的水平夹角和垂直夹角；为光通量(lm)；s为路面相对应的反射面积(m2)；ω为光线立体角(sr)；θ为汽车前照灯出射光线与被照射平面法线的夹角；d为光线出射点与被照射点的直线距离(m)。
22、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤3中，具体包括以下步骤：
23、步骤3.1，在车用两输入两输出可见光通信系统中，第j个光电探测器从系统视距链路接收到的功率如下式：
24、
25、其中，i、j＝1,2；ar为光电探测器的有效探测面积；ξij和ζij为第i个前照灯和第j个光电探测器组成的视距链路与前照灯光线出射方向的水平夹角和垂直夹角；θij为第i个前照灯和第j个光电探测器组成的视距链路与光电探测器表面法线的夹角；dij为第i个前照灯到第j个光电探测器之间的距离；ler为汽车前照灯的发光效能；
26、步骤3.2，考虑行人通行对车用两输入两输出可见光通信系统中的视距链路造成的遮挡影响，第j个光电探测器接收到的来自视距链路的功率用下式表达：
27、
28、步骤3.3，在车用两输入两输出可见光通信系统中，光电探测器从系统非视距链路接收到的功率计算过程：
29、当汽车前照灯发出的光线在路面发生反射时，反射点a的发光亮度为：
30、
31、其中，βa为入射光线在路面反射点a的投影的反向延长线和反射光线在路面上的投影的夹角；itx-a(ζa,ξa)为满足反射条件的由汽车前照灯发出光线的发光强度，数值为统计到的市场加权灯的发光强度，γa为光线入射角，即入射光线与路面法线的夹角；r(βa,tanγa)为路面的简化亮度系数；ζa和ξa为反射点a与光线出射前照灯组成的链路和前照灯光线出射方向的水平夹角和垂直夹角；htx-a为汽车前照灯距离路面的垂直高度；
32、将单一前照灯在反射点a的反射光线作为发光强度为的二次光源，路面反射点a的光照度为：
33、
34、其中，sa为反射点a的面积；
35、光电探测器从反射点a处接收的功率为：
36、
37、其中，dtx-a为反射点a到第j个光电探测器的直线距离；θa-rx为反射点a和第j个光电探测器组成的非视距链路与光电探测器表面法线方向的夹角；ler为汽车前照灯的发光效能；
38、在车用两输入两输出可见光通信系统中，不同安装位置的光电探测器接收到来自非视距链路的光功率也会不同，满足反射条件的反射区域也不止一处，因此光电探测器接收到来自非视距链路的总功率为：
39、
40、其中，ak和a′k分别是满足反射条件的不同路面区域；θak-rx1和θak′-rx2分别为满足反射条件的不同光线与pd表面法线方向的夹角；和分别为反射光线的传输距离。
41、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤4中，具体包括以下步骤：
42、步骤4.1，由背景环境中的太阳光带来的散粒噪声的计算式如下：
43、
44、其中，r为光电探测器的响应度；q为电子电荷量；b为系统带宽；ibg为接收到的背景噪声电流；i2为背景噪声的噪声带宽因子；
45、步骤4.2，由多径效应带来的码间干扰噪声计算式如下：
46、
47、步骤4.3：由电子运动带来的热噪声计算式如下：
48、
49、其中，k为玻尔兹曼常数；tk为绝对温度；g为开环电压增益；г为晶体管信道噪声因子；gm为晶体管反电导率；η为单位面积光电探测器的固定电容；i3为热噪声的晶体管信道噪声电流。
50、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤5中，具体包括以下步骤：
51、步骤5.1，根据约束条件和干扰概率对链路进行选择；
52、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤1中，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤2中，汽车前照灯出射光线在被照射点的光照照度为：
4.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤3中，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤4中，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤5中，具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤1中，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于行人干扰的车用可见光通信系统模型的设计方法，其特征在于，所述步骤2中，汽车前照灯出射光线在被照射点的光照照度为：
4....
【专利技术属性】
技术研发人员：尹荣荣，秦豪，翟萌发，贾宽宽，沈兴悦，桑军，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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