本发明专利技术公开了一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，可见光通信系统以基于市场加权灯束模型的汽车前照灯作为两个发射器，以光电探测器作为两个接收器，计算行人位置对应光电探测器的接收光功率，分析两车之间行人干扰对于可见光通信接收光功率的影响，考虑行人干扰对可见光同通信系统链路的影响，提出了一种改进的最大比合并方式，与一般的合并方式进行对比分析，求出了行人所处位置对应可见光通信系统的信噪比和误码率，本发明专利技术改善了行人干扰下可见光通信系统的信噪比性能，为干扰模型存在的车间可见光通信提供了理论依据和实验指导。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，属于可见光通信领域。
技术介绍
1、可见光通信作为下一代通信的关键技术，可应用于城市交通体系中的汽车照明，利用汽车前照灯发光，通过可见光波段的光源作为信息的载体，无需有线信道作为传输介质，是一种在空气中直接传输光信号的通信方式。
2、车间可见光通信系统应用于城市交通体系中的汽车照明时，由于行人交通是城市交通体系中非常重要的一部分，因此行人干扰对车间可见光通信系统的影响不可忽视。
3、并且，由于车与车之间可见光通信的实验设备较为昂贵，所以对于车与车之间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实现的。但是现有的研究中并没有考虑室外可见光通信所存在的障碍干扰，也没有建立障碍干扰可见光通信系统模型，使得车与车之间可见光通信方案的验证以及性能的测试不可靠。
4、因此，如何对行人干扰车间两输入两输出可见光通信系统进行建模，以及如何减少行人干扰对可见光通信系统的影响，是车与车之间可见光通信技术进一步发展的重要研究。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，通过研究可见光通信链路，建立行人干扰下车间两输入两输出可见光通信的实际模型，能够改善障碍干扰存在时车间两输入两输出可见光通信系统性能，为以后的技术研究提供了可靠的理论依据和实验指导。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：</p>3、一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，采用两个市场加权灯束模型的前照灯作为发射器，两个光电探测器作为接收器，引入了行人干扰下可见光通信模型和解决此行人干扰所提出的改进合并方式，基于真实的交通环境特征进行模型的建立，从而使系统模型实验数据更加真实；具体包括以下步骤：
4、步骤1：汽车前照灯模型的建立；
5、步骤2：行人干扰下视距链路分析；
6、步骤3：行人干扰下非视距链路分析；
7、步骤4：系统噪声分析；
8、步骤5：合并方式分析。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤1汽车前照灯光照强度分布是根据市场加权前照灯束模型得到的，光照强度表达式为：
10、it(α，β)(1)
11、其中，α和β为汽车前照灯出射光线方向与汽车前照灯灯轴方向的水平夹角和垂直夹角；
12、汽车前照灯出射光线在任意被照射点表面的照度为：
13、
14、其中，φ为光通量；s为路面相对应的反射面积；ω为光线立体角；r为光线出射点与被照射点的直线距离；θ为汽车前照灯出射光线与被照射平面法线的夹角。
15、本专利技术技术方案的进一步改进在于：行人于斑马线处沿直线移动，模型通信时汽车的前照灯一(l1)和前照灯二(l2)发射到接收汽车的光电探测器一(p1)和光电探测器二(p2)的光线为视距链路(3)；在行人干扰下，视距链路会受到遮挡干扰；
16、所述步骤2具体包括如下步骤：
17、步骤2.1：第i个前照灯到第j个光电探测器的视距链路由行人干扰所导致的受光面积ar-ij的表达式为：
18、
19、其中，表示i与j相同时的受光面积，表示i与j不同时的受光面积，且当i为1时，所建立的坐标轴以l1为坐标原点，当i为2时，所建立的坐标轴以l2为坐标原点。
20、步骤2.2：上一步骤所述受光面积的表达式分别为：
21、
22、其中，行人在坐标系上的坐标为(da,ha)，其中，r表示光电探测器的半径，hp为光电探测器的圆心到遮挡阴影的距离(过渡变量)。d表示行人侧身宽度，又称厚度。w表示行人正身宽度，又称宽度。dv表示两车之间的纵向距离。
23、
24、其中，dpd表示两个光电探测器之间的距离。
25、步骤2.3：已知ar-ij的表达式，行人干扰影响下通过视距链路接收的光功率为：
26、
27、其中，为视距链路下第i个前照灯照射到第j个光电探测器产生的功率；ar-ij为第i个前照灯到第j个光电探测器的视距链路所导致的受光面积；ler为前照灯的发光效能；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直线距离。
28、本专利技术技术方案的进一步改进在于：汽车的前照灯一(l1)与前照灯二(l2)发射光线经过路面反射进入接受汽车光电探测器一(p1)与光电探测器二(p2)的光线为系统模型的非视距链路(4)，将光束路面反射模式视为朗伯模式，行人于斑马线处沿直线移动，行人干扰会影响到非视距链路；
29、所述步骤3具体包括如下步骤：
30、步骤3.1：非视距链路光束在路面反射模式被认为是朗伯轮廓，假设朗伯指数m＝1，反射辐射强度为：
31、
32、其中，ρ为漫反射率，φ是散射光的极角；
33、步骤3.2：行人遮挡可见光通信系统时，行人遮挡角度γ表达式为：
34、
35、其中，行人遮挡临界光与前照灯灯轴方向的夹角和行人在坐标系上的坐标为(da,ha)。d表示行人侧身宽度，又称厚度；w表示行人正身宽度，又称宽度。dv表示两车之间的纵向距离。
36、步骤3.3：行人干扰下的可见光通信系统非视距链路接收光功率为：
37、
38、其中，为遮挡角度为γ的第i个前照灯发出光线经非视距链路到达第j个光电探测器的发光强度；此时当i为1时，所建立的坐标轴以l1为坐标原点，当i为2时，所建立的坐标轴以l2为坐标原点；ar和h分别为光电探测器的受光面积和距离地面的高度；dij为第i个前照灯发射光线到第j个光电探测器的非视距链路路面反射点a和光电探测器的垂直投影之间的直接路径；θ为路面法线与入射光线的夹角，ρ为路面漫反射率，φij为第i个前照灯发射光线到第j个光电探测器的非视距链路路面法线与路面反射光线夹角，ψij为第i个前照灯发射光线到第j个光电探测器的非视距链路的反射光线与光电探测器平面法线的夹角，ds为入射光线反射到路面的面积，dt为前照灯到反射点a的最短距离；
39、步骤3.4：行人干扰下第i个前照灯发射光线到第j个光电探测器的非视距链路接受光功率表示为：
40、
41、其中，s为非视距链路在路面上的反射区域，反射点a处于反射区域s内。
42、本专利技术技术方案的进一步改进在于：本模型用于白天车与车之间两输入两输出可见光通信系统性能的分析，因此环境光会对信号的传输造成较大的影响；在有环境光的条件下，散粒噪声、码间干扰噪声以及加性高斯白噪声表示的热噪声会对信号的传输造成较大的影响；
43、所述步骤4包括以下步骤：
44、步骤4.1：散粒噪声对本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：采用两个市场加权灯束模型的前照灯作为发射器，两个光电探测器作为接收器，引入了行人干扰下可见光通信模型和解决此行人干扰所提出的改进合并方式，基于真实的交通环境特征进行模型的建立，从而使系统模型实验数据更加真实；具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：行人于斑马线处沿直线移动，模型通信时汽车的前照灯一(L1)和前照灯二(L2)发射到接收汽车的光电探测器一(P1)和光电探测器二(P2)的光线为视距链路(3)；在行人干扰下，视距链路会受到遮挡干扰；
4.根据权利要求1所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：汽车的前照灯一(L1)与前照灯二(L2)发射光线经过路面反射进入接收汽车的光电探测器一(P1)与光电探测器二(P2)的光线为系统模型的非视距链路(4)，将光束路面反射模式视为朗伯模式，行人于斑马线处沿直线移动，行人干扰会影响到非视距链路；
5.根据权利要求1所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：本模型用于白天车与车之间两输入两输出可见光通信系统性能的分析，因此环境光会对信号的传输造成较大的影响；在有环境光的条件下，散粒噪声、码间干扰噪声以及加性高斯白噪声表示的热噪声会对信号的传输造成较大的影响；
6.根据权利要求3、4、5所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：
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【技术特征摘要】
1.一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：采用两个市场加权灯束模型的前照灯作为发射器，两个光电探测器作为接收器，引入了行人干扰下可见光通信模型和解决此行人干扰所提出的改进合并方式，基于真实的交通环境特征进行模型的建立，从而使系统模型实验数据更加真实；具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种行人干扰下车间两输入两输出可见光通信系统模型的构建方法，其特征在于：行人于斑马线处沿直线移动，模型通信时汽车的前照灯一(l1)和前照灯二(l2)发射到接收汽车的光电探测器一(p1)和光电探测器二(p2)的光线为视距链路(3)；在行人干扰下，视距链路会受到遮挡干扰；
4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹荣荣，翟萌发，贾宽宽，王雨萌，李琳慧，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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