[發(fā)明專利]一種基于可見光通信的車輛物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811443020.0
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN109450536B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昭誠;陳家璇
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/116
• 分類號(hào): H04B10/116;H04L29/08
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種基于可見光通信的車輛物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

車載可見光通信節(jié)點(diǎn)、路邊基礎(chǔ)設(shè)施和局部控制節(jié)點(diǎn)；

所述車載可見光通信節(jié)點(diǎn)用于采集車輛信息，并與所述車載可見光通信節(jié)點(diǎn)所屬的車輛在同一行駛方向上的相鄰車輛上的車載可見光通信節(jié)點(diǎn)構(gòu)建可見光通信鏈路，并生成由所述可見光通信鏈路所組成的車簇的車簇信息；

所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施用于接收覆蓋范圍內(nèi)的車載可見光通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送的車輛信息和車簇信息，并將所述車輛信息和車簇信息發(fā)送至局部控制節(jié)點(diǎn)；

所述局部控制節(jié)點(diǎn)用于接收所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)送的所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍內(nèi)的車輛信息和車簇信息，并根據(jù)所述車輛信息和所述車簇信息，計(jì)算獲得區(qū)域內(nèi)道路狀況信息；

其中，所述車輛信息至少包括所述車載可見光通信節(jié)點(diǎn)所屬的車輛的速度，行駛方向和位置信息；

其中，所述車簇信息至少包括所述車簇內(nèi)的車載可見光通信節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；

所述局部控制節(jié)點(diǎn)還用于：

根據(jù)所述車輛信息和所述車簇信息，計(jì)算任一所述車簇內(nèi)每一輛車在所屬的所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍內(nèi)的預(yù)計(jì)行駛時(shí)間；

選取目前位于所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍內(nèi)的所述預(yù)計(jì)行駛時(shí)間最長的車輛，作為車輛所屬的車簇的簇首車輛；

路邊基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍通過如下方式確定：

以車簇作為車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施連接的單位；局部控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)獲取的車簇內(nèi)車輛速度、方向以及位置信息，預(yù)測車簇的運(yùn)動(dòng)軌跡；根據(jù)路邊基礎(chǔ)設(shè)施的可見光通信收發(fā)器件以及車載的可見光通信收發(fā)器件的朝向和視場角計(jì)算路邊基礎(chǔ)設(shè)施的能夠覆蓋的車輛位置以及車輛上接收端朝向；局部控制節(jié)點(diǎn)判斷預(yù)測的軌跡是否會(huì)經(jīng)過某路邊基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋范圍以及其持續(xù)時(shí)間，確定車簇是否能與該路邊基礎(chǔ)設(shè)施連接；如果能與某路邊基礎(chǔ)設(shè)施連接，選擇依次經(jīng)過其覆蓋范圍的簇內(nèi)車輛作為一組簇首依次與該基礎(chǔ)設(shè)施連接；

如果路邊基礎(chǔ)設(shè)施為發(fā)送端，車輛為接收端，定義路邊基礎(chǔ)設(shè)施上的發(fā)送端位置為x₀，朝向?yàn)閐₀，車輛的接收器視場角為Ψ，則路邊基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋范圍,包括能連接到路邊基礎(chǔ)設(shè)施的車輛的位置x和方向d分布,表示為：

其中下行可見光信道值h^d(x₀,d₀,x,d)表示為：

其中，ρ代表接收器靈敏度，m代表朗博輻射系數(shù)，A_PD為接收器光電二極管物理面積，n_r表示接收器折射率，如果車輛為發(fā)送端，路邊基礎(chǔ)設(shè)施為接收端，定義路邊基礎(chǔ)設(shè)施上接收端的位置為x₀，朝向?yàn)閐₀，接收器視場角為Ψ，則路邊基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋范圍，包括能連接到路邊基礎(chǔ)設(shè)施的車輛的位置x和方向d分布,表示為：

其中上行可見光信道值h^u(x₀,d₀,x,d)表示為：

其中，ρ代表接收器靈敏度，m代表朗博輻射系數(shù)，A_PD為接收器光電二極管物理面積，n_r表示接收器折射率；

比較預(yù)測的車簇軌跡和路邊基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋范圍，估計(jì)車簇是否會(huì)經(jīng)過某路邊基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋范圍以及車簇在其覆蓋范圍內(nèi)的停留時(shí)間；如果停留時(shí)間高于一給定的閾值，則認(rèn)為車簇與該路邊基礎(chǔ)設(shè)施連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車載可見光通信節(jié)點(diǎn)還用于：

根據(jù)相鄰車輛上的車載可見光通信節(jié)點(diǎn)的制式，選擇對應(yīng)的調(diào)制編碼方式，與所述相鄰車輛上的車載可見光通信節(jié)點(diǎn)構(gòu)建可見光通信鏈路。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車載可見光通信節(jié)點(diǎn)還用于：

通過透鏡和接收機(jī)陣列，對接收到的可見光信號(hào)進(jìn)行濾波。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述局部控制節(jié)點(diǎn)還用于：

根據(jù)所述車輛信息和所述車簇信息，計(jì)算任一所述車簇內(nèi)每一輛車在所屬的所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍內(nèi)的預(yù)計(jì)行駛路程；

選取目前位于所述路邊基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍內(nèi)的所述預(yù)計(jì)行駛路程最長的車輛，作為所述車輛所屬的車簇的簇首車輛。