[發明專利]一種基于逆反射裝置通信的車聯網數據通信網絡及方法

有效

• 申請號: 202010234098.2
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111431597B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 許辰人;馮立磊;沈國斌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04Q11/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

本發明涉及一種基于逆反射通信的車聯網數據通信網絡及方法，所述網絡包括設置在交通工具上的讀寫裝置和設置在交通工具和/或基礎設施上被動通信的逆反射裝置，至少一個讀寫裝置通過發送至少兩種不同頻率的第一光信號和第二光信號與至少一個逆反射裝置建立光通信鏈路，第一光信號是以持續發送的方式監測讀寫裝置通信范圍內的至少一個逆反射裝置的任何持續進行的通信會話以減少異步上行通信鏈路沖突概率，第二光信號是在讀寫裝置停止發送第一光信號而進入用于發現逆反射裝置以避免同步上行通信鏈路沖突的第一狀態和/或用于查詢逆反射裝置以避免異步上行通信鏈路沖突的第二狀態后由讀寫裝置發送至逆反射裝置。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種適用于車聯網的數據通信網絡及方法，尤其涉及一種基于逆反射通信的車聯網數據通信網絡及方法。

背景技術

可見光通信技術(Visible Light Communication，VLC)是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方式。可見光通信技術相比Wi-Fi、藍牙、蜂窩網絡等基于無線電信號的通信技術來說，具有信號干擾少、防竊聽、可用帶寬大等天然的優勢。最常見的可見光通信技術基于發光二極管(Light Emitting Diode,LED)的快速開關調制作為信號源的基本單元，通過配備在室內外的大型顯示屏、照明設備、信號燈和汽車前尾燈來增加信號源的強度和多樣性，最后利用光電二極管等光電轉換器件接收和解調光信號中承載的信息。基于以上特性和工作原理，可見光通信在基于物聯網技術的應用中可以發揮重大作用，尤其是在自動駕駛中的車燈和基礎設施(路障，路牌等)之間、室內頂燈和物聯網設備之間等場景的雙向通信。

例如，公開號為CN109450536A的中國專利文獻公開了一種基于可見光通信的車輛物聯網系統及通信方法，其中，所提供的系統包括：車載可見光通信節點，用于采集車輛信息，并與車載可見光通信節點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點構建可見光通信鏈路，并生成由可見光通信鏈路所組成的車簇的車簇信息；路邊基礎設施，用于接收覆蓋范圍內的車載可見光通信節點發送的車輛信息和車簇信息，并將車輛信息和車簇信息發送至局部控制節點；局部控制節點，用于接收路邊基礎設施發送的路邊基礎設施覆蓋范圍內的車輛信息和車簇信息，并根據車輛信息和車簇信息，計算獲得區域內道路狀況信息。該發明提供的系統，降低了車輛物聯網中通信鏈路之間的沖突和干擾。該專利利用可見光通信以直射徑為主且易被隔離的特點來降低不同通信鏈路之間的沖突和干擾，具體實施方式是通過透鏡和接收機陣列之間的定向通信來實現的。然而，要在上述車聯網應用場景下實現實用的可見光通信主要有兩個問題。第一，通用LED的發光角度范圍和光電轉換器件對光敏感的角度范圍都是有限的，這也就要求兩個設備需要完全對準才能實現雙向通信。第二，從設計理念，經濟成本和運行維護的角度來說，期望物聯網設備是小型化，低功耗甚至是無源的。基于LED的通信發射能耗通常在幾百毫瓦，而通常物聯網設備大小的太陽能電池能轉換的有效電能僅在幾百微瓦，因此使用透鏡和接收機陣列來實現可見光通信，不僅需要功率更大的電源供電，還需要高昂的成本來實現道路基礎設施的布局改造。此外，透鏡的使用能夠將光束對準，從而實現了雙向通信需要兩個設備完全對準的客觀要求，而且這種高度的對準定向特性使得兩個設備之間的通信鏈路很容易被隔離，從而為避免鄰近的設備相互干擾，提供了客觀條件。但是這種敏感的被隔離特性也對其設備的移動性(Mobility)和一對多通信的可擴展性(Scalability)提出了嚴峻的挑戰，尤其是在車輛與固定的基礎設施之間的通信，極易被周圍環境干擾，無法及時有效地實現通信。