[發明專利]一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法

有效

• 申請號: 202110542122.3
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113260084B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 余帥;相天麒;辜寂;王一鑫;阮慧源;于渤洋;敖敏;張欣;高月紅
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W76/10
• 分類號: H04W76/10;H04W76/14;H04W64/00;H04W16/28;H04W4/40;H04W4/06
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 易卜

1.一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法，其特征在于，具體步驟如下：首先，目標車輛在sub-6G頻段以廣播方式發送車輛信息，發射車輛在同頻段接收并保存；當發射車輛需要與目標車輛進行通信交互時，取出目標車輛的車輛信息傳輸給中央處理器，中央處理器利用深度學習算法，根據車輛信息中的車輛標識符識別出目標車輛；同時，根據車輛信息中的天線位置，判斷發射車輛和目標車輛天線之間是否有其它物體遮擋；當沒有遮擋物時，根據發射車輛和目標車輛天線的相對角度，發射車輛從所有方向的波束中選出最佳通信波束；

所述的目標車輛以及目標車輛的車頭和車尾的識別過程為：

首先、利用faster rcnn、yolo算法識別出周圍車輛，確定車輛檢測框，并使用OCR軟件識別出周圍車輛的車輛標識符；

然后、將識別的車輛標識符與從存儲器獲取的車輛信息中的車輛標識符進行比對，確定目標車輛；

最后、根據目標車輛在車頭和車尾處的車輛標識符，分別識別出目標車輛的車頭和車尾，確定車頭檢測框和車尾檢測框；

所述的沒有遮擋物時，計算最佳通信波束的過程為：

首先、根據天線位置確定目標車輛的天線在物理圖像坐標系中的位置P：

(1)如果天線位于車頭，則P為車頭檢測框中心點；

(2)如果天線位于車中部，則P為車輛檢測框中心點；

(3)如果天線位于車尾，則P為車尾檢測框中心點；

然后、根據目標車輛的天線位置P，計算目標車輛的天線相對于發射車輛天線在水平面上的相對角度θ；

計算公式為:θ＝arctan(f/x)；(x,y)表示位置P的坐標，f為攝像機的焦距，攝像機設置于發射車輛且與發射車輛天線位置近似重合；

最后、中央處理器將相對角度θ傳輸給毫米波通信模塊，毫米波通信模塊從所有方向的波束中選出一個角度與θ最接近的波束，作為最佳通信波束；

選擇最佳通信波束的公式為：

θ_i為第i個波束的方向角度；

當有遮擋物時，發射車輛識別周圍環境中的所有凸狀反射面，并針對每一個凸狀反射面選出一個最佳波束，構成候選波束集；接著，發射車輛使用候選波束集中的波束進行掃描，根據目標車輛反饋的信噪比，選出最佳通信波束；最后，發射車輛使用最佳通信波束，在毫米波頻段實現與目標車輛的數據傳輸。

2.如權利要求1所述的一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法，其特征在于，所述的車輛信息包括車輛標識符和天線位置，天線位于車頭、車中部和車尾三處之一；且發射車輛自帶中央處理器和毫米波通信模塊。

3.如權利要求1所述的一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法，其特征在于，所述的有遮擋物時，計算最佳通信波束的過程為：

首先，中央處理器采用深度學習算法識別出發射車輛周圍環境中的所有凸狀反射面，并檢測出每個凸狀反射面在物理圖像坐標系中的位置，組成位置集合{P₁,P₂,...,P_n}；

然后，計算各凸狀反射面相對于發射車輛天線的相對角度，組成相對角度集合{α₁,α₂,...,α_n}，并傳輸給毫米波通信模塊；

針對每個相對角度α_i，毫米波通信模塊從所有方向的波束中選出一個角度與當前α_i最接近的波束，作為最佳波束，并將最佳波束的ID保存在存儲器中；

最后，毫米波通信模塊依次選擇各最佳波束的ID對應的波束發送探測消息，目標車輛接收并反饋各波束對應的信道狀態信息，從所有的信道狀態信息中選擇使接收信號信噪比最大的波束作為最終的最佳通信波束。

4.如權利要求3所述的一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法，其特征在于，所述的凸狀反射面包括路邊拐角處凸面鏡、車輛輪廓和其它凸狀金屬表面。