[发明专利]一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法

权利要求书

1.一种基于可见光通信的车辆物联网系统，其特征在于，包括：

车载可见光通信节点、路边基础设施和局部控制节点；

所述车载可见光通信节点用于采集车辆信息，并与所述车载可见光通信节点所属的车辆在同一行驶方向上的相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路，并生成由所述可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；

所述路边基础设施用于接收覆盖范围内的车载可见光通信节点发送的车辆信息和车簇信息，并将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；

所述局部控制节点用于接收所述路边基础设施发送的所述路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；

其中，所述车辆信息至少包括所述车载可见光通信节点所属的车辆的速度，行驶方向和位置信息；

其中，所述车簇信息至少包括所述车簇内的车载可见光通信节点的数量；

所述局部控制节点还用于：

根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算任一所述车簇内每一辆车在所属的所述路边基础设施覆盖范围内的预计行驶时间；

选取目前位于所述路边基础设施覆盖范围内的所述预计行驶时间最长的车辆，作为车辆所属的车簇的簇首车辆；

路边基础设施覆盖范围通过如下方式确定：

以车簇作为车辆与路边基础设施连接的单位；局部控制节点根据获取的车簇内车辆速度、方向以及位置信息，预测车簇的运动轨迹；根据路边基础设施的可见光通信收发器件以及车载的可见光通信收发器件的朝向和视场角计算路边基础设施的能够覆盖的车辆位置以及车辆上接收端朝向；局部控制节点判断预测的轨迹是否会经过某路边基础设施的覆盖范围以及其持续时间，确定车簇是否能与该路边基础设施连接；如果能与某路边基础设施连接，选择依次经过其覆盖范围的簇内车辆作为一组簇首依次与该基础设施连接；

如果路边基础设施为发送端，车辆为接收端，定义路边基础设施上的发送端位置为x₀，朝向为d₀，车辆的接收器视场角为Ψ，则路边基础设施的覆盖范围,包括能连接到路边基础设施的车辆的位置x和方向d分布,表示为：

其中下行可见光信道值h^d(x₀,d₀,x,d)表示为：

其中，ρ代表接收器灵敏度，m代表朗博辐射系数，A_PD为接收器光电二极管物理面积，n_r表示接收器折射率，如果车辆为发送端，路边基础设施为接收端，定义路边基础设施上接收端的位置为x₀，朝向为d₀，接收器视场角为Ψ，则路边基础设施的覆盖范围，包括能连接到路边基础设施的车辆的位置x和方向d分布,表示为：

其中上行可见光信道值h^u(x₀,d₀,x,d)表示为：

其中，ρ代表接收器灵敏度，m代表朗博辐射系数，A_PD为接收器光电二极管物理面积，n_r表示接收器折射率；

比较预测的车簇轨迹和路边基础设施的覆盖范围，估计车簇是否会经过某路边基础设施的覆盖范围以及车簇在其覆盖范围内的停留时间；如果停留时间高于一给定的阈值，则认为车簇与该路边基础设施连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载可见光通信节点还用于：

根据相邻车辆上的车载可见光通信节点的制式，选择对应的调制编码方式，与所述相邻车辆上的车载可见光通信节点构建可见光通信链路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述车载可见光通信节点还用于：

通过透镜和接收机阵列，对接收到的可见光信号进行滤波。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述局部控制节点还用于：

根据所述车辆信息和所述车簇信息，计算任一所述车簇内每一辆车在所属的所述路边基础设施覆盖范围内的预计行驶路程；

选取目前位于所述路边基础设施覆盖范围内的所述预计行驶路程最长的车辆，作为所述车辆所属的车簇的簇首车辆。