基于可见光通信的车联网系统研究进展

莫秋燕 吴家隐 欧满琳 杨永亮

【摘 要】可见光通信是基于无线通信技术，既能通信又能照明的一种通信方式。由于可见光无电磁辐射，不伤害人体，发射功率高等优点，可见光通信成了近年来研究的热点。可见光通信的应用场景很多，其中包括智能交通系统，车联网通信系统是智能交通系统中的关键部分。本论文综述了可见光通信技术概述，可见光通信车联网系统原理分析，以及可见光通信车联网系统关键技术。

【关键词】可见光通信；车联网；系统

一、可见光通信技术概述

可见光通信（Visual Light Communication，VLC）是基于白色发光二极管LED环保照明光源的一种新兴的无线通信技术，照明和通信二者兼顾，除此之外，还具有对人体无害、发射功率无限制等优势，可见光通信具有广阔的应用场景，是近年来研究的热点。

（一）可见光通信原理

由于LED器件具有易调制、切换速度快等特点，可见光通信技术是在发送端利用LED器件调制，利用改变LED发光光源的发光强度，将要传输的电信号加载到光载波上，发射到空气中继续传输，接收端利用光电检测器件将光载波信号转换为电信号，最后经过解调器将电信号恢复出最原始的数据。

（二）可见光通信技术的特点

与射频无线通信相比，因为射频发射出的频率很高，有辐射，对人体有害，且在一些特定医院、飞机等应用场景是无法使用射频通信的。可见光通信没有射频无线通信的高频辐射，不会伤害人体，且只要有光就能通信，应用场景不受限制。与红外无线通信相比，红外线发射对人眼有害，红外线发射功率有限，发射距离短，传输速率低。所以与其他无线通信相比，可见光通信具有以下特点：（1）可见光通信无电磁辐射；（2）可见光通信经调制后发射功率高；（3）只要有光就可以进行通信，不存在通信盲区，应用场景广泛；（4）不需要无线电频谱认证。故可见光通信技术具有很大的发展前景，受到了广泛的关注和大量的研究[1-4]。

二、可见光通信车联网系统原理分析

可见光通信具有广泛的应用场景，其中应用在智能交通系统是研究的热点之一，车联网通信系统是智能交通系统中的关键部分，下面分析可見光通信车联网系统的原理。

（一）基于可见光通信的货车系统

设置单片机作为控制器，与车灯相连接，设计可见光通信电路模块，使单片机能够将传感器所采集到的数据调制成可见光驱动电路信号，再通过可见光驱动电路驱动车灯，发出携带有传感器数据、车牌号的可见光信号。在传感器组中设计有可以获得车辆数据的传感器，传感器与单片机相连接，传感器所采集的数据被单片机所采集。

（二）基于可见光通信的检测系统

设置有可见光通信接收天线，可以接收来自于车辆的可见光信号，并将该可见光信号转化成电信号并解调制，从而得到该车辆的数据及车牌号。查询该车牌号对应车辆的信息，将该信息与车辆的信息相对比，如果车辆的信息与该信息不符，则发出告警信息。例如可用重量传感器采集货车的重量，如果货车的重量大于荷载，则发出告警信息。此外，将货车的重量与下一路段的路面承载重量对比，如果货车的重量大于路面承载重量，也发出告警信息。通过可见光通信信号传输货车重量信息，检测成本低，可以在多个路口、桥梁使用，甚至不需要执法人员在现场，实现全天候的检测。货车也不需要停下，不影响道路交通。

三、可见光通信车联网系统关键技术

（一）信号源定位及追踪

为了获得经LED灯调制后信号，接收端采用高速摄像机拍摄图像，以图像的形式接收。在不影响道路交通的前提下，车辆在移动，若需要拍摄连续图像，信号源的定位于追踪方法是关键。

（二）长距离传输

为了保证交通道路的顺畅，车辆一直在移动，故信号源和接收端都在不断地相对运动，使接收端对信号源的跟踪和定位较困难，容易出现数据丢包、无线信道变化等问题，使系统欲实现长距离传输存在一定的问题。

四、小结

由于可见光通信是无线通信，容易受到干扰，再有车辆信息安全，信号源的定位和跟踪技术，长距离传输等是可见光通信车联网系统需解决的关键问题。随着智能设备，传感技术、可见光通信技术的发展，各种技术相互配合，组成智能的交通体系，给人类的生活带来更多便利，相信可见光通信车联网系统将逐步得到广泛的应用。

【参考文献】

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[3]Douseki T. A ba tte ry less o ptical-wireless system with white-LED illumination[ A] . 15th IEEE Internatio nal Sympo sium o n Pe rsonal， I ndoo r and Mobile Radio Communicatio ns[ C] . 2004. 2 529-2 533.

[4]Hiraku Okada，Takuya Ishizaki，Takaya Yamazato，et al. Erasure coding for road-to-vehicle visible light communication systems[C]. IEEE Consumer

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