基于汽車應用程序圖像傳感器的可見光通信系統

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基于汽車應用程序圖像傳感器的可見光通信系統

介紹基于汽車應用程序中圖像傳感器的可見光通信系統，尤其V2I-VLC和V2V-VLC。在改善汽車安全方面，之前的研究已經記錄V2I和V2V使用無線電技術通信的有效性。將基于圖像傳感器的VLC在識別獨有特征方面與基于無線電技術的VLC進行比較。VLC系統的兩個主要優點是其線性特性以及圖像傳感器，圖像傳感器不僅提供VLC功能，而且可通過圖像和視頻處理（包括運動目標檢測、跟蹤和測距）成為車輛潛在安全應用的主要工具。提出兩個基于圖像傳感器的V2IVLC和V2V-VLC系統項目。在V2I-VLC項目中，發射機使用LED陣列（假定為LED交通信號燈），接收器使用高幀速率的CMOS圖像傳感器相機。通過現場試驗確認，該系統實時傳輸音頻信號速率為32kb/s。在V2VVLC項目中，引入一個新開發的CMOS圖像傳感器。該傳感器能接收高速光信號并通過V2V交互現場試驗證明其有效性。根據該傳感器高速信號接收能力，其數據傳輸速率可達10Mb/s，且能夠在接收圖像（320×240，顏色）的同時接收各種車輛內部數據，如車輛ID和速度。介紹了V2I-VLC 和V2V-VLC交通安全網絡環境（圖1），包括LED交通信號燈、LED前照燈、LED制動燈。

V2I-VLC和V2V-VLC系統因VLC能夠適應各種應用程序的要求而具有優勢。但該系統有一定的局限性，即VLC網絡局限于LOS地區，不能透過車輛或其它不透明的障礙物進行信號傳輸,而無線電系統可以滿足信號傳輸要求。因此，研究VLC和無線電技術的復合技術很重要，取決于使用的應用程序。VLC技術可能無法保障鏈接質量。如果兩種鏈接類型都可用，則鏈接質量將得到很大改善，對安全應用程序很有益處。

未來需要繼續研究的工作是將VLC和無線電技術相結合，提高V2I和V2V鏈接的可靠性。

Takaya Yamazato et al. IEEE Communications Magazine. July 2014.

編譯：趙喚