CN108494483B - 一种公路光无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公路光无线通信方法，首先在公路上划定区域，然后在该区域内设置光无线通信路面单元，同时，在车辆的合适位置设置光无线通信车载单元，当车辆经过该区域时，光无线通信路面单元与光无线通信车载单元之间发生信息交互。本发明采用光无线通信技术，可以在车辆经过特定区域的时间内传输大量的信息，在具有高抗干扰能力的同时，能保持较高的传输速率，同时它可以精确定位车辆，对经过光无线通信路面单元的车辆能进行实时的信息采集。

Description

一种公路光无线通信方法
技术领域
本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种短距离无线光通信传输方法。
背景技术
光无线通信作为一种新型的无线通信技术,可以实现宽带传输，无需频谱使用许可，并且抗电磁干扰，保密性好。而光无线通信的光源也具有低功耗、长寿命、价格低廉的优点。
在光无线通信系统中，发射端采用LED作为光源，接收端采用光探测器(PD)进行接收。但是光无线通信系统链路通过大气信道，受天气影响较大，同时光无线通信有着穿透性弱，无法穿透非透明物体的缺点，因而应用不如微波通信广泛。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种可用于公路通信和公路目标定位的公路场景下的光无线通信方法，光无线通信技术，可以在车辆经过特定区域的时间内传输大量的信息，在具有高抗干扰能力的同时，能保持较高的传输速率，同时它可以精确定位车辆，对经过光无线通信路面单元的车辆能进行实时的信息采集。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种公路光无线通信方法，其具体步骤为，首先在公路上划定区域，然后在该区域内设置光无线通信路面单元，同时，在车辆的合适位置设置光无线通信车载单元，当车辆经过该区域时，光无线通信路面单元与光无线通信车载单元之间发生信息交互。
对各路段进行划分后，设置光通信区域。区域内设置光无线通信路面单元，所述光无线通信路面单元分为三层，三层从下到上依次叠放，由上往下分别为透明上保护层、光收发器阵列层和下保护层，所述透明上保护层由透明抗压材料组成。
所述光收发器阵列层包括至少一个光发射模块和/或光接收模块、信号处理子系统，所述光发射模块和/或光接收模块与信号处理子系统相连，所述信号处理子系统通过网关与外部网络相连。
所述光无线通信车载单元包括至少一个光发射模块和/或光接收模块、信号处理子系统，所述光发射模块和/或光接收模块与信号处理子系统相连，所述信号处理子系统通过网关与车载网络相连。
一套系统可包含多个光发射模块和光接收模块，一个光发射模块可与多个光接收模块通信；多个光发射模块也可与一个光接收模块通信。
所述信号处理子系统接收从数字信号线传来的信息，将信号调制并搬移到合适的频带上，传递到光发射模块；同时也接收从光接收模块传来的信号，解调并搬移到基带，然后将信息通过数字信号线传递至网关。
所述光收发器阵列层和光无线通信车载单元中的光发射模块主要包含数字信号接收单元和光调制单元，所述数字信号接收单元接收从信号处理子系统发送的数字信号，进行滤波和放大等，发送到光调制单元中，所述光调制单元将接收的信号叠加到LED灯的驱动电流信号上，驱动LED灯发光，从而将信号调制到光上进行传输；所述光收发器阵列层和光无线通信车载单元中的光接收模块包含接收光学系统、接收电路、数字信号发送单元。PD(光探测器)接收LED灯发出的光信号，将其转换成电信号，传递给光接收模块的接收电路进行滤波和放大处理，并通过数字信号发送单元传输给信号处理子系统。
所述光无线通信车载单元通常设置在车辆底座处。
有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：
1、与传统的微波通信相比，本发明的方法可以在公路场景下提供更高的通信速率，更强的保密性以及更低的通信延迟。
2、本发明可以实现车辆的精确定位，对经过光无线通信路面单元的车辆进行实时的信息采集。
3、在无人驾驶的场景下，可实现各路段的交通系统与各个车辆的即时信息交互，从而对交通状况进行一个更有效的控制。
4、系统发射端可以耦合在地面的照明系统中，既节省成本，也便于大规模应用。
5、由于同时经过发射端的车流量有上限，不会出现因同一时间用户过多而产生的网络拥塞的状况，在应对突发状况时，表现要优于微波通信。
6、整个系统的复杂度较低，发射模块和接收模块都十分容易实现。
附图说明
图1为光无线通信路面单元结构示意图；
图2为光收发器阵列层结构示意图；
图3为光无线通信车载单元结构示意图；
图4为光收发器阵列层和光无线通信车载单元的信息交互示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明提供一种公路光无线通信方法，其具体步骤为，首先在公路的路面上划定区域，设置光通信区域，然后在该区域内设置光无线通信路面单元，同时，在车辆的底座位置设置光无线通信车载单元，当车辆经过该区域时，光无线通信路面单元与光无线通信车载单元之间发生信息交互。
如图1所示，光无线通信路面单元分为三层，三层从下到上依次叠放，由上往下分别为透明上保护层、光收发器阵列层和下保护层，所述透明上保护层由透明抗压材料组成。
如图2所示，光收发器阵列层结构上采用基于无线接入点的光通信系统，光收发器阵列层包括N个地面光发射模块、M个地面光接收模块和信号处理子系统，所述N个地面光发射模块和M个地面光接收模块分别记为地面光发射模块1、地面光发射模块2……地面光发射模块N和地面光接收模块1、地面光接收模块2……地面光接收模块M，地面光发射模块和地面光接收模块均与信号处理子系统相连，所述信号处理子系统通过网关与外部网络相连。
如图3所示，光无线通信车载单元包括P个车载光发射模块、Q个车载光接收模块和信号处理子系统，所述车载光发射模块和车载光接收模块均与信号处理子系统相连，所述信号处理子系统通过网关与车载网络相连。
如图4所示，在光收发器阵列层中，信号处理子系统与网关之间由网线连接，通过网关连接至外部网络，而信号处理子系统通过光纤与一个或多个地面光发射模块连接，地面光发射模块与一个或多个LED灯连接，与光无线通信车载单元中的车载光接收模块进行光通信。光收发器阵列层中的地面光接收模块与地面光发射模块并行布置在一起，作为光信号的路面接收端；光无线通信车载单元结构与光收发器阵列层结构相同，在光无线通信车载单元结构中，信号处理子系统通过网关与车载网络相连。
所述光收发器阵列层中的信号处理子系统接收从数字信号线传来的信息，将信号调制并搬移到合适的频带上，传递到地面光发射模块；同时也接收从地面光接收模块传来的信号，解调并搬移到基带，然后将信息通过数字信号线传递至网关。
所述光无线通信车载单元中的信号处理子系统接收从数字信号线传来的信息，将信号调制并搬移到合适的频带上，传递到车载光发射模块；同时也接收从车载光接收模块传来的信号，解调并搬移到基带，然后将信息通过数字信号线传递至网关。
地面光发射模块和车载光发射模块均主要包含数字信号接收单元和光调制单元，所述数字信号接收单元接收从信号处理子系统发送的数字信号，进行滤波和放大等，发送到光调制单元中，所述光调制单元将接收的信号叠加到LED灯的驱动电流信号上，驱动LED灯发光，从而将信号调制到光上进行传输；地面光接收模块和车载光接收模块均包含接收光学系统、接收电路、数字信号发送单元。PD(光探测器)接收LED灯发出的光信号，将其转换成电信号，传递给光接收模块的接收电路进行滤波和放大处理等，并通过数字信号发送单元传输给信号处理子系统，数字信号发送单元实现了模拟信号到数字信号的转换。
如图4所示，光无线通信车载单元结构与光收发器阵列层结构相同，要求双方的光发射模块与光接收模块之间具有较好的光传播直达路径。当车辆经过该区域时，路面单元与车载单元便可进行信息的交互。

Claims (4)

1.一种公路光无线通信方法，其特征在于：其具体步骤为，首先在公路上划定区域，然后在该区域内的路面下设置光无线通信路面单元，同时，在车辆的底座位置设置光无线通信车载单元，当车辆经过该区域时，光无线通信路面单元与光无线通信车载单元之间发生信息交互；
所述光无线通信路面单元分为三层，由上往下分别为透明上保护层、光收发器阵列层和下保护层，所述光收发器阵列层包括至少一个光发射模块和/或光接收模块、信号处理子系统，所述光发射模块和/或光接收模块与信号处理子系统相连，所述信号处理子系统通过网关与外部网络相连，所述光无线通信车载单元包括至少一个光发射模块和/或光接收模块、信号处理子系统，所述光发射模块和/或光接收模块与信号处理子系统相连，所述信号处理子系统通过网关与车载网络相连。
2.根据权利要求1所述的一种公路光无线通信方法，其特征在于：所述信号处理子系统接收从数字信号线传来的信息，将信号调制并搬移到合适的频带上，传递到光发射模块；同时也接收从光接收模块传来的信号，解调并搬移到基带，然后将信息通过数字信号线传递至网关。
3.根据权利要求1所述的一种公路光无线通信方法，其特征在于：所述光收发器阵列层和光无线通信车载单元中的光发射模块包含数字信号接收单元和光调制单元，所述数字信号接收单元接收从信号处理子系统发送的数字信号，进行滤波和放大，发送到光调制单元中，所述光调制单元将接收的信号叠加到LED灯的驱动电流信号上，驱动LED灯发光，从而将信号调制到光上进行传输。
4.根据权利要求3所述的一种公路光无线通信方法，其特征在于：所述光收发器阵列层和光无线通信车载单元中的光接收模块包含接收光学系统、接收电路、数字信号发送单元，PD(光探测器)接收LED灯发出的光信号，将其转换成电信号，传递给光接收模块的接收电路进行滤波和放大处理，并通过数字信号发送单元传输给信号处理子系统。
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