CN109450536B - 一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法，其中，所提供的系统包括：车载可见光通信节点，用于采集车辆信息，并与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，并生成由可见光通信链路所组成的车簇的车簇信息；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，并将车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点；局部控制节点，用于接收路边基础设施发送的路边基础设施覆盖范围内的车辆信息和车簇信息，并根据车辆信息和车簇信息，计算获得区域内道路状况信息；本发明提供的系统，降低了车辆物联网中通信链路之间的冲突和干扰。

Description

一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法。

背景技术

随着各种嵌入式设备在汽车以及路边基础设施上的应用推广，车辆物联网成为解决日益复杂的交通系统中道路堵塞、环境污染等问题的重要方法。通过车载传感器的数据采集，车辆之间的通信以及通过路边基础设施与各种网络连接，车辆能够获得周围车辆的运动信息，扩展驾驶员的观察范围，同时获得局部或整体的交通状况，用于指导驾驶路径的规划。另外，车内乘客也可以借助车辆物联网获取各种应用数据，减轻传统移动通信网络的传输压力。为了满足交通环境中的种种应用需求，车辆物联网在设计过程中需要考虑如下限制因素。首先，为了保证驾驶的安全，交通信息的时效性十分重要，因而，车联网设计中对于延时有严格的要求。其次，为了保护道路车辆的安全和隐私，通信的安全性同样十分重要。同时，考虑到仍在不断发展、扩大的交通系统，车联网的设计需要有较好的可扩展性。

现有技术中，车联网研究中采用射频通信技术进行车辆与其余通信节点的连接，包括专用短程通信技术，LTE和WiFi等。但是，射频通信在应用于城市环境中车辆密集场景时效率较低。一方面，由于射频信号有较强的穿透性，不同通信链路之间的冲突和干扰会随着车辆数目的增加而迅速增长，很有可能导致较长的时间延时而无法满足交通数据的传输要求。同时，由于带宽的限制，射频通信在终端数目很大时通信效率会大大降低。而射频信号较强的穿透性也带来了较高安全隐患，如易被窃听等。虽然现有技术中提出了一些数据传输策略来降低射频通信链路之间的冲突带来的影响，但往往需要较为复杂的运算和调度。

发明内容

本发明实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统及通信方法，用以解决现有技术中车联网的射频信号有较强的穿透性，不同通信链路之间的冲突和干扰会随着车辆数目的增加而迅速增长，同时射频信号较强的穿透性也存在较高安全隐患的问题。

第一方面，本发明实施例提供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。

第二方面，本发明实施例提供一种基于可见光通信的车辆物联网系统的通信方法，包括：

车载可见光通信节点通过与同一行驶方向上相邻车辆上的车载通信节点构建可见光通信链路，同时将通过可见光通信链路连接的车辆构成车簇，生成车簇信息；

将所述车载可见光通信节点采集到的车辆信息和所述车簇信息转化为可见光信息，并将所述可见光信息发送至路边基础设施；

所述路边基础设施将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点以供所述局部控制节点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。

本发明实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统，通过可见光通信链路连接邻近车辆构成车簇，利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，可以降低不同通信链路之间的冲突和干扰，同时根据车簇的运动预测与路边基础设施的覆盖特点将车簇信息和车辆信息一起发送给路边基础设施，扩展了车簇与路边基础设施的连接时长，提高了通信效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中车簇拓扑图；

图3为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中数据流示意图；

图4为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的通信方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，图1为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的结构示意图，所提供的系统包括：车载可见光通信节点11、路边基础设施12和局部控制节点13。

其中，所述车载可见光通信节点11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12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13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，同时还可以根据车簇内每一车辆的位置信息，构建车簇的拓扑信息，实现对车簇内每一辆车的位置信息和其在车簇内的相对位置信息的获取。

具体的，系统中，在道路中的每一辆车上设置有车载可见光通信节点，将与该车辆在同一行驶方向上的相邻车辆，通过可见光通信节点组成可见光通信链路，可见光通信链路将邻近车辆组成车簇，实现车簇内可见光通信节点的信息共享与局部信息处理，预测车簇的运动轨迹等动作；每一个可见光通信节点可以采集自身车辆的车辆信息，其中车辆信息至少包括车载可见光通信节点所属的车辆的速度信息，行驶方向信息和位置信息。同时，组成的车簇可以生成车簇信息在车簇内进行信息共享，车簇信息至少包括车簇内的车载可见光通信节点的数量信息。

在可见光链路生成的步骤中，车辆利用已有的车载光源，包括前照灯，转向灯和尾灯等发送可见光信号，利用前后置摄像头或安装光电二极管进行可见光信号接收，实现邻近车辆之间的可见光通信链路建立。如果两车辆之间的可见光信道值在一段预设的时间长度内，保持高于一个预设阈值，则认为两车辆之间存在可见光通信链路。由可见光通信链路连接的邻近车辆构成车簇。图2为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中车簇拓扑图，如图2所示，车簇内车辆以及用户可通过可见光通信链路实现信息共享，同时得到车簇中通信链路的拓扑结构。车簇内车辆在与邻近车辆交换信息的同时，可对于道路环境状况，车速等一车簇内车辆具有一定共通性的数据进行局部处理压缩。

车簇中车辆交换信息后，选择任一车辆或一组车辆向路边基础设施发送连接请求，并将车簇的信息，包括车辆布局以及运动状态等信息通过路边基础设施发送至局部控制节点。

本实施例中，路边基础设施指用于可见光信号发送或接受的路边固定设施，路边基础设施的覆盖范围指能够与该基础设施通过可见光通信链路连接的车辆的位置和方向分布，在一条道路上，可以设置有多个相邻的路边基础设施，以保证对道路进行整体覆盖，局部控制节点指连接相近的多个路边基础设施用于对一定区域的道路状况进行监控管理的局部控制平台。

通过此系统，通过可见光通信链路连接邻近车辆构成车簇，利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，可以降低不同通信链路之间的冲突和干扰，同时根据车簇的运动预测与路边基础设施的覆盖特点将车簇信息和车辆信息一起发送给路边基础设施，扩展了车簇与路边基础设施的连接时长，提高了通信效率。

在上述实施例的基础上，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。

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。

具体的，车载可见光通信节点可以根据不同功能的车载光源的发光特点，选择相应的调制编码方式，构建车辆之间的可见光通信链路，利用可见光通信链路干扰低的特点，实现车间并行通信，实现车簇内节点高效的信息共享与局部信息处理。

车载的不同光源本身具有不同的发光特点，前照灯光强较强，但对闪烁频率的要求较高，转向灯和尾灯光强相对较弱，但在打开时本身会有人眼可识别的闪烁效果，因而对于调制信号带来的闪烁不敏感。根据光源的发光特点选择适合的编码调制方式，以提高可见光通信链路的性能。不同的可见光链路可并行通信，以实现车簇内节点的高效信息共享与信息处理。

其中，车载可见光通信节点中设置有透镜和接收机阵列，通过透镜和接收机阵列区分来自不同方向的光束，可消除不同车道光源之间的干扰；通过车身的隔离，可消除相同车道不同车辆的光源之间的干扰。从而，不同的可见光通信链路可同时进行没有相互干扰的信号收发。

通过此系统，根据车载光源的不同发光特点选择适合的编码调制方式，提高了可见光通信链路的传输性能；利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，实现车簇内不同可见光通信链路的并行通信，提高了车簇内信息传递和处理的效率。

在上述实施例的基础上，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；选取所述路边基础设施覆盖范围内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。

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；选取所述路边基础设施覆盖范围内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。

具体的，车簇请求路边基础设施的连接过程中，可以让车簇内所有在路边基础设施覆盖范围内的车辆都向路边基础设施发送车辆信息和车簇信息，也可以选取车簇内任一辆在路边基础设施覆盖范围内的车辆作为簇首车辆，仅通过簇首车辆向路边基础设施发送车簇内的车辆信息和车簇信息。

进而，局部控制节点可以根据车簇的运动预测和路边基础设施的覆盖特点，选择一组簇首车辆与路边基础设施动态连接，其具体动作包括，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，可以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可计算路边基础设施的覆盖特点；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，确定车簇是否可与该路边基础设施连接；如果可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。

对于簇首车辆的选择，既可以选择所述路边基础设施覆盖范围内车辆行驶过程中经过路边基础设施覆盖范围最大的车辆作为簇首车辆，也可以选取所述路边基础设施覆盖范围内预计在路边基础设施覆盖范围内行驶时间最长的车辆作为簇首车辆。

考虑到可见光通信信道以直射径为主，根据可见光直射径信道大于一阈值作为确定路边基础设施覆盖范围的判定准则。

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,包括可连接到路边基础设施的车辆的位置x和方向d分布,可表示为：

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，包括可连接到路边基础设施的车辆的位置x和方向d分布,可表示为：

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，可以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可以连接。

在上述实施例的基础上，所述路边基础设施还用于：接收车簇内簇首车辆的车载可见光通信节点发送的可见光信号；其中，所述可见光信号包含所述车簇内所有车辆的车辆信息和车簇信息。

所述局部控制节点还用于：当所述簇首车辆驶离所属的所述路边基础设施覆盖范围后，重新计算获得新的簇首车辆。

具体的，如果车簇可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进行连接；当前一个簇首车辆即将或已经驶出覆盖范围时预计有多辆可与该基础设施通信的车辆处在其覆盖范围，则选择预计距驶出覆盖范围路程最长的车辆或者预计距驶出覆盖范围时间最长的车辆作为簇首车辆。

通过此系统，选择一组簇首车辆依次与某路边基础设施进行通信，相比于传统车簇只选择一个簇首车辆与路边基础设施进行通信的方法，扩展了车簇与路边基础设施的连接时长，提高了通信效率。

在上述实施例的基础上，所述系统还包括：中心控制节点，用于接收多个所述局部控制节点发送的所述车辆信息和所述车簇信息，并对所述车辆信息和所述车簇信息进行全局处理，获得道路控制信息；将所述道路控制信息发送给指定的局部控制节点，以供所述局部控制节点对范围内的路边基础设施进行控制。

具体的，系统中还包含有中心控制节点，局部控制节点将处理过的该区域相关信息发送给中心控制节点作全局处理，并接收来自中心控制节点的信息，进而分发给适合的路边基础设施以传输给对应的车簇。

所述路边基础设施指用于可见光信号发送或接受的路边固定设施，所述局部控制节点指连接相近的多个路边基础设施用于对一定区域的道路状况进行监控管理的局部控制平台，中心控制节点指连接局部控制节点用于对整个车辆物联网系统进行监控管理的控制平台。如图3所示，图3为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统中数据流示意图，其中，局部控制节点连接邻近的路边基础设施，用于服务其控制区域内的车簇并实现该区域内的信息处理；局部控制节点将处理过的该区域相关信息发送给中心控制节点作全局处理，并接收来自中心控制节点的信息，进而分发给适合的路边基础设施以传输给对应的车簇，所述局部控制节点根据计算得到的道路状况信息给所述路边基础设施发送控制信息，对所述路边基础设施进行通信规划，所述路边基础设施用于发送行驶指导和服务数据信息给覆盖范围内的车簇。

道路系统由相互分离的基本路段以及基本路段之间的交织、分流、合流路段组成。根据路段分布配置局部控制节点，例如，在基本路段按一定间隔等间隔分布局部控制节点，并在基本路段交织、分流、合流路段配置局部控制节点。局部控制节点利用有线链路连接其控制范围内的路边基础设施，用于服务其控制区域内的车簇，并实现该区域内的道路相关的信息处理。

局部控制节点作为车簇、路边基础设施与中心控制节点的衔接节点，通过路边基础设施收集其控制区域内的车簇信息以及各种应用请求，并进行局部处理；处理后的数据通过有线链路传输给中心控制节点用于整个系统的道路监控管理；中心控制节点发送全局交通信息以及局部控制节点需要的数据给局部控制节点，局部控制节点对数据进行分类，对其中需要传输给某车簇的数据，通过预测该车簇的运动轨迹及其经过各路边基础设施的时间，选择合适的路边基础设施将数据发送给相应的车簇，其中合适的路边基础设施指车簇正在或即将经过的路边基础设施。

综上所述，本发明实施例提供的系统，通过可见光通信链路连接邻近车辆构成车簇，利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，可以实现并行通信，提高了车簇内信息传递和处理的效率；根据车簇的运动预测与路边基础设施的覆盖特点，选择一组簇首车辆依次与路边基础设施进行通信，相比于传统车簇只选择一个簇首车辆与路边基础设施进行通信的方法，扩展了车簇与路边基础设施的连接时长，提高了其通信效率；局部控制节点作为车簇、路边基础设施与中心控制节点之间的衔接节点，可管理控制局部区域的车簇与路边基础设施之间的数据传输，对局部区域的数据进行处理，并且代表该区域与中心控制节点进行交互，提升了系统的可扩展性。另外，车簇与局部控制节点对局部区域数据的预处理可以降低通信链路的传输压力，提高系统的传输效率。

参考图4，图4为本发明一实施例提供的基于可见光通信的车辆物联网系统的通信方法的流程示意图，所提供的方法包括：

S401车载可见光通信节点通过与同一行驶方向上相邻车辆上的车载通信节点构建可见光通信链路，同时将通过可见光通信链路连接的车辆构成车簇，生成车簇信息；

S402将所述车载可见光通信节点采集到的车辆信息和所述车簇信息转化为可见光信息，并将所述可见光信息发送至路边基础设施；

S403所述路边基础设施将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点,以供所述局部控制节点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。

具体的，车载可见光通信节点可以获取所属车辆的车辆信息，包括车辆的行驶速度，行驶方向和车辆的位置信息，同时通过与同一行驶方向上相邻车辆上的车载通信节点构建可见光通信链路，通过可见光通信链路连接邻近车辆构成车簇，利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，可以实现并行通信。

在构建车簇后，根据车簇的运动预测与路边基础设施的覆盖特点，选取车簇内一组簇首车辆将车簇内的车辆信息和车簇信息转化为可见光信息，以可见光的形式与路边基础设施进行通信，将车辆信息和车簇信息发送至路边基础设施。

路边基础设施将接收到的车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点以供所述局部控制节点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。

所述路边基础设施接收所述局部控制节点发送的控制信息，对所述路边基础设施进行通信规划，以传输信息给所述路边基础设施覆盖范围内车簇。

所述局部控制节点连接邻近的路边基础设施，用于协作服务车簇节点并实现局部信息处理，进一步包括：局部控制节点连接相近区域的路边基础设施，规划该区域内车簇与路边基础设施之间的数据传输；车簇信息记录、更新以局部控制节点为单位，而非以单个路边基础设施为单位；局部控制节点收集该区域内的交通相关信息进行局部数据处理。

由于用于可见光通信的路边基础设施通信范围较小，因此，单个路边基础设施通信范围内的车辆变化过于频繁。每个路边基础设施单独记录其通信范围的车簇信息，更新频率过高。另外，在一段基础路段上车辆行驶状态基本稳定，如果一段路段上的基础设施独立记录车簇信息，会收集大量重复信息且增加了不必要的传输开销。因此，提出根据路段分布配置局部控制节点，局部节点连接其控制区域内的路边基础设施，统一规划该区域内的车簇与路边基础设施之间的数据传输。

通过此方法，通过可见光通信链路连接邻近车辆构成车簇，利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点，实现并行通信，提高了车簇内信息传递和处理的效率；同时局部控制节点通过接收路段上所有车簇的状态信息通过对其控制区域内交通信息的处理，可以给出较合理的局部交通规划，提升了车辆物联网系统的实用性。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：所述路边基础设施接收所述局部控制节点发送的控制信息，对所述路边基础设施进行通信规划。

车簇信息上传等操作以局部控制节点为单位，因此，经过不同路边基础设施的覆盖范围时无需进行切换，只需在驶出或进入某一局部控制节点管理的区域时进行切换。局部控制节点根据接收的车簇状态信息预测车簇的运动轨迹，并结合摄像机拍摄到的车簇位置，确定不同时间段与车簇进行连接的路边基础设施。

由于局部控制节点的控制范围相对于单个路边基础设施要大，掌握一段路段上所有车簇的状态信息，通过对其控制区域内交通信息的处理，可以给出较合理的局部规划。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

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。

5.根据权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述路边基础设施还用于：

接收车簇内簇首车辆的车载可见光通信节点发送的可见光信号；

其中，所述可见光信号包含所述车簇内所有车辆的车辆信息和车簇信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

中心控制节点，用于接收多个所述局部控制节点发送的所述车辆信息和所述车簇信息，并对所述车辆信息和所述车簇信息进行全局处理，获得道路控制信息；

将所述道路控制信息发送给指定的局部控制节点，以供所述局部控制节点对范围内的路边基础设施进行控制，以传输信息给所述路边基础设施覆盖范围内车簇。

7.一种基于权利要求1-6任一所述的基于可见光通信的车辆物联网系统的通信方法，其特征在于，包括：

车载可见光通信节点通过与同一行驶方向上相邻车辆上的车载通信节点构建可见光通信链路，同时将通过可见光通信链路连接的车辆构成车簇，生成车簇信息；

将所述车载可见光通信节点采集到的车辆信息和所述车簇信息转化为可见光信息，并将所述可见光信息发送至路边基础设施；

所述路边基础设施将所述车辆信息和车簇信息发送至局部控制节点以供所述局部控制节点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。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述路边基础设施接收所述局部控制节点发送的控制信息，对所述路边基础设施进行通信规划，以传输信息给所述路边基础设施覆盖范围内车簇。

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