CN112165358B - 一种利用可见光技术的雾霾检测车联网 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可见光通信技术和雾霾监测应用到车联网领域，公开了一种利用一种利用可见光技术的雾霾检测车联网，基于LED可见光通信技术，智能汽车具有可见光发射与可见光信息检测功能，能够向前面的汽车发射可见光，并接收来自后面汽车的可见光功率，作为检测包含当前位置雾霾浓度信息的数据。云端服务器与信息处理单元，用来完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，依靠人工智能算法处理来自各个智能汽车上传的可见光接收光功率，并结合已有定位方法得到的位置信息，计算各个智能汽车所在位置的雾霾浓度，从而形成雾霾浓度在城市中分布的地图。因此，本发明在LED照明的同时实现通信以及雾霾的检测，具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及到可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于可见光技术的雾霾检测车联网系统。
背景技术
可见光通信作为未来5G通信技术和车联网技术发展的一个重要方向，基于可见光进行信息传输可以极大的提高通信速度，是未来人类解决车联网等对通信速度要求极高的领域的通信的一种重要方式。智能网联汽车具有多种传感器和多种通信方式，智能交通系统集成应用信息技术、通信技术、传感技术等，可用于辅助驾驶、改善交通拥堵现象等。
基于可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术的信息检测，通过可见光技术应用于环境监测，可以高效的的监测出环境中各个气体的参数，预警可能出现的环境问题。
基于LED可见光通信技术，上海第二工业大学曾提出一种利用可见光通信检测火源的方法，实现了LED照明的同时实现通信以及火源的检测。同时公开了一种预测大楼中安全逃生通路的可见光火焰检测网，一种预测大楼中逃生安全通路的可见光火焰检测网络。
本发明利用可见光进行信息检测，扩展智能网联汽车的应用。利用可见光发射与可见光信息检测功能，通过与前后汽车发射可见光，检测接收到的可见光功率，作为具有雾霾浓度信息的数据云端服务器与信息处理单元，用来完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，依靠人工智能算法完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息的数据融合。
参考文献
[1]发明人：桂林，专利名称：一种利用可见光通信检测火焰的方法，第一发明人，申请号：201711010618.6，申请时间：2017.10月
[2]发明人：桂林，专利名称：一种预测大楼中逃生安全通路的可见光火焰检测网络，第一发明人，申请号：201711010616.7，申请时间2017年10月
发明内容
技术问题：本发明在提供一种利用可见光技术检测雾霾的同时应用于车联网。基于数据传输和雾霾检测的双重领域来构造智能可见光通信系统，应用于车联网，通过云端服务器与信息处理单元(101)，用来完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，依靠人工智能算法完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息的数据融合。
技术方案：本发明一种利用可见光技术的雾霾检测车联网系统。包括云端服务器与信息处理单元、智能汽车，并运用人工智能算法处理来自各个智能汽车上传的可见光接收光功率，并结合已有定位方法得到的位置信息，计算各个智能汽车所在位置的雾霾浓度，从而形成雾霾浓度在城市中分布的地图。如图1所示。
为实现上述技术方案，提出如下利用可见光通信检测雾霾的车联网的装置：
包括以下组成部分：
1：云端服务器与信息处理单元(101)，产生雾霾信息通过云端存储于数据库中用来完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，依靠人工智能算法完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息的数据融合；
2：智能汽车(102)，具有可见光发射与可见光信息检测功能，能够向前面的汽车发射可见光，并接收来自后面汽车的可见光功率，作为检测包含当前位置雾霾浓度信息的数据；
3：人工智能算法(103)，用来处理来自各个智能汽车上传的可见光接收光功率，并结合已有定位方法得到的位置信息，计算各个智能汽车所在位置的雾霾浓度，从而形成雾霾浓度在城市中分布的地图。
1)云端服务器与信息处理单元(101)可以放置于远端的数据中心，或者，根据情况，将部分服务器放置于靠近网络边缘的地方，便于形成边缘计算。
2)智能汽车(102)包括如下组成部分，可以由如下部分构成：
①可见光发射节点(201)，该发射节点包含发光二极管(LED)，LED可以是白光LED器件，或者其它颜色的LED器件。该节点放置于智能汽车(102)前端，用来向硅光电池发送可见光信号；
②可见光接收模块(202)，用于接收雾霾影响下LED照度；
3)可见光发射节点(201)，可以由如下部分构成；
①驱动电路(301)，形成稳定的直流电压，用来驱动LED工作于光功率最大的区域；
②Bias Tee(302)，用于将电信号源产生的信号和驱动电路产生的直流信号耦合，一起加载到LED上；
③电信号源(303)，用于产生区别于电调制信号，该电调制信号最终调制到LED上，形成LED的照度。
④LED(304)，可见光发射节点的光源。
4)可见光接收模块(202)，可以由如下部分构成：
①光学天线，用于汇聚可见光LED发射节点所发送的光信号；
②高速光电检测器，用于接收LED发出的高速光信号，并转换成电信号；
③放大电路，用于对光电检测器转换后的光电流进行放大处理，并包含电流到电压转换电路。
5)人工智能算法(103)可以选择卷积神经网络算法，或支持向量机(SupportVector Machine，SVM)的算法，来对多个节点上传的复杂数据进行处理。
6)LED可以是白光LED器件，或者其它颜色的LED器件。
7)产生雾霾信息通过云端存储于数据库中
8)云端服务器与信息处理单元(101)可以放置于远端的数据中心
9)云端服务器与信息处理单元(101)可以根据情况，将部分服务器放置于靠近网络边缘的地方，便于形成边缘计算。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的利用可见光技术的雾霾检测车联网系统不仅能够实现雾霾浓度的检测，具有数据传输和雾霾浓度监测的双重功能，在数据传输的同时，可实现对雾霾浓度的实时监测，并通过云端服务器与信息处理单元，完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息的数据融合；拥有良好的实用前景。
附图说明：
图1：本发明提出的利用可见光技术的雾霾检测车联网系统结构图。
图2：本发明提出的可见光发射节点的系统结构图。
图3：本发明提出的硅光电池的接收电路的结构图。
具体实施方式
为了使本实用发明的技术手段、发明特征，以及达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：可见光技术的雾霾检测车联网系统
图1是本发明的整体结构图。
1)采用两个智能汽车，建立云端服务器、信息处理单元；
2)通过云端服务器与信息处理单元，完成两个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，依靠人工智能算法完成前面智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息的数据融合；
3)智能汽车具有可见光发射与可见光信息检测功能，后面汽车向前面的汽车发射可见光，作为前端智能汽车检测包含当前位置雾霾浓度信息的数据；
4)结合人工智能算法，处理来自前面智能汽车上传的可见光接收光功率，并结合已有定位方法得到的位置信息，计算后面智能汽车所在位置的雾霾浓度，形成雾霾浓度在城市中分布的地图。
5)云端服务器与信息处理单元可以放置于远端的数据中心，或者，根据情况，将部分服务器放置于靠近网络边缘的地方，便于形成边缘计算。
6)可见光发射节点，该发射节点包含发光二极管(LED)，该节点放置于后面智能汽车前端，用来向硅光电池发送可见光信号；
7)设置Bias Tee，用于将电信号源产生的信号和驱动电路产生的直流信号耦合，一起加载到LED上；
8)LED作为可见光发射节点的光源。
9)通过前面智能汽车硅光电池的接收电路，接收来自后面汽车火焰照度或者LED照度；
10)通过驱动电路，形成稳定的直流电压，驱动LED工作于光功率最大的区域；
11)通过光学天线，汇聚前端汽车可见光LED发射节点所发送的光信号；
12)加载到放大电路，对光电检测器转换后的光电流进行放大处理。
13)通过人工智能算法选择卷积神经网络算法来对多个节点上传的复杂数据进行处理。
以上实施例都描述和表明了本发明的基本原理、主要特征、具体优点以及大概运用情景。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种雾霾检测车联网系统，包括：
云端服务器与信息处理单元(101)，用来完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息，依靠人工智能算法完成各个智能汽车上传的可见光检测的雾霾信息的数据融合；
智能汽车(102)，具有可见光发射与可见光信息检测功能，能够向前面的汽车发射可见光，并接收来自后面汽车的可见光功率，作为检测包含当前位置雾霾浓度信息的数据；所述智能汽车(102)包括如下组成部分：可见光发射节点(201)，该发射节点包含发光二极管(LED)，该节点放置于智能汽车(102)前端，用来向硅光电池发送可见光信号；所述可见光发射节点(201)包括以下构成：1)驱动电路(301)，形成稳定的直流电压，用来驱动LED工作于光功率最大的区域；2)Bias Tee(302)，用于将电信号源产生的信号和驱动电路产生的直流信号耦合，一起加载到LED上；3)电信号源(303)，用于产生电调制信号，该电调制信号最终调制到LED上，形成LED的照度；4)LED(304)，可见光发射节点的光源；包含硅光电池的接收电路(202)，用于接收LED照度；雾霾浓度信息上传模块(203)，用于将本地探测到的来自后面汽车的可见光功率数据上传至云端服务器与信息处理单元(101)；
人工智能算法(103)，用来处理来自各个智能汽车上传的可见光接收光功率，并结合已有定位方法得到的位置信息，计算各个智能汽车所在位置的雾霾浓度，从而形成雾霾浓度在城市中分布的地图。
2.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征为：
包含硅光电池的接收电路(202)包括以下构成：
光学天线(401)，用于汇聚可见光LED发射节点所发送的光信号；
硅光电池(402)，光电检测器，用于接收LED光信号并转换成电信号；
放大电路(403)，用于对光电检测器转换后的光电流进行放大处理。
3.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征为：
人工智能算法(103)选择卷积神经网络算法，来对多个节点上传的复杂数据进行处理。
4.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征为：
人工智能算法(103)选择支持向量机(Support Vector Machine，SVM)的算法，来对多个节点上传的复杂数据进行处理。
5.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征在于，
LED是白光LED器件，或者其它颜色的LED器件。
6.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征在于，
产生雾霾信息通过云端存储于数据库中。
7.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征为：
云端服务器与信息处理单元(101)放置于远端的数据中心。
8.如权利要求1所述的雾霾检测车联网系统，其特征为：
云端服务器与信息处理单元(101)根据情况，将部分服务器放置于靠近网络边缘的地方，便于形成边缘计算。
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