[发明专利]一种基于逆反射装置通信的车联网数据通信网络及方法

说明书

本发明涉及一种基于逆反射通信的车联网数据通信网络及方法，所述网络包括设置在交通工具上的读写装置和设置在交通工具和/或基础设施上被动通信的逆反射装置，至少一个读写装置通过发送至少两种不同频率的第一光信号和第二光信号与至少一个逆反射装置建立光通信链路，第一光信号是以持续发送的方式监测读写装置通信范围内的至少一个逆反射装置的任何持续进行的通信会话以减少异步上行通信链路冲突概率，第二光信号是在读写装置停止发送第一光信号而进入用于发现逆反射装置以避免同步上行通信链路冲突的第一状态和/或用于查询逆反射装置以避免异步上行通信链路冲突的第二状态后由读写装置发送至逆反射装置。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种适用于车联网的数据通信网络及方法，尤其涉及一种基于逆反射通信的车联网数据通信网络及方法。

背景技术

可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。可见光通信技术相比Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络等基于无线电信号的通信技术来说，具有信号干扰少、防窃听、可用带宽大等天然的优势。最常见的可见光通信技术基于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的快速开关调制作为信号源的基本单元，通过配备在室内外的大型显示屏、照明设备、信号灯和汽车前尾灯来增加信号源的强度和多样性，最后利用光电二极管等光电转换器件接收和解调光信号中承载的信息。基于以上特性和工作原理，可见光通信在基于物联网技术的应用中可以发挥重大作用，尤其是在自动驾驶中的车灯和基础设施(路障，路牌等)之间、室内顶灯和物联网设备之间等场景的双向通信。

例如，公开号为CN109450536A的中国专利文献公开了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。该发明提供的系统，降低了车辆物联网中通信链路之间的冲突和干扰。该专利利用可见光通信以直射径为主且易被隔离的特点来降低不同通信链路之间的冲突和干扰，具体实施方式是通过透镜和接收机阵列之间的定向通信来实现的。然而，要在上述车联网应用场景下实现实用的可见光通信主要有两个问题。第一，通用LED的发光角度范围和光电转换器件对光敏感的角度范围都是有限的，这也就要求两个设备需要完全对准才能实现双向通信。第二，从设计理念，经济成本和运行维护的角度来说，期望物联网设备是小型化，低功耗甚至是无源的。基于LED的通信发射能耗通常在几百毫瓦，而通常物联网设备大小的太阳能电池能转换的有效电能仅在几百微瓦，因此使用透镜和接收机阵列来实现可见光通信，不仅需要功率更大的电源供电，还需要高昂的成本来实现道路基础设施的布局改造。此外，透镜的使用能够将光束对准，从而实现了双向通信需要两个设备完全对准的客观要求，而且这种高度的对准定向特性使得两个设备之间的通信链路很容易被隔离，从而为避免邻近的设备相互干扰，提供了客观条件。但是这种敏感的被隔离特性也对其设备的移动性(Mobility)和一对多通信的可扩展性(Scalability)提出了严峻的挑战，尤其是在车辆与固定的基础设施之间的通信，极易被周围环境干扰，无法及时有效地实现通信。