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基于汽車應(yīng)用程序圖像傳感器的可見光通信系統(tǒng)

介紹基于汽車應(yīng)用程序中圖像傳感器的可見光通信系統(tǒng)，尤其V2I-VLC和V2V-VLC。在改善汽車安全方面，之前的研究已經(jīng)記錄V2I和V2V使用無線電技術(shù)通信的有效性。將基于圖像傳感器的VLC在識別獨(dú)有特征方面與基于無線電技術(shù)的VLC進(jìn)行比較。VLC系統(tǒng)的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)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(yùn)動目標(biāo)檢測、跟蹤和測距）成為車輛潛在安全應(yīng)用的主要工具。提出兩個(gè)基于圖像傳感器的V2IVLC和V2V-VLC系統(tǒng)項(xiàng)目。在V2I-VLC項(xiàng)目中，發(fā)射機(jī)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(jī)。通過現(xiàn)場試驗(yàn)確認(rèn)，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸音頻信號速率為32kb/s。在V2VVLC項(xiàng)目中，引入一個(gè)新開發(fā)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(xiàn)場試驗(yàn)證明其有效性。根據(jù)該傳感器高速信號接收能力，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mb/s，且能夠在接收圖像（320×240，顏色）的同時(shí)接收各種車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)，如車輛ID和速度。介紹了V2I-VLC 和V2V-VLC交通安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)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(tǒng)因VLC能夠適應(yīng)各種應(yīng)用程序的要求而具有優(yōu)勢。但該系統(tǒng)有一定的局限性，即VLC網(wǎng)絡(luò)局限于LOS地區(qū)，不能透過車輛或其它不透明的障礙物進(jìn)行信號傳輸,而無線電系統(tǒng)可以滿足信號傳輸要求。因此，研究VLC和無線電技術(shù)的復(fù)合技術(shù)很重要，取決于使用的應(yīng)用程序。VLC技術(shù)可能無法保障鏈接質(zhì)量。如果兩種鏈接類型都可用，則鏈接質(zhì)量將得到很大改善，對安全應(yīng)用程序很有益處。

未來需要繼續(xù)研究的工作是將VLC和無線電技術(shù)相結(jié)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