智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的綠色通信系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利申請一般地涉及通信技術(shù)，更具體地，涉及使用可見光和不可見光信號(hào)處理的智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的綠色通信系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]道路交通事故是全球公共安全問題。有許多發(fā)明，例如2009年由日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社以及2010年由創(chuàng)新車輛系統(tǒng)(Innovative Vehicle Systems)提出的發(fā)明。然而，所有這些專利都是傳統(tǒng)的被動(dòng)系統(tǒng)，其中沒有一輛車會(huì)主動(dòng)與其他車通信。即使是谷歌的無人駕駛車輛，其安裝的昂貴的測距傳感器陣列僅僅是用來檢測距離以及弄清前方或后方車輛在哪兒。根據(jù)美國交通和教育中心2009年的報(bào)告，其表明，在變換車道期間導(dǎo)致卡車撞擊汽車有若干共同因素。迄今為止，25%的最高的統(tǒng)計(jì)因子歸因于卡車駕駛員的監(jiān)視不足。不足的監(jiān)視意味著卡車駕駛員在開始變道之前，沒有(或者由于大霧而不能夠)得當(dāng)?shù)赝蚱滠囩R以確定車道上是否有別的車輛。因此，我們需要下面顯示的自動(dòng)化系統(tǒng)來幫助駕駛員安全地實(shí)現(xiàn)變道。微米波是一種安全且非電離類型的電磁輻射，可以穿過衣物、木材、塑料和陶瓷，穿透霧和雨。它們的波長小于微波，大于紅外光。因此，它具有二者結(jié)合的擇優(yōu)屬性，即它可以像光一樣精確辨別距離，但也可以像微波那樣穿透霧和雨。
[0003]隨著過去激增的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化、可見光業(yè)務(wù)的持續(xù)擴(kuò)張以及多媒體應(yīng)用的使用增加，通信交通需求出現(xiàn)穩(wěn)定地增長。研究人員正在朝著以前從未被給予大量關(guān)注的顛覆性技術(shù)工作，包括可見光LiFi應(yīng)用、不可見微米波的兆位應(yīng)用、水下聲學(xué)成像以及應(yīng)用于煤礦安全的量子無線電而努力。
[0004]作為智能交通系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，現(xiàn)已開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)帶來了電磁(EMI)污染。EMI污染可以在人類和動(dòng)物中引起癌癥，也會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)操作帶來不利的影響。車載自組織網(wǎng)絡(luò)(或VANET)的基本思想是建立移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，其中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在連接時(shí)可以在一定范圍內(nèi)使用新的無害的光波或微米波來交流其速度、加速度、車道切換、位置和其它信息。這可以使大多數(shù)一一雖然不是全部一一的汽車制造商擺脫使用包括雷達(dá)、超聲或激光的所有距離檢測系統(tǒng)以及復(fù)雜的距離估計(jì)算法。
[0005]單跳通信節(jié)點(diǎn)的范圍限制為數(shù)百米，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)(移動(dòng)節(jié)點(diǎn))不僅是收發(fā)器，還可以是路由器。通過多跳鏈路，使用已命名數(shù)據(jù)協(xié)議，可以將數(shù)據(jù)傳送到另外的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)數(shù)據(jù)除了傳統(tǒng)的地址外，還具有唯一的個(gè)人名稱，這樣，當(dāng)駕駛員從機(jī)場租車時(shí)，將他/她的行為簽在消息上。VANET可以提供例如網(wǎng)絡(luò)信息交換、緊急事件提醒和駕駛員輔助等功能，其可以有效地避免移動(dòng)式平臺(tái)的碰撞。此外，它可以通過路側(cè)接入點(diǎn)連接到其它網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車或道路列車(多輛汽車連接成為列車的方式)的例如交通控制和信息廣播的功能。后面的應(yīng)用也被稱為智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(M1T)。
[0006]無線網(wǎng)絡(luò)中比特和字節(jié)丟失是很常見的。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，最有可能發(fā)生信息丟失，其往往比傳輸錯(cuò)誤信息更為頻繁。必須要提供好的補(bǔ)償功能。由于在請求重新傳輸時(shí)，接收者可能已經(jīng)在范圍之外，因此常規(guī)的糾錯(cuò)和重傳方法因移動(dòng)性而不起作用。另一方面，大多數(shù)現(xiàn)有的糾錯(cuò)算法主要是處理比特錯(cuò)誤。不幸的是，在高速移動(dòng)和可見光或不可見微米波光網(wǎng)絡(luò)中，比起簡單的比特錯(cuò)誤，更可能經(jīng)常發(fā)生突發(fā)性的、缺失的、無序的或重復(fù)的比特。
[0007]軟件定義無線電和軟件定義網(wǎng)絡(luò)得到越來越多的關(guān)注，尤其是在軍事和公共安全應(yīng)用領(lǐng)域。然而，軟件定義網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題是可靠性和穩(wěn)健性。相比硬件，軟件往往有更多的不可重復(fù)的運(yùn)行時(shí)缺陷，因此，在點(diǎn)對點(diǎn)而不是客戶端到服務(wù)器的方式中，研究運(yùn)行時(shí)缺陷和逆向工程以報(bào)告在線問題變得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本專利申請涉及一種用于智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的綠色通信系統(tǒng)。在一方面，該系統(tǒng)包括:主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備。主導(dǎo)通信設(shè)備用于和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者進(jìn)行通信，確定主導(dǎo)通信設(shè)備和移動(dòng)通信設(shè)備之間的當(dāng)前通信環(huán)境，并根據(jù)當(dāng)前通信環(huán)境控制移動(dòng)通信設(shè)備的工作模式。
[0009]主導(dǎo)通信設(shè)備可以用于通過可見或不可見微米波光通信來與至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者進(jìn)行通信。主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以用于通過通信來執(zhí)行功能，包括前后和側(cè)面的對象檢測、信息交互、緊急事件提醒以及駕駛員輔助。
[0010]主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以用于形成網(wǎng)絡(luò)，成為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，充當(dāng)該點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的路由器，并通過使用已命名數(shù)據(jù)信息成形、預(yù)測和補(bǔ)償算法將數(shù)字信號(hào)處理格式的多媒體信息傳送到網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)。主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以用于使用人工智能算法在通信內(nèi)查找缺失位，刪除額外錯(cuò)誤位，及糾正翻轉(zhuǎn)位，人工智能算法包含用頭腦風(fēng)暴會(huì)議自動(dòng)我化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以便在車道機(jī)動(dòng)切換期間計(jì)算并且預(yù)測駕駛員接下來的速度和位置。
[0011]主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以用于通過路側(cè)單元將信息傳輸?shù)狡渌W(wǎng)絡(luò)。主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以用于合并由幀標(biāo)記生成的側(cè)隱式信息，以便降低錯(cuò)誤率和提高通信的可靠性。
[0012]主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以分別包括內(nèi)插器，用于隱藏包括多個(gè)信息塊的信息流的受損信息塊中的錯(cuò)誤，內(nèi)插器用于確定信息流中受損塊信息和未受損塊信息之間的分?jǐn)?shù)階距離，并基于分?jǐn)?shù)階距離運(yùn)用權(quán)重，從而內(nèi)插受損塊。權(quán)重可以是服從與分?jǐn)?shù)階距離成比例的分形分布的多個(gè)權(quán)重中的一個(gè)。
[0013]主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以分別包括交織裝置。交織裝置可以包括用于接收信息的輸入端和具有各自的相關(guān)交織長度的多個(gè)交織器。每個(gè)交織器可以用于根據(jù)其各自的相關(guān)交織長度來交織信息。
[0014]主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備之每一者可以分別包括解交織裝置。解交織裝置可以包括用于接收信息的輸入端和具有各自的相關(guān)解交織長度的多個(gè)解交織器。每個(gè)解交織器可以用于根據(jù)其各自的相關(guān)解交織長度來解交織信息。
[0015]系統(tǒng)還可以包括用于通過通信鏈路接收信息的裝置，用于分析所接收的信息以確定通信鏈路的狀況的裝置，用于基于所確定的狀況調(diào)整交織長度的裝置，以及用于使用所調(diào)整的交織長度對之后將在通信鏈路上傳輸?shù)男畔⒔豢椀难b置。
[0016]交織裝置包括數(shù)據(jù)之前和之后的顏色編碼標(biāo)記，用于發(fā)送和接收交織長度信息?；诮豢楅L度，可以控制已交織數(shù)據(jù)流中交織長度信息的位置。解交織裝置可以包括用于接收已標(biāo)記的信息的輸入端和用于接收標(biāo)記的輸入端。
[0017]系統(tǒng)還可以包括用于從攝像機(jī)接收信號(hào)的裝置；用于檢查幀長度是否正確的裝置;用于當(dāng)幀長度不正確時(shí)使用第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測移動(dòng)通信設(shè)備的速度或切換車道的意圖的裝置；以及用于先使用第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)然后顯示信號(hào)相關(guān)的信息的裝置。第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以具有相同的結(jié)構(gòu)，但由不同的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，而第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以使用原子鐘。
[0018]在另一方面，本專利申請?zhí)峁┮环N用于智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的綠色通信方法。該方法包括:主導(dǎo)通信設(shè)備通過可見光或微米波通信與至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備通信；確定主導(dǎo)通信設(shè)備和移動(dòng)通信設(shè)備之間的當(dāng)前通信環(huán)境;根據(jù)當(dāng)前通信環(huán)境，控制移動(dòng)通信設(shè)備的工作模式;形成網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)為主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備，配置主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)中的路由器，并通過使用信息成形、預(yù)測和補(bǔ)償算法將數(shù)字信號(hào)處理格式的多媒體信息傳送到網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)。
[0019]方法還可以包括使用人工智能算法在通信內(nèi)查找缺失位、刪除額外錯(cuò)誤位和糾正翻轉(zhuǎn)位，該人工智能算法包含用頭腦風(fēng)暴方法自我進(jìn)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
[0020]在又一方面，本專利申請?zhí)峁┮环N用于智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的綠色通信方法。該方法包括:主導(dǎo)通信設(shè)備通過可見光或微米光通信與至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備通信；確定主導(dǎo)通信設(shè)備和移動(dòng)通信設(shè)備之間的當(dāng)前通信環(huán)境;根據(jù)當(dāng)前通信環(huán)境，控制移動(dòng)通信設(shè)備的工作模式;形成網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)為主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備，配置主導(dǎo)通信設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備為該點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的路由器，并通過使用信息成形、預(yù)測和補(bǔ)償算法將數(shù)字信號(hào)處理格式的多媒體信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)；和通過路側(cè)單元將主導(dǎo)通信設(shè)備和移動(dòng)通信設(shè)備的信息以及所采集的交通信息傳輸?shù)狡渌W(wǎng)絡(luò)。
[0021]方法還可以包括用預(yù)測盲補(bǔ)償和成形的組合算法修復(fù)通信中的錯(cuò)誤。該算法可以包括使用邊界標(biāo)記刪除重復(fù)錯(cuò)誤或已缺失的信息。該邊界標(biāo)記周期性地插入邊信道。
【附圖說明】
[0022]圖1示意性示出了根據(jù)本專利申請一種實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)了用于智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(HOOT)的綠色通信方法的系統(tǒng)。
[0023]圖2示出了兩輛車通過可見或不可見光彼此通信。
[0024]圖3示出了兩輛車之間的通信。
[0025]圖4示出了另外兩輛車之間的通信。
[0026]圖5示出了又另外兩輛車之間的通信。
[0027]圖6示出了數(shù)據(jù)標(biāo)記的幀結(jié)構(gòu)。
[0028]圖7示出了通信中用于糾錯(cuò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
[0029]圖8示出了使用圖7所示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的流程圖。
[0030]圖9示出了原子鐘的實(shí)現(xiàn)。
[0031]圖10示出了LIN協(xié)議格式。
[0032]圖11示出了根據(jù)本專利申請一種實(shí)施方式的結(jié)合有標(biāo)記裝置的通信設(shè)備的框圖。
[0033]圖12示出了根據(jù)本專利申請一種實(shí)施方式的層狀標(biāo)記格式。
[0034]圖13示出了根據(jù)本專利申請另一種實(shí)施方式的標(biāo)記裝置。
[0035]圖14示出了根據(jù)本專利申請另一種實(shí)施方式的變道場景。
【具體實(shí)施方式】
[0036]現(xiàn)在給出本專利申請公開的智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的綠色通信系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)參考，還在以下描述中提供了多個(gè)示例。雖然詳細(xì)描述了本專利申請公開的系統(tǒng)和方法，但是為了清楚起見，顯然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解該系統(tǒng)和方法不是特別重要的一些功能部件可能不被示出。
[0037]此外，應(yīng)該理解的是，本專利申請中公開的系統(tǒng)和方法不限于如下描述的確切實(shí)施例，其可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離其精神或請求保護(hù)范圍的情況下實(shí)現(xiàn)各種改變和修改。例