Статья:

ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ВИДИМЫМ СВЕТОМ НА ОСНОВЕ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИИ О ДВИЖЕНИИ

Конференция: XXXI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 3. Информационные технологии

Выходные данные
Алексеев Д.М., Пливак С.А., Шумилин А.С. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ВИДИМЫМ СВЕТОМ НА ОСНОВЕ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИИ О ДВИЖЕНИИ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXXI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 2(31). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/2(31).pdf (дата обращения: 08.12.2019)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 181 голос
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ВИДИМЫМ СВЕТОМ НА ОСНОВЕ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИИ О ДВИЖЕНИИ

Алексеев Дмитрий Михайлович
студент кафедры БИТ ИКТИБ ИТА ЮФУ, РФ, г. Таганрог
Пливак Сергей Андреевич
студент кафедры ИБТКС ИКТИБ ИТА ЮФУ, РФ, г. Таганрог
Шумилин Александр Сергеевич
студент кафедры ИБТКС ИКТИБ ИТА ЮФУ, РФ, г. Таганрог

Аннотация. Информация о безопасности дорожного движения передается от светофора, используя видимый свет (VLC – visible light communication). В данной статье обсуждается концептуальная методология для интеграции придорожных светофорных блоков (RSU – road side unit) с архитектурой, надвигающейся саморегулирующейся транспортной системой (ITS – intelligent transportation system). Также представлены результаты исследования системы VLC для трансляции информации.

Введение.

По статистике всемирной организации здравоохранения, дорожно-транспортные происшествия являются второй ведущей причиной смерти во всем мире среди молодых людей в возрасте от 5 до 29 и третьей по значимости причиной смерти среди людей в возрасте 30-44 лет. Из-за дорожно-транспортных происшествий ежегодно погибают свыше 1,2 миллиона человек. Различные режимы автомобильных коммуникаций, такие как транспортное средство – инфраструктура (V2I – vehicle to infrastructure), транспортное средство – транспортное средство (V2V – vehicle to vehicle) и инфраструктура – транспортное средство (I2V – infrastructure to vehicle) изучаются для снижения дорожно-транспортных происшествий и гибели людей.

На основе светодиодных систем, VLC может быть развернута в автомобильной сфере, такой как диоды в светофоре, фарах, дорожном покрытии. C помощью VLC, система может транслировать безопасность дорожного движения в реальном времени или по предварительной записи, сводя к минимуму возможность аварий, а также плавно увеличивая транспортный поток на дороге. Кроме того, основанное на светодиодах придорожное освещение предлагает повсеместное сопровождение дорожных транспортных средств посредством коммуникации (URVC – ubiquitous road to vehicle communication) на протяжении всего путешествия.

VLC в ITS архитектуре.

VLC системы имеют могут играть ключевую роль в ITS, транслировать важную информацию о трафике V2V и V2I используя средства связи. Светофоры на основе светодиодов хорошо подходят для общения в режиме I2V и автомобильных коммуникационных систем. Свет, излучаемый светофором модулируется по частоте незаметной для человеческого глаза. Модулированный сигнал затем попадает на фотодиод (PD), который установлен в приемнике на транспортном средстве, предоставляя безопасную информацию водителю заранее. На основе светодиодных светофоров предлагается подходящий вариант, включающий систему RSU. Эта система может быть интегрирована с постепенным развитием своей архитектуры. Один из сценариев интеграции архитектуры представлен на рисунке 1. Информация о движении берется в режиме реального времени и обрабатывается через контроллер движения. Опираясь на сигнал, информация проходит через VLC передатчик системы до светофора, который наконец выдает данные. ITS на самом деле, использует целый ряд технологий [1, с. 26-28].

 

Рисунок 1. Интеграция VLC Архитектуры

 

Эталонная модель VLC.

Многослойная архитектура для VLС представлена в виде эталонной модели на рисунке 2. Эталонная архитектура протокола в основном подчиняется эталонной модели ISO/OSI. Архитектуру можно разделить на три основных части [2, c. 199]:

  1. Специальный VLC состоящий из физического слоя (PHY) и передающего источника, интерфейса панели освещения, приемника и корректировщика ошибок. Все это установлено в рамку верхнего слоя.
  2. Адаптивный VLC, состоит из средства массовой информации контроля доступа (MAC), слоя управления и контроля услуг.
  3. Общий ITS, содержащий TCP, IP и приложения, которые являются общими для этой архитектуры. Каждый слой отвечает за выполнение конкретных задач и предлагает услуги на более высокие слои.

PHY – слой, определяющий физические и технические характеристики устройств. Подсистема MAC – выполняет функции классификации и распространения пакетов управления и трафика для сопряжения с верхним слоем. Основываясь на этих концепциях и выделениях PHY и MAC, система VLC разработана и опробована в различных средах [3, c. 4-5].

 

Рисунок 2. Эталонная модель VLC архитектуры

 

Структура VLC системы для информационного широковещания

На рисунке 3 представлена структура системы вещания VLC.

Рисунок 3. Структура системы вещания VLC

 

Передающий модуль включает в себя согласующее устройство, приводящее параметры входного цифрового сигнала к параметрам для управления блоком светодиодов через соответствующее устройство управления. В приемном модуле оптический сигнал преобразуется фотодетектором в электрический и усиливается по мощности с помощью усилителя сигнала. Фильтр высоких частот позволяется избавиться от шумов. На выходе цепи установлен аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), для преобразования аналогового сигнала в цифровой [4].

Одно из строгих требований VLC это прямая линия видимости (LOS – line of sight). Излучаемый свет несет информацию в беспроводной среде. Таким образом, интенсивность света излучателя становится важным параметром, и зависит от диапазона передачи. Существует много внешних источников световых помех, таких как солнечный свет, уличное освещение, световые блики. Поэтому при проектировании линии связи необходимо решить основные вопросы, благодаря которым улучшится качество передачи информации.

Вывод.

Возникающие системы VLC имеют большой потенциал и обширное применение, особенно в открытой среде и в местах где невозможно использовать систему радиопередачи сигнала. Вещательные системы информации о движении использующие приложения для безопасности, например, в ITS является одним из примеров. Концептуальный метод интеграции VLC в ITS представлен вместе с эталонной моделью. Благодаря внедрению данной технологии планируется сокращение дорожных происшествий, а также разгрузка автомобильных трасс, магистралей и загруженных участков дорог. Водители будут иметь возможность видеть в режиме реального времени пути объезда загруженных участков дорог и заранее предупреждены об опасных ситуациях.

 

Список литературы:

  1. Davis G. and B. McKeever July 2006. Research for V2ICommunication and Safety Applications. ITE Technical Conference
  2. Akanegawa М., Y. Tanaka, and M. Nakagawa. Basic study on traffic information system using LED traffic lights // IEEE Trans. On Intelligent Transportation System, vol. 2, pp. 197-203, 2001
  3. Navin Kumar. Visible Light Communication Based Traffic Information Broadcasting Systems // International Journal of Future Computer and Communication, Vol. 3, No. 1, February 2014. –pp. 26 – 31
  4. Sindhubala К. and B. Vijayalakshmi. DESIGN AND IMPLEMENTATION OF VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM IN INDOOR ENVIRONMENT // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, VOL. 10, NO. 7, APRIL 2015. –pp. 2882 - 2885