特种车内可见光通信系统光源布局优化

赵梓旭; 宋小庆; 贾胜杰; 魏有财; 王慕煜

doi:10.3788/IRLA201746.0122001

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特种车内可见光通信系统光源布局优化

赵梓旭, 宋小庆, 贾胜杰, 魏有财, 王慕煜

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赵梓旭, 宋小庆, 贾胜杰, 魏有财, 王慕煜. 特种车内可见光通信系统光源布局优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1): 122001-0122001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0122001

引用本文:

赵梓旭, 宋小庆, 贾胜杰, 魏有财, 王慕煜. 特种车内可见光通信系统光源布局优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1): 122001-0122001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0122001

Zhao Zixu, Song Xiaoqing, Jia Shengjie, Wei Youcai, Wang Muyu. Optimization layout of lighting for VLC system in special vehicle[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1): 122001-0122001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0122001

Citation:

Zhao Zixu, Song Xiaoqing, Jia Shengjie, Wei Youcai, Wang Muyu. Optimization layout of lighting for VLC system in special vehicle[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1): 122001-0122001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0122001

特种车内可见光通信系统光源布局优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0122001

1.
装甲兵工程学院控制工程系,北京 100072

基金项目:

国家自然科学基金（NO.51507190）;陆军部装备部重点实验室项目（2014zx28）

详细信息

作者简介:
赵梓旭(1989-),男,博士生,主要从事可见光通信方面的研究。Email:aafezzx@163.com

通讯作者: 宋小庆(1971-),女,教授,博士生导师,主要从事车辆综合电子系统方向与可见光通信方面的研究。Email:swxq@vip.sina.com

中图分类号: TN929.12

Optimization layout of lighting for VLC system in special vehicle

1.
Department of Control Engineering,Academy of Armored Forces Engineering,Beijing 100072,China

摘要: 针对特种车内空间狭小、光源布局受限这一问题，对光照度及接收光功率进行了理论分析，对光源阵列位置下光照度及光功率的直射和一次反射的分布模型进行了分析与仿真。在光照度需求的约束条件下，根据光功率分布均匀原则提出了特种车辆内部由5个阵列光源形成中心补偿形布局的优化方案。仿真结果表明，在2 m2 m1.5 m的狭小空间内，运用该光源布局方案可得到平均接收光功率值为-0.5 dBm时的光照度范围为333.74~466.44 lx，均匀光照率为79.5%，可同时满足车内照度与数据通信需求。
- 可见光通信 /
- 光源布局 /
- 均方差
Abstract: Due to the special vehicle's narrow space, lighting layout is limited and the difficulty is increased. Based on the theoretical analysis of illumination and received optical power, both the direct and the first reflection models of illumination and received optical power were developed. In illumination demand constraint conditions, an optimal scheme of rectangular lighting layout for narrow vehicle space was proposed based on optical power evenly distribution principle. Simulation experiments proved that the optimizing rectangular layout scheme is valid as follows:the average received optical power was obtained about -0.5 dBm and the illumination range was 333.74-466.44 lx in 2 m2 m1.5 m space size, uniform illumination rate was 79.5%, which meet the international illumination standards and the actual data communication in a special vehicle.
- visible light communication /
- layout of lighting /
- standard deviation

[1]	Barry J. Wireless Infrared Communications[M]. Boston:Kluwer Academic Press, 1994.
[2]	Dominic O'brien, Zeng Lubin, Hoa Le Minh, et al. Visible light communications:challenges and possibilities[C]//Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, IEEE 19th International Symposium, 2008:1-5.
[3]	Chen Siyuan, Wang Zhixin, Xiao Jiangnan, et al. Research on the road-to-vehicle system utilizing LED-based visible light communication[J]. China Light Lighting, 2015(1):13-17. (in Chinese)陈思源, 王智鑫, 肖江南, 等. 基于LED可见光通信的车联网系统研究进展[J]. 中国照明电气, 2015(1):13-17.
[4]	Xu Ning, Xu Dantong. Simulating and optimizing of fresnel lens in visible light communications[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2012, 29(5):629-636.
[5]	Li Fang, Chen Jianping. Optimization of LED SAHP for indoor visible light communication systems[J]. Zte Technology Journal, 2014, 20(6):33-35. (in Chinese)李昉, 陈建平. 用于VLC的LED半功率角优化布局方法研究[J]. 中兴通信技术, 2014, 20(6):33-35.
[6]	Kwonhyung Lee, Hyuncheol Park. Indoor channel characteristics for visible light communications[J]. IEEE Communications Letters, 2011, 15(2):217-219.
[7]	Ding Yi, Xu Ning, Tu Xinghua, et al. Experimental investigation optical power distribution of indoor visible light communication[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2014, 31(3):379-384. (in Chinese)丁毅, 徐宁, 涂兴华, 等. 室内可见光通信光功率分布的实验研究[J]. 量子电子学报, 2014, 31(3):379-384.
[8]	Komine T, Nakagawa M. Fundamental analysis for visible-light communication system using LED lights[J]. IEEE Trans. on Consumer Electronics, 2004, 50(1):100-107.
[9]	Ding Deqiang, Ke Xizheng, Li Jianxun. Design and simulation on the layout of lighting for VLC system[J]. Opto-Electronic Engineering, 2007, 34(1):131-134. 丁德强, 柯熙政, 李建勋. VLC系统的光源布局设计与仿真研究[J]. 光电工程. 2007, 34(1):131-134.
[10]	Shen Zhenmin, Lan Tian, Wang Yun, et al. Design and simulation on the layout of lighting for VLC system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(8):2496-2450. (in Chinese)沈振民, 蓝天,王云, 等. 基于LED灯的室内可见光通信系统仿真分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(8):2496-2500.
[11]	You Chunxia, Zhang Shen, Zhai Yanrong. A new optimization method of light source for visual light communication in mine working face[J]. Journal of China University of Mining Technology, 2014, 43(2):333-338. (in Chinese)游春霞, 张申, 翟彦蓉. 煤矿工作面可见光通信光源优化设计新方法[J]. 中国矿业大学学报, 2014, 43(2):333-338.

[1]	Zhang Na, Ke Xizheng, Yuan Xunfeng, Li Lijun. Research of adaptive modulation STBC-OCT precoding in MIMO-OFDM VLC system . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210652-1-20210652-8. doi: 10.3788/IRLA20210652
[2]	赵双易, 莫琼花, 汪百前, 臧志刚. 无机钙钛矿白光LED及可见光通信研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210772-1-20210772-20. doi: 10.3788/IRLA20210772
[3]	梁赫西, 沈天浩, 王振亚, 曹聪, 肖云, 艾勇. 双光源水下无线光通信系统的研究与实现 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200445-1-20200445-9. doi: 10.3788/IRLA20200445
[4]	张峰, 梁渊博, 赵黎, 梁源. 基于非正交多址的室内可见光通信系统性能优化方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210101-1-20210101-7. doi: 10.3788/IRLA20210101
[5]	蒋红艳, 仇洪冰, 何宁, 吴越, Zahir Ahmad, Sujan Rajbhandari. 对数正态分布衰落下的光OFDM水下可见光通信空间分集系统 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203008-0203008. doi: 10.3788/IRLA202049.0203008
[6]	赵黎, 朱彤, 霍杰, 张峰. 可见光MIMO通信系统中级联编码的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 322002-0322002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0322002
[7]	魏有财, 宋小庆, 赵梓旭, 王慕煜. 室内VLC白光LED调制带宽拓展 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 920004-0920004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0920004
[8]	朱彤, 赵黎, 刘智港, 张峰. 兼顾照明的可见光MIMO通信系统模型 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 822001-0822001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0822001
[9]	郭心悦, 李双双, 郭阳, 肖江南. 室内可见光通信中的自适应STBC MIMO-OFDM系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 222001-0222001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0222001
[10]	王景楠, 聂劲松. 超连续谱光源辐照可见光CMOS图像传感器的实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106004-0106004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106004
[11]	宋小庆, 魏有财, 赵梓旭, 王慕煜. VLC系统偏置电流对LED调制带宽的影响分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222007-1222007(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1222007
[12]	陈颖聪, 文尚胜, 关伟鹏, 邓智聪, 向昌明. 室内可见光异步定位系统光学边界研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222001-1222001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1222001
[13]	赵梓旭, 宋小庆, 贾胜杰, 魏有财, 王慕煜. 车内多LED光源阵列分布通信系统信道研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 922006-0922006(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0922006
[14]	赵黎, 彭恺, 焦晓露. 室内VLC系统光源布局设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1122001-1122001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1122001
[15]	王云祥, 李庭权, 邱琪, 史双瑾, 苏君. 采用NPRO光源的零差相干光通信实验 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1122003-1122003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1122003
[16]	沈振民, 蓝天, 刘国彦, 李湘, 倪国强. 包含非视距链路的室内可见光通信倾角式光学接收端的设计与分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2783-2788.
[17]	沈振民, 蓝天, 王云, 王龙辉, 倪国强. 基于LED 灯的室内可见光通信系统仿真分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2496-2500.
[18]	郭倩, 蓝天, 朱祺, 倪国强. 室内可见光通信APD 探测电路的设计与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 731-735.
[19]	孟庆宇, 张伟, 龙夫年. 天基空间目标可见光相机探测能力分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2079-2084.
[20]	张俊举, 常本康, 张宝辉, 闵超波, 袁轶慧, 姜斌. 远距离红外与微光/可见光融合成像系统 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 20-24.

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特种车内可见光通信系统光源布局优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0122001

1. 装甲兵工程学院控制工程系,北京 100072

作者简介:
赵梓旭(1989-),男,博士生,主要从事可见光通信方面的研究。Email:aafezzx@163.com

通讯作者: 宋小庆(1971-),女,教授,博士生导师,主要从事车辆综合电子系统方向与可见光通信方面的研究。Email:swxq@vip.sina.com

收稿日期: 2016-05-09
修回日期: 2016-06-17
刊出日期: 2017-01-25

基金项目:

国家自然科学基金（NO.51507190）;陆军部装备部重点实验室项目（2014zx28）

中图分类号: TN929.12

关键词:

摘要: 针对特种车内空间狭小、光源布局受限这一问题，对光照度及接收光功率进行了理论分析，对光源阵列位置下光照度及光功率的直射和一次反射的分布模型进行了分析与仿真。在光照度需求的约束条件下，根据光功率分布均匀原则提出了特种车辆内部由5个阵列光源形成中心补偿形布局的优化方案。仿真结果表明，在2 m2 m1.5 m的狭小空间内，运用该光源布局方案可得到平均接收光功率值为-0.5 dBm时的光照度范围为333.74~466.44 lx，均匀光照率为79.5%，可同时满足车内照度与数据通信需求。