智能移動物聯網的綠色通信系統和方法
【技術領域】
[0001]本專利申請一般地涉及通信技術，更具體地，涉及使用可見光和不可見光信號處理的智能移動物聯網的綠色通信系統和方法。
【背景技術】
[0002]道路交通事故是全球公共安全問題。有許多發明，例如2009年由日產自動車株式會社以及2010年由創新車輛系統(Innovative Vehicle Systems)提出的發明。然而，所有這些專利都是傳統的被動系統，其中沒有一輛車會主動與其他車通信。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。根據美國交通和教育中心2009年的報告，其表明，在變換車道期間導致卡車撞擊汽車有若干共同因素。迄今為止，25%的最高的統計因子歸因于卡車駕駛員的監視不足。不足的監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)得當地望向其車鏡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化系統來幫助駕駛員安全地實現變道。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，它具有二者結合的擇優屬性，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網商業化、可見光業務的持續擴張以及多媒體應用的使用增加，通信交通需求出現穩定地增長。研究人員正在朝著以前從未被給予大量關注的顛覆性技術工作，包括可見光LiFi應用、不可見微米波的兆位應用、水下聲學成像以及應用于煤礦安全的量子無線電而努力。
[0004]作為智能交通系統的重要基礎，現已開發了網絡中的移動節點。傳統的通信系統帶來了電磁(EMI)污染。EMI污染可以在人類和動物中引起癌癥，也會對發動機和制動操作帶來不利的影響。車載自組織網絡(或VANET)的基本思想是建立移動網絡，其中，移動節點在連接時可以在一定范圍內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。這可以使大多數一一雖然不是全部一一的汽車制造商擺脫使用包括雷達、超聲或激光的所有距離檢測系統以及復雜的距離估計算法。
[0005]單跳通信節點的范圍限制為數百米，且每個節點(移動節點)不僅是收發器，還可以是路由器。通過多跳鏈路，使用已命名數據協議，可以將數據傳送到另外的移動節點，其中每個數據除了傳統的地址外，還具有唯一的個人名稱，這樣，當駕駛員從機場租車時，將他/她的行為簽在消息上。VANET可以提供例如網絡信息交換、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式平臺的碰撞。此外，它可以通過路側接入點連接到其它網絡來實現自動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。后面的應用也被稱為智能移動物聯網(M1T)。
[0006]無線網絡中比特和字節丟失是很常見的。當移動節點高速運動時，最有可能發生信息丟失，其往往比傳輸錯誤信息更為頻繁。必須要提供好的補償功能。由于在請求重新傳輸時，接收者可能已經在范圍之外，因此常規的糾錯和重傳方法因移動性而不起作用。另一方面，大多數現有的糾錯算法主要是處理比特錯誤。不幸的是，在高速移動和可見光或不可見微米波光網絡中，比起簡單的比特錯誤，更可能經常發生突發性的、缺失的、無序的或重復的比特。
[0007]軟件定義無線電和軟件定義網絡得到越來越多的關注，尤其是在軍事和公共安全應用領域。然而，軟件定義網絡的關鍵問題是可靠性和穩健性。相比硬件，軟件往往有更多的不可重復的運行時缺陷，因此，在點對點而不是客戶端到服務器的方式中，研究運行時缺陷和逆向工程以報告在線問題變得尤為重要。

【發明內容】

[0008]本專利申請涉及一種用于智能移動物聯網的綠色通信系統。在一方面，該系統包括:主導通信設備和至少一個移動通信設備。主導通信設備用于和至少一個移動通信設備之每一者進行通信，確定主導通信設備和移動通信設備之間的當前通信環境，并根據當前通信環境控制移動通信設備的工作模式。
[0009]主導通信設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移動通信設備之每一者進行通信。主導通信設備和至少一個移動通信設備之每一者可以用于通過通信來執行功能，包括前后和側面的對象檢測、信息交互、緊急事件提醒以及駕駛員輔助。
[0010]主導通信設備和至少一個移動通信設備之每一者可以用于形成網絡，成為網絡中的節點，充當該點對點網絡中的路由器，并通過使用已命名數據信息成形、預測和補償算法將數字信號處理格式的多媒體信息傳送到網絡中的其它節點。主導通信設備和至少一個移動通信設備之每一者可以用于使用人工智能算法在通信內查找缺失位，刪除額外錯誤位，及糾正翻轉位，人工智能算法包含用頭腦風暴會議自動我化的神經網絡，以便在車道機動切換期間計算并且預測駕駛員接下來的速度和位置。
[0011]主導通信設備和至少一個移動通信設備之每一者可以用于通過路側單元將信息傳輸到其它網絡。主導通信設備和至少一個移動通信設備之每一者可以用于合并由幀標記生成的側隱式信息，以便降低錯誤率和提高通信的可靠性。
[0012]主導通信設備和至少一個移動通信設備之每一者可以分別包括內插器，用于隱藏包括多個信息塊的信息流的受損信息塊中的錯誤，內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數階距離，并基于分數階距離運用權重，從而內插受損塊。權重可以是服從與分數階距離成比例的分形分布的多個權重中的一個。
[0013]主導通信設備和至少一個移動通信設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交織長度的多個交織器。每個交織器可以用于根據其各自的相關交織長度來交織信息。
[0014]主導通信設備和至少一個移動通信設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解交織長度的多個解交織器。每個解交織器可以用于根據其各自的相關解交織長度來解交織信息。
[0015]系統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整交織長度的裝置，以及用于使用所調整的交織長度對之后將在通信鏈路上傳輸的信息交織的裝置。
[0016]交織裝置包括數據之前和之后的顏色編碼標記，用于發送和接收交織長度信息。基于交織長度，可以控制已交織數據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記的信息的輸入端和用于接收標記的輸入端。
[0017]系統還可以包括用于從攝像機接收信號的裝置；用于檢查幀長度是否正確的裝置;用于當幀長度不正確時使用第一神經網絡檢測移動通信設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網絡糾錯然后顯示信號相關的信息的裝置。第一神經網絡和第二神經網絡可以具有相同的結構，但由不同的數據訓練，而第一神經網絡可以使用原子鐘。
[0018]在另一方面，本專利申請提供一種用于智能移動物聯網的綠色通信方法。該方法包括:主導通信設備通過可見光或微米波通信與至少一個移動通信設備通信；確定主導通信設備和移動通信設備之間的當前通信環境;根據當前通信環境，控制移動通信設備的工作模式;形成網絡，網絡的節點為主導通信設備和至少一個移動通信設備，配置主導通信設備和至少一個移動通信設備為網絡中的路由器，并通過使用信息成形、預測和補償算法將數字信號處理格式的多媒體信息傳送到網絡的其它節點。
[0019]方法還可以包括使用人工智能算法在通信內查找缺失位、刪除額外錯誤位和糾正翻轉位，該人工智能算法包含用頭腦風暴方法自我進化的神經網絡。
[0020]在又一方面，本專利申請提供一種用于智能移動物聯網的綠色通信方法。該方法包括:主導通信設備通過可見光或微米光通信與至少一個移動通信設備通信；確定主導通信設備和移動通信設備之間的當前通信環境;根據當前通信環境，控制移動通信設備的工作模式;形成網絡，網絡的節點為主導通信設備和至少一個移動通信設備，配置主導通信設備和至少一個移動通信設備為該點對點網絡中的路由器，并通過使用信息成形、預測和補償算法將數字信號處理格式的多媒體信息傳輸到網絡的其它節點；和通過路側單元將主導通信設備和移動通信設備的信息以及所采集的交通信息傳輸到其它網絡。
[0021]方法還可以包括用預測盲補償和成形的組合算法修復通信中的錯誤。該算法可以包括使用邊界標記刪除重復錯誤或已缺失的信息。該邊界標記周期性地插入邊信道。
【附圖說明】
[0022]圖1示意性示出了根據本專利申請一種實施方式的實現了用于智能移動物聯網(HOOT)的綠色通信方法的系統。
[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示出了數據標記的幀結構。
[0028]圖7示出了通信中用于糾錯的神經網絡。
[0029]圖8示出了使用圖7所示神經網絡處理數據的流程圖。
[0030]圖9示出了原子鐘的實現。
[0031]圖10示出了LIN協議格式。
[0032]圖11示出了根據本專利申請一種實施方式的結合有標記裝置的通信設備的框圖。
[0033]圖12示出了根據本專利申請一種實施方式的層狀標記格式。
[0034]圖13示出了根據本專利申請另一種實施方式的標記裝置。
[0035]圖14示出了根據本專利申請另一種實施方式的變道場景。
【具體實施方式】
[0036]現在給出本專利申請公開的智能移動物聯網的綠色通信系統和方法的優選實施例的詳細參考，還在以下描述中提供了多個示例。雖然詳細描述了本專利申請公開的系統和方法，但是為了清楚起見，顯然，對于本領域技術人員理解該系統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，應該理解的是，本專利申請中公開的系統和方法不限于如下描述的確切實施例，其可以由本領域技術人員在不脫離其精神或請求保護范圍的情況下實現各種改變和修改。例