智能移动物联网的绿色通信系统和方法
【技术领域】
[0001]本专利申请一般地涉及通信技术，更具体地，涉及使用可见光和不可见光信号处理的智能移动物联网的绿色通信系统和方法。
【背景技术】
[0002]道路交通事故是全球公共安全问题。有许多发明，例如2009年由日产自动车株式会社以及2010年由创新车辆系统(Innovative Vehicle Systems)提出的发明。然而，所有这些专利都是传统的被动系统，其中没有一辆车会主动与其他车通信。即使是谷歌的无人驾驶车辆，其安装的昂贵的测距传感器阵列仅仅是用来检测距离以及弄清前方或后方车辆在哪儿。根据美国交通和教育中心2009年的报告，其表明，在变换车道期间导致卡车撞击汽车有若干共同因素。迄今为止，25%的最高的统计因子归因于卡车驾驶员的监视不足。不足的监视意味着卡车驾驶员在开始变道之前，没有(或者由于大雾而不能够)得当地望向其车镜以确定车道上是否有别的车辆。因此，我们需要下面显示的自动化系统来帮助驾驶员安全地实现变道。微米波是一种安全且非电离类型的电磁辐射，可以穿过衣物、木材、塑料和陶瓷，穿透雾和雨。它们的波长小于微波，大于红外光。因此，它具有二者结合的择优属性，即它可以像光一样精确辨别距离，但也可以像微波那样穿透雾和雨。
[0003]随着过去激增的物联网商业化、可见光业务的持续扩张以及多媒体应用的使用增加，通信交通需求出现稳定地增长。研究人员正在朝着以前从未被给予大量关注的颠覆性技术工作，包括可见光LiFi应用、不可见微米波的兆位应用、水下声学成像以及应用于煤矿安全的量子无线电而努力。
[0004]作为智能交通系统的重要基础，现已开发了网络中的移动节点。传统的通信系统带来了电磁(EMI)污染。EMI污染可以在人类和动物中引起癌症，也会对发动机和制动操作带来不利的影响。车载自组织网络(或VANET)的基本思想是建立移动网络，其中，移动节点在连接时可以在一定范围内使用新的无害的光波或微米波来交流其速度、加速度、车道切换、位置和其它信息。这可以使大多数一一虽然不是全部一一的汽车制造商摆脱使用包括雷达、超声或激光的所有距离检测系统以及复杂的距离估计算法。
[0005]单跳通信节点的范围限制为数百米，且每个节点(移动节点)不仅是收发器，还可以是路由器。通过多跳链路，使用已命名数据协议，可以将数据传送到另外的移动节点，其中每个数据除了传统的地址外，还具有唯一的个人名称，这样，当驾驶员从机场租车时，将他/她的行为签在消息上。VANET可以提供例如网络信息交换、紧急事件提醒和驾驶员辅助等功能，其可以有效地避免移动式平台的碰撞。此外，它可以通过路侧接入点连接到其它网络来实现自动驾驶汽车或道路列车(多辆汽车连接成为列车的方式)的例如交通控制和信息广播的功能。后面的应用也被称为智能移动物联网(M1T)。
[0006]无线网络中比特和字节丢失是很常见的。当移动节点高速运动时，最有可能发生信息丢失，其往往比传输错误信息更为频繁。必须要提供好的补偿功能。由于在请求重新传输时，接收者可能已经在范围之外，因此常规的纠错和重传方法因移动性而不起作用。另一方面，大多数现有的纠错算法主要是处理比特错误。不幸的是，在高速移动和可见光或不可见微米波光网络中，比起简单的比特错误，更可能经常发生突发性的、缺失的、无序的或重复的比特。
[0007]软件定义无线电和软件定义网络得到越来越多的关注，尤其是在军事和公共安全应用领域。然而，软件定义网络的关键问题是可靠性和稳健性。相比硬件，软件往往有更多的不可重复的运行时缺陷，因此，在点对点而不是客户端到服务器的方式中，研究运行时缺陷和逆向工程以报告在线问题变得尤为重要。
【发明内容】
[0008]本专利申请涉及一种用于智能移动物联网的绿色通信系统。在一方面，该系统包括:主导通信设备和至少一个移动通信设备。主导通信设备用于和至少一个移动通信设备之每一者进行通信，确定主导通信设备和移动通信设备之间的当前通信环境，并根据当前通信环境控制移动通信设备的工作模式。
[0009]主导通信设备可以用于通过可见或不可见微米波光通信来与至少一个移动通信设备之每一者进行通信。主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以用于通过通信来执行功能，包括前后和侧面的对象检测、信息交互、紧急事件提醒以及驾驶员辅助。
[0010]主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以用于形成网络，成为网络中的节点，充当该点对点网络中的路由器，并通过使用已命名数据信息成形、预测和补偿算法将数字信号处理格式的多媒体信息传送到网络中的其它节点。主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以用于使用人工智能算法在通信内查找缺失位，删除额外错误位，及纠正翻转位，人工智能算法包含用头脑风暴会议自动我化的神经网络，以便在车道机动切换期间计算并且预测驾驶员接下来的速度和位置。
[0011]主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以用于通过路侧单元将信息传输到其它网络。主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以用于合并由帧标记生成的侧隐式信息，以便降低错误率和提高通信的可靠性。
[0012]主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以分别包括内插器，用于隐藏包括多个信息块的信息流的受损信息块中的错误，内插器用于确定信息流中受损块信息和未受损块信息之间的分数阶距离，并基于分数阶距离运用权重，从而内插受损块。权重可以是服从与分数阶距离成比例的分形分布的多个权重中的一个。
[0013]主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以分别包括交织装置。交织装置可以包括用于接收信息的输入端和具有各自的相关交织长度的多个交织器。每个交织器可以用于根据其各自的相关交织长度来交织信息。
[0014]主导通信设备和至少一个移动通信设备之每一者可以分别包括解交织装置。解交织装置可以包括用于接收信息的输入端和具有各自的相关解交织长度的多个解交织器。每个解交织器可以用于根据其各自的相关解交织长度来解交织信息。
[0015]系统还可以包括用于通过通信链路接收信息的装置，用于分析所接收的信息以确定通信链路的状况的装置，用于基于所确定的状况调整交织长度的装置，以及用于使用所调整的交织长度对之后将在通信链路上传输的信息交织的装置。
[0016]交织装置包括数据之前和之后的颜色编码标记，用于发送和接收交织长度信息。基于交织长度，可以控制已交织数据流中交织长度信息的位置。解交织装置可以包括用于接收已标记的信息的输入端和用于接收标记的输入端。
[0017]系统还可以包括用于从摄像机接收信号的装置；用于检查帧长度是否正确的装置;用于当帧长度不正确时使用第一神经网络检测移动通信设备的速度或切换车道的意图的装置；以及用于先使用第二神经网络纠错然后显示信号相关的信息的装置。第一神经网络和第二神经网络可以具有相同的结构，但由不同的数据训练，而第一神经网络可以使用原子钟。
[0018]在另一方面，本专利申请提供一种用于智能移动物联网的绿色通信方法。该方法包括:主导通信设备通过可见光或微米波通信与至少一个移动通信设备通信；确定主导通信设备和移动通信设备之间的当前通信环境;根据当前通信环境，控制移动通信设备的工作模式;形成网络，网络的节点为主导通信设备和至少一个移动通信设备，配置主导通信设备和至少一个移动通信设备为网络中的路由器，并通过使用信息成形、预测和补偿算法将数字信号处理格式的多媒体信息传送到网络的其它节点。
[0019]方法还可以包括使用人工智能算法在通信内查找缺失位、删除额外错误位和纠正翻转位，该人工智能算法包含用头脑风暴方法自我进化的神经网络。
[0020]在又一方面，本专利申请提供一种用于智能移动物联网的绿色通信方法。该方法包括:主导通信设备通过可见光或微米光通信与至少一个移动通信设备通信；确定主导通信设备和移动通信设备之间的当前通信环境;根据当前通信环境，控制移动通信设备的工作模式;形成网络，网络的节点为主导通信设备和至少一个移动通信设备，配置主导通信设备和至少一个移动通信设备为该点对点网络中的路由器，并通过使用信息成形、预测和补偿算法将数字信号处理格式的多媒体信息传输到网络的其它节点；和通过路侧单元将主导通信设备和移动通信设备的信息以及所采集的交通信息传输到其它网络。
[0021]方法还可以包括用预测盲补偿和成形的组合算法修复通信中的错误。该算法可以包括使用边界标记删除重复错误或已缺失的信息。该边界标记周期性地插入边信道。
【附图说明】
[0022]图1示意性示出了根据本专利申请一种实施方式的实现了用于智能移动物联网(HOOT)的绿色通信方法的系统。
[0023]图2示出了两辆车通过可见或不可见光彼此通信。
[0024]图3示出了两辆车之间的通信。
[0025]图4示出了另外两辆车之间的通信。
[0026]图5示出了又另外两辆车之间的通信。
[0027]图6示出了数据标记的帧结构。
[0028]图7示出了通信中用于纠错的神经网络。
[0029]图8示出了使用图7所示神经网络处理数据的流程图。
[0030]图9示出了原子钟的实现。
[0031]图10示出了LIN协议格式。
[0032]图11示出了根据本专利申请一种实施方式的结合有标记装置的通信设备的框图。
[0033]图12示出了根据本专利申请一种实施方式的层状标记格式。
[0034]图13示出了根据本专利申请另一种实施方式的标记装置。
[0035]图14示出了根据本专利申请另一种实施方式的变道场景。
【具体实施方式】
[0036]现在给出本专利申请公开的智能移动物联网的绿色通信系统和方法的优选实施例的详细参考，还在以下描述中提供了多个示例。虽然详细描述了本专利申请公开的系统和方法，但是为了清楚起见，显然，对于本领域技术人员理解该系统和方法不是特别重要的一些功能部件可能不被示出。
[0037]此外，应该理解的是，本专利申请中公开的系统和方法不限于如下描述的确切实施例，其可以由本领域技术人员在不脱离其精神或请求保护范围的情况下实现各种改变和修改。例