Měření vlastností optické komunikace v dopravních systémech

Michal Vaněk

Master's thesis

Measurement Properties of Optical Communications in Vehicular Systems

Abstract:

Tato práce se věnuje především technologii VLC a jejího využití v automobilové dopravě a ITS. Rozebrány jsou zde výhody, nevýhody, možné komplikace a krátký rozbor již provedených experimentů s VLC technologií v dopravě. V práci je rozebráno vývojové prostředí LabVIEW a popsán sestavený kód využitý pro uskutečnění experimentálního měření za pomoci softwarově definovaného rádia (USRP N210) použitého pro generování, modulování a demodulování signálu. Generovaný modulovaný signál je emitován SDR zařízením ve formě viditelného světla (VLC) automobilovým reflektorem s polovodičovým zdrojem světla (LED). Emitované světlo je detekováno PIN fotodiodou a signál je následně veden do SDR, kde je demodulován za použití LabVIEW, i s vyhodnocením kvality přenosu. Měření byla uskutečněna za různých klimatických podmínek prostředí (za klidu, deště, mlhy a tepelných turbulencí), díky speciálnímu boxu pro simulaci těchto podmínek. Měření bylo provedeno i s maximálním možným vychýlením, během něhož bylo stále možné navázat komunikaci. Na závěr jsou zhodnoceny výsledky měření i s úvahou, jakým směrem by se dále tato technologie mohla vyvíjet.

Abstract:

This thesis focuses mainly on VLC technology and its use in automotive transportation and ITS. It discusses the advantages, disadvantages, possible complications and a brief analysis of a few experiments already carried out with VLC technology in transportation applications. The paper discusses the LabVIEW development environment and describes the compiled code used to perform the experimental measurements using a software defined radio (USRP N210) used for signal generation, modulation and demodulation. The modulated signal generated by the SDR device is emitted in the form of visible light (VLC) by an automotive reflector with a solid-state light-emitting diode (LED) light source. The emitted light is detected by a PIN photodiode and the signal is then fed to the SDR where it is demodulated using LabVIEW. LabVIEW application is also used to evaluate the transmission quality. Measurements were performed under different temperature, wind and humidity conditions (calm weather, rain, fog and thermal turbulence), thanks to a special box to simulate these conditions. The measurements were also performed with the maximum possible deflection of automotive reflector, during which it was still possible to establish communication. Finally, the results of the measurements are evaluated, together with a reflection on the direction in which this technology could be further developed.

Keywords

Auto, IEEE802.15.7, ITS, Komunikace, Modulace, SDR, Světlo, LabVIEW, LED, USRP, V2I, V2V, V2X

Keywords

Car, Communication, IEEE802.15.7, ITS, Modulation, LabVIEW, Light, LED, USRP, V2I, V2V, V2X

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 12. 8. 2021
• Supervisor: Jan Látal
• Reader: Stanislav Hejduk

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme / field:
Informační a komunikační technologie / Telekomunikační technika