【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于可見光通信和智能交通，特別涉及一種基于前向糾錯碼的occ系統圖像編譯碼方法。
技術介紹
1、隨著全球生活水平的不斷提高，新一代信息技術與汽車工業不斷融合，使得智能交通系統(intelligent?transportation?system，its)蓬勃發展，人工智能，大數據，物聯網等技術為汽車行業注入了新的活力。自動駕駛技術作為現階段汽車工業發展的重要戰略點，對通信系統信息傳輸的可靠性以及抗干擾能力提出了更為嚴苛的要求。通信系統的數據吞吐量、時延、魯棒性都對自動駕駛時的人身安全產生重大影響，為了保證自動駕駛時的人身安全，多種通信技術協同互補的方式很有必要。當自動駕駛場景應用在城市交通擁堵的路段時，如果車輛間通信以射頻技術為主，則會受到頻譜資源的限制而產生電磁干擾，導致通信系統時延增大、可靠性降低，存在著諸多安全隱患。
2、可見光相機通信(optical?camera?communication，occ)是一種發射端以led光信號作為信息載體，自由空間為傳輸信道，高速相機作為信號接收端，通過發射端led燈明暗變化以及高速相機實時拍攝接收進行信息傳輸的一種無線通信技術。相比于以射頻為主體的通信技術，occ具有不占用額外的頻譜資源，無電磁輻射，綠色環保，與其他通信技術互不干擾等諸多優點。
3、現如今，新能源汽車行業蓬勃發展，某些汽車廠商依靠車載攝像頭的視覺算法模擬人眼在實際駕駛場景中的作用，還有一些汽車廠商使用激光雷達作為傳感器輔助自動駕駛。可見，自動駕駛方案并不是唯一的，相較于前兩種輔助駕駛方案
4、雖然occ技術具有眾多優勢，被認為是自動駕駛方面的潛在技術，但目前仍處于實驗室階段，針對相關的技術研究還不夠成熟，許多算法應用還處于計算機仿真階段，在傳輸干擾較大的可見光信道內，僅采用ook的調制方式，面對一些強光干擾或led燈發生故障無法傳遞信息的情況時，會導致傳輸信息的部分丟失或者誤判，造成誤碼率的提高，降低通信系統的可靠性。目前，對于occ技術的研究更多的是在解碼和跟蹤方向，專注于occ編碼技術方面的研究還有待深入，因此，亟需研究一種適用于可見光通信的編碼技術，來提高occ系統的可靠性，降低系統的誤碼率。
技術實現思路
1、本專利技術為了克服現有技術存在的問題，提供了一種基于occ的車對車通信系統前向糾錯編譯碼方法。
2、為解決上述技術問題，本專利技術是采用如下技術方案實現的：
3、基于occ的車對車通信系統前向糾錯編譯碼方法，首先通過車載pc將數據源碼傳輸至發射端編碼器，應用qc-ldpc快速編碼算法將得到的數據源碼進行編碼，增加冗余進而得到編碼信息，之后通過放大電路驅動目標為a行b列，即a×b個可獨立發光和熄滅的led燈組成的led陣列傳輸編碼信息；接收端利用scmos相機對目標led陣列進行實時拍攝，獲得含有led燈陣列的圖像，設置圖像二值化閾值，利用邊緣圖像處理算法獲取每個led燈的中心坐標以及平均灰度值，經過數據預處理、歸一化后傳輸至接收端譯碼器中，應用lbp譯碼算法對處理后的數據進行實時譯碼，去除編碼信息中的校驗向量以及糾正傳輸過程中由于各種干擾因素造成的誤碼，達到降低系統誤碼率，提高系統可靠性的目的，本方法的具體步驟如下：
4、步驟一、構建快速編碼算法
5、過程(1)構建校驗矩陣h：
6、在使用校驗矩陣h進行快速編碼時，利用h·gt＝0等式得到生成矩陣g，之后利用生成矩陣g和信息源碼相乘得到編碼信息，設計具有準雙對角線結構校驗矩陣h，設置ldpc碼為準循環結構，使得在進行ldpc編碼時不再需要生成矩陣g，減小運算復雜度；
7、校驗矩陣構建的基礎為基矩陣hb，表示為：
8、
9、上式中hb1對應信息比特，hb2對應校驗比特，其中hb1需保證矩陣無四環結構；
10、hb2在上式中能夠分為hb和h'b2兩部分：
11、
12、之后，使用pi,j來表示置換矩陣，基矩陣hb的擴展表示為p(hb)，qc-ldpc的校驗矩陣h表示為：
13、
14、其中，置換矩陣的尺寸為z×z，兩個下標m與n表示為m＝z×mb，n＝z×nb；在生成校驗矩陣h時，hb矩陣中的元素“1”，使用單位矩陣來替換，元素“0”使用零矩陣來替換，單位矩陣與零矩陣的大小均為z×z，當矩陣hb中的元素全部替換完成后，其大小變為m×n；由基矩陣hb替換前的值對替換后的單位矩陣移位，得到要構造的校驗矩陣h；
15、過程(2)根據校驗矩陣h和信息源碼計算校驗向量：
16、利用過程(1)中得到的校驗矩陣h實現快速編碼算法，信息源碼向量為：
17、s＝[s1?s2?…?sk]
18、校驗向量為：
19、p＝[p1?p2?…?pm]
20、則編碼信息向量為[s?p]，其向量長度為n＝k+m，k為信息向量的長度，m為校驗向量的長度，編碼部分能夠分為以下兩個部分：
21、首先由校驗矩陣h和編碼信息向量c之間的校驗等式h·ct＝0，得到校驗向量p1t；
22、其次根據校驗向量p1t遞歸計算可得到p2t、p3t，最終得到pmt；具體實現過程如下：
23、由校驗等式h·ct＝0，展開校驗矩陣和編碼信息后得到：
24、
25、矩陣運算移位展開得：
26、
27、將上式化簡，得到p1t為：
28、
29、根據上式進一步得到p1t為：
30、
31、之后將p1t代入到校驗等式得到：
32、
33、同樣將p1t代入到校驗等式：
34、
35、以此類推得：
36、
37、得到p＝[p1?p2?…?pm]，編碼信息表示為：
38、c＝[s1?s2?…?s4?p1?p2?…?p3]
39、之后判斷校驗等式h·ct＝0是否成立，在仿真算法中使用模二加法運算，用異或運算來表示，當兩個二進制位相加時，若兩個二進制值相同，則結果為0；如果不同，則結果為1；在矩陣相乘時，若得到非0矩陣，不滿足校驗等式，則表示編碼失敗，需重新生成校驗向量p進行編碼，直到滿足校驗等式h·ct＝0；
40、步驟二、仿真qc-ldpc快速編碼算法對比確定各項參數，使其適配于occ系統：
41、過程(1)設置不同的碼長進行數據仿真：
42、在步驟一中已構造完成校驗矩陣h以及編碼方法，根據ieee802.16e標準中qc-ldpc碼長本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于OCC的車對車通信系統前向糾錯編譯碼方法，其特征在于，首先通過車載PC將數據源碼傳輸至發射端編碼器，應用QC-LDPC快速編碼算法將得到的數據源碼進行編碼，增加冗余進而得到編碼信息，之后通過放大電路驅動目標為a行b列，即a×b個可獨立發光和熄滅的LED燈組成的LED陣列傳輸編碼信息；接收端利用sCMOS相機對目標LED陣列進行實時拍攝，獲得含有LED燈陣列的圖像，設置圖像二值化閾值，利用邊緣圖像處理算法獲取每個LED燈的中心坐標以及平均灰度值，經過數據預處理、歸一化后傳輸至接收端譯碼器中，應用LBP譯碼算法對處理后的數據進行實時譯碼，去除編碼信息中的校驗向量以及糾正傳輸過程中由于各種干擾因素造成的誤碼，達到降低系統誤碼率，提高系統可靠性的目的，本方法的具體步驟如下：
【技術特征摘要】
1.基于occ的車對車通信系統前向糾錯編譯碼方法，其特征在于，首先通過車載pc將數據源碼傳輸至發射端編碼器，應用qc-ldpc快速編碼算法將得到的數據源碼進行編碼，增加冗余進而得到編碼信息，之后通過放大電路驅動目標為a行b列，即a×b個可獨立發光和熄滅的led燈組成的led陣列傳輸編碼信息；接收端利用scmos相機對目標led陣列進行實時拍...
【專利技術屬性】
技術研發人員：石文孝，石迪，劉維，尹孝萱，劉安琪，李芊，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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