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가시광 통신링크를 이용한 FPGA기반 차량 메시지 전송 시스템
FPGA-based Traffic Message Delivery System for Car-to-car Communications Using Visible Light Communication Link 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.24 no.4, 2016년, pp.386 - 391  

김종영 (조선대학교 전자공학과) ,  조은별 (조선대학교 전자공학과) ,  황성조 (조선대학교 전자공학과) ,  박봉석 (공주대학교 전기전자제어공학부) ,  이충규 (조선대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A traffic message delivery system using visible light communication(VLC) link has been demonstrated. The system is proposed to deliver simple traffic messages between cars at low speed. The message set is programmed in an FPGA-based digital board and one of the messages is sent to the other car. Con...

주제어

#가시광 통신   #교통 메시지 전송   #지능형 교통 시스템   #차량 통신  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문은 실시간 메시지 식별 확인이 가능한 차량간 메시지 전송 시스템 개념을 구현하고 실험 결과를 기술한다. VLC 기반 메시지 전송 시스템은 범용 디지털 모듈에 저장된 메시지 집합으로부터 필요한 메시지를 선택한 후, VLC 모듈을 통해 전송, 수신하여, 이를 장착된 디스플레이에서 확인이 가능하도록 개발되었다.
  • 본 논문에서는 가시광통신(VLC) 링크기반차량 메시지 전송 시스템을 실험으로 구성하고, 동작을 확인하였다. 이 시스템은 운전자에게 간단한 안전 및 교통상황 관련 메시지 또는 차량 사이의 단문 메시지를 전송하기 위한 목적으로 제시되었다. 시스템은 FPGA 기반 회로 설계 및 구현 플랫폼으로 통합되어 설계되었으며, 미리 결정된 메시지 집합은 PC에 접속된 USB 인터페이스를 통해 디지털 보드에 저장되고, 송신 명령을 받은 메시지는 복잡한 핸드셰이킹 과정을 거치지 않고 UART 통신을 사용하여 즉시 후방에 위치한 차량으로 전송되도록 설계되었다.
  • 예를 들면, 첫 번째 메시지를 보낸 단말기로부터 10번째 차까지 보내는 것이다. 이러한 개념의 다단계 메시지 전달 시스템의 작동을 확인하기 위하여, 본 논문의 실험은 두 차량 사이의 메시지 전송으로 제한하여 실험을 수행하였다. 실제 환경에서 안정적으로 동작하기 위해서는 데이터 송수신 성능이 안정적으로 유지되어야 한다.

가설 설정

  • 실제의 경우, 태양광 및 주변 빛에 의한 간섭, 설계 범위를 벗어난 신호 송수신 등을 포함한 성능 저하 요인들에 대응하고, 특히, 동시에 여러 차량으로부터의 신호를 송신하는 문제를 해결하기 위해, 신호 송신 우선순위 설정 방식이 일반적으로 필요한데, 본 논문에서 구현된VLC 기반 메시지전송시스템은 복잡한 설계를 회피하기 위해, 다중 재전송 방식을 가정하였다. 마지막으로 VLC링크를통해광검출기에서 수신된 전류신호는 수신회로에서 복원되어 시스템 제어장치에 의해 LCD에 표시되고, 이를 운전자가 확인하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지능형 교통시스템의 일부로서 VLC 시스템을 활용하는 것의 장점은? 4) 이에 따라, 지능형 교통시스템의 일부로서 VLC 시스템을 차량 통신 기술에 응용하기 위한 연구결과들이 보고되었다.5-8) 조명용 LED를 사용한 교통신호등은 이미 많이 설치되어 있고, 많은 승용차들도 브레이크등, 방향지시등, 또는 전조등 일부에 조명용 LED를 탑재하고 있다. 이러한 상황을 고려하면, 자동차와 ITS 기반시설 사이 또는 자동차와 자동차 사이의 정보 전송을 위한 통신 신호원으로 이미 차량 및 신호등에 장착된 LED램프를 사용하는 것은 통신을 위한 새로운 송신기를 추가로 설치하지 않아도 되는 장점이 될 수 있다. 즉, 구동 회로를 변경하고 데이터 송수신 모듈을 장착 함으로 LED램프를 통신 신호원으로 사용하는 것이 가능하다. 이러한 VLC 시스템의 장점을 활용하여 차량용 프로토타입 LED헤드램프를 I-4PPM 방식으로 변조한 실외 차량용 VLC 시스템 실험결과도 발표되었다.
가시광 통신(VLC) 시스템은 무엇인가? 일반적으로 가시광 통신(VLC) 시스템은 가시광대역의 조명 LED모듈을 신호 송신기로 사용하고, 송신된 빛이 대기를 통과한 후, 신호 수신기에서 광검출기를 사용하는 통신시스템을 의미한다. 가시광대역의 빛을 내는 조명 LED의 성능이 향상됨에 따라, 통신속도 증가 등 LED 기반통신기술인 VLC 시스템의 통신성능 향상에 관한 많은 연구들이 수행되었다.
차량의 VLC 광원 측정 시 광검출 후 직류성분을 제거하기 위한 회로가 필요한 이유는 무엇인가? 햇빛은 전 파장 성분이 고루 분포하며 직류성분에 영향을 주게 되므로, 햇빛이 강한 낮의 경우, VLC 광원의 주파수를 제외한 빛을 차단시키는 광 필터가 필수적임을 확인하였고, 광검출 후 직류성분을 제거하기 위한 회로가 필요할 수 있음을 확인하였다.
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참고문헌 (10)

  1. T. Komine and M. Nakagawa, "Fundamental Analysis for Visible-light Communication System Using LED Lights," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol.50, No.1, pp.100-107, 2004. 

    상세보기 crossref

  2. C. G. Lee, C. S. Park, J.-H. Kim and D.-H. Kim, "Experimental Verification of Optical Wireless Communication Link Using High-brightness Illumination Light-emitting Diodes," Optical Engineering, Vol.46, No.12, 125005, 2007. 

  3. H. L. Minh, D. O. Brien, G. Faulkner, L. Zeng, K. W. Lee, D. K. Jung, Y. J. Oh and E. T. Won, "100-Mb/s NRZ Visible Light Communications Using a Postequalized White LED," IEEE Photonics Technology Letters, Vol.21, No.15, pp.1063-1065, 2009. 

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  4. M. C. Won, "Longitudinal Vehicle Platoon Control in Intelligent Vehicle Highway Systems," Transactions of KSAE, Vol.7, No.1, pp.209-218, 1999. 

  5. T. Nagura, T. Yamazato, M. Katayama, T. Yendo, T. Fujii and H. Okada, "Improved Decoding Methods for Visible Light Communication System for ITS Using LED Array and High-speed Camera," IEEE 71st Vehicular Technology Conference, pp.1-5, 2010. 

  6. S. B. Park, D. K. Jung, H. S. Shin, D. J. Shin, Y.-J. Hyun, K. Lee and Y. J. Oh, "Information Broadcasting System Based on Visible Light Signboard," Proc. Wireless and Optical Communications, Montreal, Canada, 2007. 

  7. N. Kumar, D. Terra, N. Lourenco, L. N. Alves and R. L. Aguiar, "Visible Light Communication for Intelligent Transportation in Road Safety Application," Proc. 7th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference, pp.1513-1518, 2011. 

  8. S. H. Yu, O. Shih, N. Wisitpongphan, H. M. Tsai and R. D. Roberts, "Smart Automotive Lighting for Vehicle Safety," IEEE Communications Magazine, Vol.51, No.12, pp.50-59, 2013. 

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  9. H. W. Seo, J. Y. Kim, J. K. Oh, S. Y. Jung and J. S. Jang, "Vehicular Visible Light Communication System Using LED Headlamp," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.950-953, 2013. 

  10. C. G. Lee, Information Delivery System for Vehicles, Korea Patent, 2010. 

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