Page 30 - 网络电信2022年2月刊

光 通 信

光标签使能的车路协同现状与展望

李伟，许科诺，许辰人
北京大学

摘要：基于无线电的车联网部署仍然缓慢，需要低成本可渐进的解决方案，因此介绍了光标

签技术及其使能的一种新型的 车路协同组网方式。通过对传统路标进行改造，利用了其逆反射
涂层，在保持原有功能的同时建立了可见光逆反射通信，向车辆传递动态信息。展示了一套创新
的通信设计，包括延迟偏振、基于极化的差分接收和分散的数据链路协议，并给出了实验结果。
最后从技术自身、单车级应用、车路协同级应用等方面介绍并展望了光标签技术未来的应用与发

展。
关键词：可见光逆反射通信；基础设施与车辆间组网；基于偏振的差分接收；智慧基础设施

随着自动驾驶的潜力被逐步挖掘，单车智能局限性渐显， 签技术的车路协同级应用等方面，对光标签技术的未来发展进
车路协同的重要性日益突出 [1-2] 。对于日常驾驶中存在诸多动 行展望。
态的路况，如事故、施工、积水或冰面等，单车的车载传感器
（如摄像头和 LiDAR）难以识别和推理。此时，若路侧的基 一、基于光标签的V2X通信
础设施搭载了智能传感器，则可以将感知到的动态路况通知来 整个光标签系统基于可见光逆反射通信（VLBC, Visible
车，补齐单车感知的不足。事实上，在道路基础设施上配备智 Light Backscatter Communication），由两个部分组成。其一
[3]
能传感器已经成为全世界基础设施现代化进程的一部分 。为 为读写器，被加装于汽车的车灯处，读写器负责向光标签发送
了将传感数据传递给车辆，通信手段至关重要。专用短程通信 问讯信号，这条链路称为下行链路，读写器所发出的照明光也
[4]
（DSRC）以及蜂窝车联网（C-V2X ）是迄今为止两种被广泛认 可带有高频率的载波，为光标签发送回的上行链路提供信息载
可的成熟技术。然而时至今日，由于商业模式不清晰，应用场 体。其二为光标签，被加装于路牌、道钉等带有逆反射涂层的
景、政策法规不完善等原因，其大规模部署的脚步仍然缓慢。 道路基础设施上，光标签自身在逆反射材料层之前加入了液晶
[6]
近年来逐步兴起的光标签技术 为车路协同提供了另一种 调制器（见图1）。不同的通电状态可以改变入射光信号的反射
崭新的可能性。其通过整合低功耗电路、逆反射材料和液晶调 状态，进而改变所调制符号信息，该链路称为上行链路。上下
制器的方式，将传统的交通标志进行翻新和改造，创造一种新 行链路共同为汽车与基础设施间提供了双向通信。
的标志RetroSign。一方面，RetroSign保留了标志本身的功
能，即向驾驶员传递信息。光标签仅仅将传统路牌逆反射涂层 图1 光标签系统上行链路原理
的一小部分进行覆盖和改造，整体的视觉效果没有改变；另一
方面，光标签也增强了标志的功能——车辆可以通过加装了读
写器的车灯与道路周围的路牌进行远距离的通信。在弱光、黑
夜等人类驾驶员视野受限的情况下，光标签技术可以帮助驾驶
员提前了解到道路上发生的动态信息，进而留有充足的时间做
出相应的处理。
光标签技术因其低成本、低速率、高方向性等特性，与
C-V2X等无线电车路协同技术优势互补，为车路协同的多样化发
展提供了新的机会。本文首先介绍了光标签技术的基本原理，
进而给出原型光标签系统的实验表现。之后，本文自下而上，
从技术自身、基于光标签技术的单车级别应用，以及基于光标

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