车辆扬尘环境下可见光通信链路质量与可靠性分析

荆棘鸟

车辆扬尘环境下可见光通信链路质量与可靠性分析常康康西安理工大学
摘要：可见光通信具有频带宽、抗干扰能力强、保密性好等优点,在战场环境下尤其是电磁干扰或无线电静默时可大大提高装甲车之间的通讯效率,因此可见光通信在战场上具有很大的应用潜力。但车辆扬尘会对可见光光束产生吸收和散射,导致可见光通信链路质量与可靠性下降。所以研究车辆扬尘对可见光通信链路质量与可靠性的影响具有重要的理论意义。首先模拟了扬尘环境下装甲车的外部流场,然后利用光散射理论分析了 LED白光在车辆扬尘中的传输特性,最后分析了车辆扬尘对可见光通信链路质量与可靠性的影响。具体研究内容如下1)通过对装甲车进行建模,利用Fluent软件进行计算域划分、网格划分和参数设置并仿真了气固两相流扬尘环境下装甲车的外部流场,分析了车速和质量流率对扬尘分布的影响;研究了不同车速下距离地面不同高度下车辆尾部的质量浓度分布,利用沉降理论计算了不同时刻车辆尾部的粒子数浓度,并通过外场实验进行了结果验证。(2)基于LED的光谱辐射特性,通过对装甲车尾部浓度不均匀扬尘进行分层,利用Mie理论和蒙特卡罗分层方法计算了 LED白光在扬尘中的光谱传输特性,研究了车速和质量流率对光谱传输特性的影响,研究发现车速越大,衰减系数的峰值越大,质量流率越大,衰减系数的峰值越大。(3)对车辆扬尘环境下可见光通信链路质量与可靠性进行了分析,研究了车距和夹角β(LED光轴与通信链路之间的夹角)对通信链路性能的影响,以及白天背景光噪声、车速、质量流率、不同时间等因素对可见光通信链路质量与可靠性的影响,并通过可见光通信硬件系统在车辆扬尘环境下的外场实验对误码率的结果进行了验证。