Study, implementation and optimization of a visible light communications system. Application to automotive field.
Etude et réalisation d'un système de communications par lumière visible (VLC/LiFi). Application au domaine automobile.
Résumé
The scientific problematic of this PhD is centered on the usage of Visible Light
Communications (VLC) in automotive applications. By enabling wireless communication among
vehicles and also with the traffic infrastructure, the safety and efficiency of the transportation can
be substantially increased. Considering the numerous advantages of the VLC technology
encouraged the study of its appropriateness for the envisioned automotive applications, as an
alternative and/or a complement for the traditional radio frequency based communications.
In order to conduct this research, a low-cost VLC system for automotive application was
developed. The proposed system aims to ensure a highly robust communication between a LEDbased
VLC emitter and an on-vehicle VLC receiver. For the study of vehicle to vehicle (V2V)
communication, the emitter was developed based on a vehicle backlight whereas for the study of
infrastructure to vehicle (I2V) communication, the emitter was developed based on a traffic light.
Considering the VLC receiver, a central problem in this area is the design of a suitable sensor
able to enhance the conditioning of the signal and to avoid disturbances due to the environmental
conditions, issues that are addressed in the thesis. The performances of a cooperative driving
system integrating the two components were evaluated as well.
The experimental validation of the VLC system was performed in various conditions and
scenarios. The results confirmed the performances of the proposed system and demonstrated that
VLC can be a viable technology for the considered applications. Furthermore, the results are
encouraging towards the continuations of the work in this domain.
La problématique scientifique de cette thèse est centrée sur le développement de
communications par lumière visible (Visible Light Communications - VLC) dans les
applications automobiles. En permettant la communication sans fil entre les véhicules, ou entre
les véhicules et l’infrastructure routière, la sécurité et l'efficacité du transport peuvent être
considérablement améliorées. Compte tenu des nombreux avantages de la technologie VLC,
cette solution se présente comme une excellente alternative ou un complément pour les
communications actuelles plutôt basées sur les technologies radio-fréquences traditionnelles.
Pour réaliser ces travaux de recherche, un système VLC à faible coût pour application
automobile a été développé. Le système proposé vise à assurer une communication très robuste
entre un émetteur VLC à base de LED et un récepteur VLC monté sur un véhicule. Pour l'étude
des communications véhicule à véhicule (V2V), l'émetteur a été développé sur la base d’un phare
arrière rouge de voiture, tandis que pour l'étude des communications de l'infrastructure au
véhicule (I2V), l'émetteur a été développé sur la base d'un feu de circulation. Considérant le
récepteur VLC, le problème principal réside autour d’un capteur approprié, en mesure
d'améliorer le conditionnement du signal et de limiter les perturbations dues des conditions
environnementales. Ces différents points sont abordés dans la thèse, d’un point de vue simulation
mais également réalisation du prototype.
La validation expérimentale du système VLC a été réalisée dans différentes conditions et
scénarii. Les résultats démontrent que la VLC peut être une technologie viable pour les
applications envisagées.
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