Visible Light and Radio Communication for Cooperative Autonomous Driving: applied to vehicle convoy

By realizing both low-cost implementationand dual functionality, VLC has becomean outstanding intriguing supportivetechnology by using the vehicular existedinfrastructure.This thesis aims to contribute to theautonomous vehicular communicationand urban mobility improvements. Thework addresses the main radio-basedV2V communication limitations and challengesfor ITS hard-safety applicationsand intends to deploy the vehicular lightingsystem as a supportive communicationsolution for platooning of IVCenabledautonomous vehicles. The ultimateobjectives of this Ph.D. researchare to integrate the VLC system withinthe existing C-ITS architecture by developinga VLC prototype, together withsufficient hand-over algorithms enablingVLC, RF, and perception-based solutionsin order to ensure the maximumsafety requirements and the continuousinformation exchange between vehicles.The feasibility and efficiency of thesystem implementation and hand-overalgorithms were subjects to deep investigationsusing computer simulators andtest-bed that considers applications ofautomated driving. In addition to the improvementin road capacity when platoonformations are used. The carried outsimulations followed-up by experimentalresults proved that the integration of VLCwith the existed RF solutions lead to adefinite benefit in the communicationchannel quality and safety requirementsof a platooning system when a properhand-over algorithm is used.
La communication par lumière visibleVLC est devenue une technologie attractivevu qu’elle assure une implémentationà faible coût et une doublefonctionnalité. En effet, elle permetd’utiliser l’infrastructure déjà existantesur le véhicule à savoir les lampesd’arrière et frontales comme des unitésde transmission. Cette thèse s’intéresseà rendre plus efficace les communicationsdes véhicules autonomes ainsi quela gestion de la mobilité urbaine. Nousnous intéressons tout d’abord aux principaleslimitations des communicationsradio sans fil dans le contexte des applicationsde sécurité routière à hautes exigences.Nous nous concentrons ensuiteau déploiement d’un système d’éclairagesur les véhicules dans le but de fournir unmoyen de communication de soutien auxcommunications radio pour l’applicationde peloton. L’objectif primordial decette thèse est d’intégrer la technologieVLC dans l’architecture de communicationITS en implémentant un prototypede communication VLC et en concevantde nouveaux algorithmes de handoverpermettant une transition transparenteentre différents moyens de communicationinter-véhiculaires (VLC, communicationsans fil et techniques de perception).Le but est d’assurer les exigencesde sécurité requises par les applicationset l’échange continue de l’informationentre véhicules. L’efficacité de ces algorithmesa été validée à travers de nombreusessimulations et test-bed réels aucours desquels nous avons considérél’application de conduite automatisée.Ces différentes méthodes de validationont démontré que l’intégration de la technologieVLC avec les solutions de communicationsradio permet d’améliorer laqualité du canal de transmission ainsique la satisfaction des exigences de sécuritérelatives à l’application de peloton.