保持视距通信：一种基于视觉辅助的方法

《IEEE Internet Computing》：Maintaining Line-of-Sight Communications: A Vision-Aided Approach

　　

摘要：

视距通信在提升无线通信中的信号质量方面起着关键作用。然而，发射端和接收端之间的障碍物会显著降低无线传输的性能。为了解决这一难题，我们提出了一种基于计算机视觉的新方法来维持视距通信。该方法采用两阶段框架，整合了用于图像分割和无模态补全的轻量级模型，这些模型专为在资源受限的边缘设备上高效部署而设计，从而能够以较低的计算成本准确检测遮挡情况。具体而言，图像分割模型采用了改进的骨干网络结构及孔洞空间金字塔池化模块，同时还设计了专门的损失函数来减少背景与前景之间的不平衡。无模态补全模型则通过自监督方式训练，从而无需手动标注即可实现精确的掩码补全。此外，根据检测到的遮挡比例，我们还提出了一种有效的策略来调整发射端的位置，以保持稳定的视距连接。我们开发了一个原型验证系统来测试所提出的方法，实验结果证明了该方法在实现高效位置调整、维持稳定视距连接方面的出色能力。

I. 引言

视距通信在确保强大、可靠且高效的无线通信方面发挥着重要作用。在发射端和接收端之间建立视距连接，可以减少信号衰减和干扰，从而相比非视距连接实现更高的数据传输速率和更低的延迟。在5G之后的时代，人们对超高速、低延迟连接的需求不断增长，而对毫米波和太赫兹等更高频率的需求也日益增加，这使得视距通信变得更加重要。较高频率能提供充足的频谱资源，有望满足物联网、自动驾驶汽车以及远程手术等新兴应用在传输性能和连接稳定性方面的严格要求。然而，使用这些频率的无线电设备对物理障碍物极为敏感。如图1所示，车辆频繁移动以及意外出现的障碍物都可能导致视距连接中断，进而影响车际通信的性能。因此，维持稳定的视距通信对于这些高频技术的实际应用至关重要。图1。

车际通信中视距连接失效的示例。