高精度室内可见光定位算法

针对目前室内定位算法精度不高、实现复杂等问 题,提出了一种基于白光LED的可见光室内定位方 法。首先利用由室内不同LED发出的定位参考信号到达定位终端的时间差(TDOA )的测量估计,得 到定位终端到达两个LED的传输距离之差,以此构造距离估计目标函数,然后采用有约束非 线性规划算法得到 定位终端的位置坐标,从而有效地解决了室内噪声环境中常规TDOA定位算法不收敛或误差偏大的问题。 同时,为了进一步优化定位性能,将距离信息引入加权因子中,提出了质心加权混合定位算 法。将提出的 定位算法在5m×5m×3m的空间区域中进行了仿真实验,同时考虑噪声因素的影响,结果 表明,提出的距离 估计目标函数法在信噪比(SNR)为2dB的条件下可以达到平 均5cm的定位误差,采用质心加权处理后平均定位误 差仅为3cm,有效地提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性。     

可见光室内定位技术研究进展

可见光赋能的定位技术具有无电磁辐射、成本低、精度高、安全性高、不易受电磁干扰等优势,故近年来可见光室内定位技术(Visible Light Indoor Positioning, VLIP)受到了学界和业界的广泛关注。为了展示VLIP的研究进展和发展全貌,阐述了VLIP的系统架构及相关通信技术,对VLIP基础定位方法及其相关辅助定位技术进行了详细地梳理、分类和对比分析,针对VLIP当前面临的挑战分析了潜在的解决方案,展望了VLIP未来研究方向。     

多LED照明节点的室内可见光定位方法研究

针对室内复杂环境和室内照明节点拓扑结构对可见光定位精度的影响,基于近似完美三角点测试(APIT)算法设计了一种多LED照明节点的可见光室内定位方法。该方法利用信号传输时间作为节点间距大小的判断凭证,结合APIT定位算法,实现室内可见光定位。仿真结果表明:该定位方法的定位误差在0.24 m左右浮动,在保证了定位精度的基础上,精简了定位设备成本,并提升了定位算法的计算效率,使得定位系统在实际场景中的应用更具稳定性与适用性。     

基于Fang算法的TDOA室内定位技术

传统基于全球定位系统(GPS)的定位技术应用,已在室外环境下为人们提供了许多便利。随着近年来人们生活水平的不断提高,大众对定位的诉求已不仅限于室外,在智慧商场、企业人员智能管理、校园智能管理等场景,要求对室内用户进行定位监测,而传统的GPS定位精确度有限,在室内已无法应用。目前室内定位常用的技术有红外线、蓝牙、Wi-Fi以及基于室内移动网路的无线定位等,无线定位则是其中的热点。本文介绍了一种基于室内分布式基站,运用Fang算法实现到达时间差(TDOA)定位的技术研究,并对其定位精确度进行了探索。     

基于多节点协作的鲁棒可见光智能定位

可见光通信凭借频谱资源丰富、不易受电磁污染和绿色安全等优势有望成为6G的关键备选技术之一,也给高精度室内定位提供了新的思路。然而,在可用作锚点的LED数量不足或被严重遮挡等恶劣室内环境下,定位精度会大幅下降。为此,研究了一种基于多节点协作的鲁棒可见光智能定位方法,在考虑可见光非视距传播和用户终端朝向动态变化的情况下,通过建立用户终端之间的协作定位机制获取互信息增益,并设计一种卷积-循环神经网络,且对协作定位精度性能进行了理论分析。仿真结果表明,引入协作定位机制能有效提高恶劣条件下的定位性能。     

基于可见光通信技术的室内定位方法

在当代社会中,各种基于定位的位置服务系统也应用得越来越普遍。而合理地利用可见光通信技术,也能够在一定程度上完成室内的定位。在本文中,就从这个角度出发,探讨了具体的室内定位方法。     

基于到达角Kalman滤波的TDOA/AOA定位算法

基于Chan算法的TDOA/AOA定位算法是在Chan算法的信号到达时间差(TDOA)误差方程组里加上一个信号到达角(AOA)误差方程,利用加权最小二乘法(WLS)求解。其主要缺点是把移动台(MS)的横坐标、纵坐标与移动台到服务基站(BS)之间的距离作为3个相互独立的变量,忽略了3者之间的相关性。需要进行两次WLS计算,且最终的解为二值根。当AOA测量误差的方差不断增大时,对应的定位误差也随之增大。该文利用Kalman滤波算法对AOA的值进行估计,并将上述的3个变量简化为一个,只需一次WLS即可求得唯一解,减少了计算量,消除了根的模糊性。仿真结果表明,该方法简单,计算量小,有较高的定位精度和较好的稳健性。     

基于室内可见光照明的位置服务系统

设计并实现了一种基于室内LED照明光源的位置服务系统。系统利用LED标签(LED ID)技术,LED提供照明的同时广播自身的位置ID信息,移动终端将接收到的ID信息与位置关联,实现自身的被动定位。可见光通信的调制编码以及解调解码模块均采用单片机处理器(PC)实现,并提供UART接口分别与PC控制端和手机显示端进行通信。PC控制端向LED信号源发送位置服务信息,LED信号源通过空间光传输方式将自身位置ID和接收到的位置服务信息广播出去。手机使用终端加载有Android操作环境下的室内定位导航软件,可以实时更新位置和位置服务信息。     

存在站址误差下的时频差稳健定位算法

针对现有算法定位精度低,稳健性差的问题,该文基于误差校正的思想,改进了经典两步加权最小二乘(TSWLS)算法的步骤2,提出一种站址误差条件下基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的高精度、稳健动目标无源定位算法。所提算法的步骤2对步骤1中引入的辅助变量进行泰勒展开以构建误差校正方程,避免了经典两步加权最小二乘算法中的矩阵缺秩问题和非线性运算,提高了算法的稳健性和定位精度。理论分析表明,在小噪声条件下该算法定位精度可达克拉美罗下界(CRLB)。仿真结果表明,在常见量级的站值误差及测量误差下,相比于现有算法,该文算法具有更强的稳健性和更优的抗噪性。      

基于双BP神经网络的室内可见光定位算法

为提高室内可见光定位的精度,提出了一种基于双反向传播(BP)神经网络的单发光二极管(LED)灯室内定位算法.首先在定位区域内使用BP神经网络确定待测目标粗略的位置范围,然后以该位置范围为限制条件,再次使用BP神经网络实现更精确的定位.室内定位系统采用单个LED灯作为发射器,3个水平光电探测器作为接收器接收光功率,避免了...     

基于白光LED的可见光通信系统设计

基于白光LED提出一种可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统设计方案。详细给出了该方案的系统原理与组成、可见光通信发射机设计和可见光通信接收机设计,并给出了信号光/电转换、电信号调制/解调以及最终将传输的数据信息解调还原出来的详细过程。测试结果表明,该系统实现了可见光数据传输的功能,具有通信距离远、可靠性高及体积小等优点。     

一种基于大功率LED照明灯的可见光通信系统

基于强度调制及直接检测(IM/DD)原理,利用18×1 W大功率白光LED照明灯,以开关键控和二进制非归零码(OOK-NRZ)调制方式实现了可见光通信(VLC)系统的室内单向下行通信.为优化LED光源的布局,对光链路视线(LOS)信道损耗进行了理论分析,对LED光源建模并进行光线追迹仿真.系统采用基于TCP/IP的VL...     

网格搜索法优化的支持向量机室内可见光定位

采用信号强度特征建立指纹库,通过网格搜索法对支持向量机参数进行优化,利用SVM回归算法建模位置坐标和信号强度特征的映射关系,实现对待定位点位置坐标的预测.在待定位点误差范围内建立子集指纹库,根据欧式距离的远近分配权值,对预测到的坐标进一步优化,实现误差最小化.将没有优化的支持向量机与用网格搜索法、蚁群算法、粒子群算法优...     

一种基于内插采样的时差测量与基站同步技术

针对TDOA定位系统中的高精度时差测量问题,介绍并分析了一种基于内插采样的时差测量技术。与传统的时差测量方法相比,该方法将时钟量化误差转变为对基准信号相位的测量,从而消除了传统时差测量中的原理性误差。本文对该方法进行了理论分析与计算机仿真,仿真结果表明在当前的器件性能下能够实现70ps以内的时差测量精度。同时基于内插采样的高精度时差测量技术能够应用于TDOA定位系统中的基站时钟同步中,有效降低了基站时钟同步误差,进一步提高了时差定位系统的定位精度。     

用于双星时差频差定位体制的宽频接收机设计

针对双星时差频差定位体制要求,提出了一种宽频带接收机设计方法。介绍了整机架构设计方案和模块划分方法。重点阐述了影响双星时频差体制定位精度的关键指标:时延差一致性、频率差一致性、幅度差一致性的工程实现方式及各项技术指标的加速老化试验方式。接收机测试结果表明,接收机时延差一致性优于1.54 ns、频率差一致性优于1 Hz、幅度差一致性优于0.5 dB。并通过老化试验验证接收机指标变化情况满足在轨5年实际工程应用需求。     

基于可见光通信的停车场泊车自动导航系统

为满足车辆定位需求并实现高效率停车场泊车导航,设计基于可见光通信的停车场泊车自动导航系统,系统的车位信息监测模块通过结合泊车位上方LED照明装置和车位地面的光敏电阻形成光电检测装置,获取停车场车位状态信息后,经STM32单片机产生频率差异显著方波信号;可见光信号调制模块依据可见光通信原理,将方波信号经信号调制电路转换成...     

基于可见光通信的一对多视频广播系统

利用自主研发的软硬件搭建了基于可见光通信(VLC )的一对多视频广播系统。通过传输流(TS,transport stream)音视频数据流解决了通信信道 不可靠的问题,通过广播流量控制算法和控制指令的设计解决了多媒体数据广播传输时服务 器和客户端速率不匹配带来的超大缓存需求问题。可见光收发模块采用荧光型LED和PIN探测 器作为光源和探测器。系统拥有蜂窝网络结构,每个蜂窝可以有多个用户,客户可以同时接 收广播信号且不会相互干扰。通过实验实验证了系统的可行性。测试结果表明,本文系统支 持1对多的1080P视频数据光学无线广播传输,每个用户的接收带宽为 2Mbit/s,传输距离为2m。