【摘 要】
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随着智能化、信息化、网络化时代的深入,基于定位技术的位置服务变得越来越重要,并且已经渗透到了人们生活中的方方面面。根据相关研究调查显示,人类大约80%以上的活动都是在室内进行的,对室内目标位置信息的需求量非常大。传统的射频无线通信技术存在成本高、多径效应等问题,而可见光通信技术具有成本低、节能环保等特点。基于可见光的室内定位算法中接收信号强度法具有复杂度低、不需要同步等优点。因此,基于接收信号强度
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随着智能化、信息化、网络化时代的深入,基于定位技术的位置服务变得越来越重要,并且已经渗透到了人们生活中的方方面面。根据相关研究调查显示,人类大约80%以上的活动都是在室内进行的,对室内目标位置信息的需求量非常大。传统的射频无线通信技术存在成本高、多径效应等问题,而可见光通信技术具有成本低、节能环保等特点。基于可见光的室内定位算法中接收信号强度法具有复杂度低、不需要同步等优点。因此,基于接收信号强度的可见光室内定位的研究已经成为一个相对流行的研究领域。
本文首先研究了可见光定位的研究背景与意义以及国内外研究现状,并对基于接收信号强度的可见光定位现状进行分析,其次对可见光通信以及接收信号强度算法的相关理论知识进行详细研究,在此基础上,完成了以下研究内容:
(1)研究发光二极管与光电二极管的相关特性,并对光信道模型进行分析,用MATLAB仿真室内光功率分布、光照度分布以及信噪比分布,并以简单的实验对可见光通信的可行性进行测试。
(2)研究接收信号强度算法对定位精度的影响。针对收发端之间距离估计不准确的问题,提出了利用校正因子对估计距离进行校正的方案,另外运用数学分析法和穷举法筛选最优校正因子的算法使得估计距离与真实距离的误差最小。校正后的距离再利用三边定位算法估算目标位置,由仿真实验结果显示,改进后的定位算法能够很大程度地提高系统的定位精度。
(3)研究基于接收信号强度的可见光定位系统。系统使用MiniSTM32作为中控芯片,设计发射端与接收端硬件电路,对电路测试,确保收发端的正常工作。设计发射端与接收端软件程序,利用曲线拟合的方法获得输出电压与距离的关系。最后在定位模型内测试定位误差,定位精度在3cm以内,可满足日常定位需求。
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