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位置服务(LBS)是推动无人驾驶、物流管理、物联网等行业发展的重要驱动力,而获取位置信息(定位)是LBS的基础。随着城镇化的推进,人们大量的生产生活都将在室内进行,对室内定位的需求也跃然纸上。使用发光二极管(LED)作为发射端的室内定位技术以其定位准确性高,铺设成本低,使用范围广,绿色环保等多项优势受到了越来越多的关注,成为室内定位技术的重点研究方向。在目前的相关研究中,以光电检测器(PD)作为接收端的定位方法因多径效应的影响而易受外界干扰;而以图像传感器(IS)作为接收端的定位方法在理想定位环境下表现优秀,但在非理想定位环境下(IS发生倾斜或抖动)会产生巨大的定位误差。解决非理想定位环境的定位误差是可见光室内定位的关键技术难题,具有重要的研究价值。论文针对这一问题提出立体视觉和可见光通信相结合的定位技术方案(Stereo-VLIP),及相应的方法和算法,主要创新点如下:(1)如果以IS的帧率为参考,用开关键控(OOK)方式将位置星座信息调制到LED上,会导致LED发生人眼可见的闪烁。针对该问题,设计实现了一种基于卷帘快门曝光的二进制振幅键控调制方案,实验结果表明该方案在解决LED闪烁问题的同时还可以提高通信速率。(2)提出了一种用双目相机作为接收端的可见光室内定位算法,该算法利用立体视觉获取到的距离信息和LED在IS中成像的位置信息即可计算出定位点的三维坐标,实验结果表明,在LED和IS距离两米以内,半径为120cm的区域中,定位误差不超过4cm。除了定位精度高,实时性强之外还可以减少定位环境中所用LED数量,降低成本。(3)为了解决接收端倾斜对定位带来的影响,提出了一种结合立体视觉和透视n点投影算法(Perspective-n-Points,PnP)的位姿估计方法,可以在定位范围内只有三个LED的情况得到接收端位姿的唯一解,在实现抗倾斜的同时不会过分增加硬件成本和计算量。实验结果表明,在发生小范围倾斜的情况下,定位误差不超过7cm,保证了厘米级的定位精度。在论文的实验部分测试了 Stereo-VLIP技术的性能,在240cm × 240cm × 200cm的实验空间内,解码成功率达到55%,解码准确率达到95%,平面定位最大误差不超过7cm,空间定位最大误差不超过10cm,实现了厘米级的定位精度。定位速率达到10帧/秒,可以实现实时定位。