基于CDMA的室内可见光定位及性能分析

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人们对于室内定位技术的渴求由来已久。随着LED灯的应用范围越来越大并且它又兼具照明和通信两种功能,因此为基于LED的可见光通信奠定了良好的基础,随之室内可见光定位也吸引了国内外研究人员的眼球,逐步成为研究的热点。本文首先简述了室内可见光的应用前景以及目前存在的一些不足,同时详细介绍了可见光室内定位技术中所使用的几种常见的定位算法,尤其是利用接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的定位算法;其次针对RSS定位算法在定位过程中需要至少三个LED灯同时点亮的问题,提出了基于码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)的可见光定位技术,并且详细介绍了 CDMA技术的基本原理,并对其固有的多址干扰进行研究,在前人的基础上给出可见光定位系统中多址干扰功率的计算公式,并且分析多址干扰引起的定位误差影响;然后分析m序列、gold序列和walsh序列三种不同的伪随机序列、伪随机序列的扩频比、LED灯的发射功率几个因素引起的多址干扰对系统平均定位误差所带来的不同程度的影响并且给出仿真数据进行验证。在理想信道模型的情况下,考虑到多址干扰的影响以及高斯噪声的影响,建立更加适合实际情况的信道模型,使本文的模型更具实际意义。由于多址干扰以及环境噪声的影响,导致RSS的测量值与实际值有不同程度的偏差,从而计算出的LED与PD之间的距离与实际距离有偏差,最终导致定位误差。因此,在传统校正定位算法的基础上提出了改进的误差自校正算法,在不改变原有硬件设施的情况下,首先将房间进行区域划分,在每个区域内选取参考点,然后将待测点的RSS值与区域内的参考点RSS值分别进行比对选择最近的参考点,计算出校正因子,对接收端计算出的测量距离进行校正使之与实际值更加接近,然后使用最小二乘,最终获得与真实位置更为接近的估计位置,这种方法一定程度上可以提高定位精度。因此将改进的算法应用到本文的模型中,并且通过仿真验证了算法的可行性。仿真实验表明,gold序列作为扩频序列要优于其他两种扩频序列,同时将改进误差自校正算法与传统校正算法进行实验仿真对比发现,改进的误差自校正算法要优于传统校正算法。
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