基于可见光的室内三维定位算法研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:gidzkid
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随着发光二极管LED灯的迅速发展,基于LED灯的室内可见光通信技术得到了国内外学者的广泛关注,室内可见光定位系统作为可见光通信系统中较为重要的一个分支,是一项极具发展潜力和应用背景的技术,已逐步成为研究的焦点。本文首先介绍了基于LED灯的可见光定位系统所用的定位方法,特别是通过接收信号强度RSS值来得到发射端和接收端之间的距离这种方法进行了详细分析。在理想直射信道模型的基础上,考虑到室内不可避免的不透明物体引起的反射光、通信设备中无源器件如电阻和馈线由于电子布朗运动引起的热噪声、以及在有源器件(如电真空管)中由于电子发射不均匀性所引起的散粒噪声等噪声的存在,建立多种噪声的模型,作为室内定位系统中的干扰因素,使得信道模型更贴近实际环境。将不透明物体对于直射光线的阻挡导致的反射情况进行总结,并且考虑到不同材料反射面或许会造成不同程度镜面反射和漫反射的影响,得出一种较为简单的反射模型,与实际定位过程更为符合。基于接收信号强度RSS得到发射端与接收端之间的距离后,由于上述噪声干扰影响,使用经典最小二乘的思想求解定位方程组,得到三维的定位目标。使用泰勒级数展开定位算法将非线性定位方程组线性化,以最小二乘法得到的定位目标作为初始值,在每一次递归运算中不断改进估计的定位位置,这种定位算法具备运算速度快、定位结果较精确的特点。针对现实环境下LED灯的安装和原有定位算法中存在的系统误差,使得定位方程组矩阵的系数矩阵中存在误差和上述噪声干扰下存在时观测矩阵存在误差的情况,采用总体最小二乘思想对非线性的超定方程组进行求解,利用最优最小二乘的解法求得一个不存在冗余量的总体最小二乘解,使得到的目标位置在现实环境中存在外界干扰情况下更加准确。
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