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室内可见光多参量位置指纹库定位方法的仿真及实验研究

陈晓红  
【摘要】:可见光通信技术是一种利用白光LED灯光承载高速明暗闪烁信号来传输信息的无线光通信技术,具有无电磁干扰、无需频谱认证、绿色环保等优点,能够同时兼顾照明与通信,是理想的下一代无线通信技术,具有极大的研究价值和应用价值。本文从可见光通信在室内定位应用方面的需求出发,提出了一种室内可见光多参量位置指纹库定位方案,并进行了仿真研究和实验验证。首先,分析了可见光通信的基本理论及其组成。研究了三种可见光通信室内定位算法:三角测量法、场景分析法和邻近法,以及各个算法的定位原理及特点。并且研究了IEEE802.15.7中支持移动定位的功能。通过引入移动终端的方向参量?,结合“传统指纹”RSS提出了一种新型的室内可见光定位指纹“??,RSS?”,提出了一种室内可见光多参量位置指纹库定位方案,这也是本文的创新点所在,并将定位精度作为判断该定位系统性能的最重要因素。其次,建立了实际空间的室内可见光照度模型,设计了带方向参量的指纹数据采集方案,并对多种方位角形成的光照度进行了仿真研究和实验验证。结果表明:对于房间内的同一位置处,随着移动终端方向参量的不同,其接收到的光照度值也有极大的变化,由此可知,本文提出的新型室内可见光定位指纹“??,RSS?”具有重要意义。最后,提出了一种多参量位置指纹定位结果分析方法,计算了接收平面内20个点的定位误差,其中,最大定位误差为0.4452m,平均误差为0.2237m,大大提高了室内可见光通信的定位精度。误差主要来自于测量读数误差及系统的噪声。并且通过定位误差分布图可以看到,在测试平面的边角处,由于接收到的光照强度的减小,定位误差增大。本论文通过仿真研究和实验验证,证明了该方法的正确性和可行性,为后续的研究工作奠定了理论和实验基础。


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