基于可見光通信的室內定位方法研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，各種基于位置的服務越來越普遍，比如基于用戶位置信息提供購物、娛樂、旅游、導航等服務。另一方面，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)代社會人們有80％的時間是在室內空間活動，比如商場、博物館、圖書館等大型室內空間，室內定位成為一個重要需求。室內定位通常要求較高的定位精度，一般至少為米級的精度，目前還沒有一個成熟的技術標準得以廣泛應用。本文首先分析了現(xiàn)有的室內定位技術，比如 WiFi、紅外、超聲波、超寬帶、RFID等技術，指出其精度不高，定位

2、基礎設施復雜等主要不足，然后提出了一種基于可見光通信的室內定位系統(tǒng)。這種可見光定位方法與傳統(tǒng)的射頻信號定位有很大不同，由于可見光的視距傳輸特性，信號在一個相對確定的范圍內傳輸，定位精度大大提高。同時可見光通信利用現(xiàn)有的照明光源作為定位信標，更加經(jīng)濟。
　　本文首先分析了可見光定位方法的原理，基于兩種不同的接收器可以分為兩大類方法：基于光電探測器的非成像法定位和基于相機的成像法定位。本文采用了成像法定位，該方法采用現(xiàn)有的相機設備比如

3、智能手機作接收，并且定位精度相對于非成像法更高，更具有應用前景?；谙鄼C的成像法定位包含兩個主要過程，首先是相機與光源之間實現(xiàn)可見光通信來識別光源包含的坐標信息，其次是利用成像幾何原理實現(xiàn)定位算法獲取最終位置。我們利用了CMOS相機的卷簾快門曝光的原理，對閃爍的光信號成像，產(chǎn)生明暗變化的條紋圖像，通過對條紋圖像進行處理，檢測光源的閃爍頻率，最終實現(xiàn)信息的獲取?；谙鄼C的成像幾何，設計了定位算法，該算法需要圖像上至少捕獲三個光源，并獲得它

4、們的實際空間坐標和圖像坐標，最終實現(xiàn)一個二維空間定位。
　　然后，重點介紹了可見光通信的實現(xiàn)過程。本方案選用一種家用LED照明光源并嵌入調制模塊，使其能夠發(fā)送頻率信息，作為定位發(fā)射端。在接收端通過攝像頭采集光源圖像進行處理。利用OpenCV庫函數(shù)實現(xiàn)多光源的提取，以及條紋圖像寬度檢測來檢測光源頻率。并設計了調制方案和通信協(xié)議，實現(xiàn)了穩(wěn)定的通信過程。
　　最后，介紹了定位系統(tǒng)的實現(xiàn)。搭建了一個50cm*50cm的實驗平臺，在該