基于LED可見光的室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、本文分析了室內(nèi)可見光定位的各種算法，包括接收信號強(qiáng)度(RSS)、傳輸時(shí)間差(TDOA)、傳輸時(shí)間(TOA)、接收信號角度(AOA)和混合定位等算法。給出了各種算法的基本定位原理，重點(diǎn)研究了基于LED可見光的RSS和TDOA定位算法。針對RSS定位精度低、普適性不高、定位區(qū)域小的問題，提出了利用多個(gè)LED發(fā)射端實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法和四LED質(zhì)心加權(quán)算法。多LED定位算法充分考慮了照明LED拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對定位性能的影響，引入了定位單元選取的基本原

2、則，有效的解決了可見光定位中的遮擋效應(yīng)。四LED質(zhì)心加權(quán)定位算法從可見光傳輸距離短定位精度高的特點(diǎn)出發(fā)將傳輸距離信息作為加權(quán)因子引入定位算法中，提高了定位精度，擴(kuò)大了定位區(qū)域，有效地提高了系統(tǒng)的應(yīng)用性。
　　針對目前TDOA定位算法不收斂、誤差大及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的問題，提出了基于LED的非線性優(yōu)化算法和區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法。非線性優(yōu)化算法利用定位終端到兩個(gè)LED的傳輸距離之差，構(gòu)造距離估計(jì)目標(biāo)函數(shù)，采用有約束的非線性規(guī)劃算法估計(jì)定位終

3、端的位置。有效地解決了室內(nèi)噪聲環(huán)境中常規(guī)TDOA定位算法不收斂或誤差偏大的問題。同時(shí)，為了進(jìn)一步優(yōu)化定位性能，將距離信息引入加權(quán)因子中，提出了質(zhì)心加權(quán)混合定位算法。區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法充分考慮了室內(nèi)光信道中的各種噪聲因素的影響，引入多照明區(qū)域聯(lián)合定位思想，利用LED發(fā)出的參考信號估計(jì)定位節(jié)點(diǎn)到各LED的信號傳輸時(shí)間差，構(gòu)造協(xié)作定位距離估計(jì)目標(biāo)函數(shù)，并通過非線性最小二乘法獲得定位目標(biāo)的位置估計(jì)，不僅提高了室內(nèi)定位精度和系統(tǒng)應(yīng)用的普適性及