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室内可见光通信定位技术研究

发布时间:2018-05-09 00:26

  本文选题:可见光通信 + Image ; 参考:《南京邮电大学》2014年硕士论文


【摘要】:可见光通信是一项集通信与照明为一体的新技术,在煤矿安全生产、医疗监护、海洋勘探等限制电磁干扰的特殊应用场合可替代传统射频通信,应用前景广阔。近年来,工业界对室内无线定位的需求快速增长,室内可见光通信在无线定位方面的应用潜力也得到了研究人员的广泛关注。本文对室内可见光通信技术的通信原理、信道特性等关键问题进行了基础研究。提出了基于Image Sensor图像成像和基于RSSI信号接收强度的室内可见光通信定位技术。并在此基础上,讨论LED信标节点网格布局对室内定位精度的影响。本文具体工作如下:首先,建立室内可见光通信系统模型,模拟仿真室内接收端的光照度、光接收功率和信噪比。光照度最大值为10851x,最小值为3121x,满足国际标准组织指定的室内环境工作照明度需到达3001x-15001x的标准;信噪比最大值为22dB,最小值为12dB。信噪比的最小值已接近通信要求的13.6dB。模拟仿真结果验证了室内可见光通信能够满足集通信与照明一体化的要求。其次,在研究室内可见光通信信道模型的基础上,分析了基于Image Sensor图像成像室内可见光通信定位算法,仿真分析得出高像素集成图像传感器在3000像素/线条件下,平均定位误差距离最高不超过8cm。分析基于RSSI信号接收强度室内可见光通信定位算法在归一化变量因子n=0.6626时,定位精度最高。系统模型的定位精度小于7cm,平均定位误差距离为3.22cm。室内可见光通信定位技术与传统射频通信定位技术相比,在定位精度、算法复杂度及定位代价方面有很大优势。最后,探讨了信标节点网格布局对室内定位性能的影响。改善传统的LED矩阵网格布局模型,创新地提出以等边三角形为基础的蜂窝式网格布局模型。通过模拟仿真得出蜂窝式网格布局在探测节点正确选择邻居信标节点的概率上性能提高了30%。
[Abstract]:Visible light communication is a new technology which integrates communication and lighting. It can replace the traditional radio frequency communication in the special applications of limited electromagnetic interference, such as coal mine safety production, medical monitoring, ocean exploration and so on, and has a broad application prospect. In recent years, the industrial demand for indoor wireless location has increased rapidly, and the application potential of indoor visible light communication in wireless location has been widely concerned by researchers. In this paper, the communication principle and channel characteristics of indoor visible light communication technology are studied. An indoor visible light communication location technique based on Image Sensor image imaging and RSSI signal receiving intensity is proposed. On this basis, the influence of LED beacon node network distribution on indoor positioning accuracy is discussed. The main work of this paper is as follows: firstly, the model of indoor visible light communication system is established to simulate the illumination, power and signal-to-noise ratio of the indoor receiver. The maximum of illumination is 10851xand the minimum is 3121x. the maximum signal to noise ratio (SNR) is 22dBand the minimum is 12dB. The minimum signal-to-noise ratio is close to the 13.6 dB required for communication. The simulation results show that indoor visible light communication can meet the requirements of integration of set communication and lighting. Secondly, based on the research of indoor visible light communication channel model, the location algorithm of indoor visible light communication based on Image Sensor image imaging is analyzed, and the simulation results show that the high pixel integrated image sensor is in 3000 pixels / line condition. The maximum distance of average positioning error is not more than 8cm. It is analyzed that the localization accuracy of indoor visible light communication location algorithm based on RSSI signal receiving intensity is the highest when the normalized variable factor n = 0.6626. The positioning accuracy of the system model is less than 7 cm and the average positioning error distance is 3.22 cm. Compared with the traditional radio-frequency communication localization technology, the indoor visible light communication localization technology has great advantages in localization accuracy, algorithm complexity and location cost. Finally, the influence of beacon node network distribution on indoor positioning performance is discussed. The traditional LED matrix grid layout model is improved, and a honeycomb grid layout model based on equilateral triangles is proposed. The simulation results show that the performance of cellular grid layout is improved by 30% in the probability of detecting nodes to select neighbor beacon nodes correctly.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.1

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本文编号:1863765

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