基于红外光信标技术的室内定位系统设计与研究

发布时间：2020-04-03 13:29

【摘要】：基于位置服务的需求不断提升,自主定位的研究刻不容缓。然而现如今国内外对室内定位研究都存在设计成本较高的问题,使得室内定位技术不能得到普及。本文以服务机器人为研究背景,通过一种改进的成像定位算法,对基于红外光信标的室内定位进行了设计与研究。以STM32F407为控制核心构建了一套低成本的定位装置。首先,借鉴成像传感器的可见光通信方式,设计了一种主动式红外信标。每一个红外信标都有唯一的16位ID码。ID码的每一位是由0或1构成,0代表低电平,1代表高电平,参照异步通信的数据格式,设定起始位10101,然后是数据位,没有校验位,最后是000停止位。每个信标的编码都将有8位表示其ID号,最多可以实现256个不同ID信号的发射。该信标的设计简单易行,成本低廉,可扩展性好,能够满足大小不同的室内环境,同时信标识别相对简单。其次,通过将红外信标的闪烁频率与摄像机的曝光时间匹配,使得摄像机能够捕获信标亮灭变化。每一帧图像都使用场中断与行中断采集需要的像素,然后合成一幅信标ID图,最后进行图像处理,解读信标的ID值。然后,通过建立定位模型与噪声模型,分析影响成像定位的主要因素,提出一种改进的成像定位原理——基于像素距离加权的室内成像定位。该定位方法原理简单,定位结果较为理想,在4平方米的仿真实验中,定位误差不超过10cm,误差波动不超过5cm。最后,基于嵌入式平台设计了室内定位装置,进行了定位误差实验,通过实验验证了红外信标设计是可行的,同时表明了基于像素距离加权成像定位与红外信标相结合,能够实现室内定位的功能。
【图文】：

常见CMOS光谱响应

红外 LED 的伏安特性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】

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本文编号：2613432