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

发布时间：2017-04-15 02:03

  本文关键词：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，，由笔耕文化传播整理发布。

【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。
【关键词】：可见光通信 室内定位 光照度分布 方向参量 多参量位置指纹库
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 可见光通信国内外的发展历史及研究10-14
• 1.2.1 国外的发展历史及研究现状10-12
• 1.2.2 国内的发展历史及研究现状12-13
• 1.2.3 可见光通信的标准化工作13-14
• 1.3 可见光通信的应用前景和商业化进程14-16
• 1.3.1 可见光通信的应用前景14-15
• 1.3.2 可见光通信的商业化进程15-16
• 1.4 可见光通信面临的挑战和问题16-17
• 1.5 本论文的研究思路和主要内容17-19
• 第二章 可见光通信系统的组成19-33
• 2.1 LED发射光源19-25
• 2.1.1 LED的功率特性20-21
• 2.1.2 LED的光谱特性21
• 2.1.3 LED的辐射特性21-23
• 2.1.4 LED的物理特性23-25
• 2.2 室内信道25-31
• 2.2.1 信道的链接方式25-27
• 2.2.2 信道的基本模型27-28
• 2.2.3 信道的特性分析28-31
• 2.3 光电检测器31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 可见光通信室内定位方法研究33-47
• 3.1 可见光通信室内定位算法33-36
• 3.1.1 三角测量法（Triangulation）33-35
• 3.1.2 场景分析法（Scene analysis）35
• 3.1.3 邻近法（Proximity method）35-36
• 3.2 IEEE 802.15.7 中支持位置服务的研究36-39
• 3.2.1 使用边界条件进行定位36-38
• 3.2.2 单元大小和位置搜索过程38-39
• 3.3 室内可见光多参量位置指纹库定位方案39-44
• 3.3.1 方案总体结构40
• 3.3.2 定位步骤及过程40-41
• 3.3.3 定位原理及功能描述41-43
• 3.3.4 指纹数据库的表示方式43-44
• 3.3.5 查询匹配过程44
• 3.4 可见光通信室内定位的主要性能指标44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 多参量位置指纹库定位方法的仿真及实验研究47-71
• 4.1 光照度的基本需求及室内场景分析47-49
• 4.1.1 光照度的基本需求47
• 4.1.2 室内场景分析47-48
• 4.1.3 相关公式及反射面模型48-49
• 4.2 多参量位置指纹采集方案设计49-52
• 4.2.1 室内白光LED布局49-51
• 4.2.2 带方向参量的指纹数据采集方案设计51-52
• 4.3 多参量指纹库的仿真研究52-60
• 4.3.1 无方向参量的光照度分布52-55
• 4.3.2 带方向参量的光照度分布55-58
• 4.3.3 多参量位置指纹定位结果分析方法58-60
• 4.4 多参量指纹库的实验验证方案60-69
• 4.4.1 无方向参量的光照度分布测量实验62-65
• 4.4.2 带方向参量的光照度分布测量实验65-66
• 4.4.3 定位结果分析66-69
• 4.4.4 误差分析69
• 4.5 本章小结69-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文76-77
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利77-78
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目78-79
• 致谢79

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