基于接收信号强度检测的可见光定位方法研究
发布时间：2021-10-13 12:43
基于接收信号强度检测法（Received Signal Strength Indicator,RSSI）的可见光定位法,作为目前可见光定位技术中应用范围最广的室内定位方法,具有成本低、功耗低、系统易搭建、可移植性较好、响应速度快等优势。但该定位法易受到背景光源干扰,定位精度很难达到厘米级。如果能够有效解决噪声干扰问题,使RSSI可见光定位法的精度得到大幅提升,那么它将成为最具竞争力的室内定位方法。本论文围绕RSSI可见光定位法,以提高定位精度为研究目的,分别从接收端和发射端两方面寻求解决方案:在接收端,论文的主要思路为降低接收信号的噪声干扰,从而有效降低随机误差。文章采用了小波分析大幅降低信号中的噪声、相关检测法从噪声中提取源信号的处理方法,大大提高了RSSI定位法的精度。通过在不同信噪比条件下仿真对比表明,在该处理方法下,系统的定位误差范围稳定在1cm以内且具有随噪声增幅变化缓慢的良好特性。在发射端,论文的主要思路为改善信号光源的辐照特性,从而有效降低系统误差。文章提出了一种线性衰减辐射光源模型,通过仿真验证了该模型具有降低系统误差、消除定位盲区的功能。利用将自由曲面光学透镜搭载至信...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 研究现状及发展前景
1.3 文章内容及结构
2 定位原理及位置算法介绍
2.1 基于几何测量的定位方法
2.1.1 到达时间法
2.1.2 到达时间差法
2.1.3 到达角度法
2.2 接收信号强度检测法
2.2.1 LED辐射模型
2.2.2 可见光通信信道模型
2.2.3 RSSI定位原理及过程
2.3 基于测距的位置算法
2.3.1 三边定位法
2.3.2 最小二乘法
2.3.3 最大似然估计
2.4 本章小结
3 误差分析及接收端信号处理方法
3.1 理论测距误差
3.1.1 Cramer–Rao边界
3.1.2 RSSI定位中的距离测量
3.1.3 RSSI测距误差估计
3.2 接收信号噪声处理方法
3.2.1 相关函数检测
3.2.2 小波降噪
3.2.3 噪声处理方法测试
3.3 本章小结
4 定位系统仿真测试
4.1 系统参数设定及理论误差
4.1.1 RSSI定位系统中的噪声
4.1.2 RSSI定位仿真参数设定
4.1.3 定位理论误差计算
4.2 算法优化仿真结果
4.3 定位方法受噪声强度的影响
4.4 本章小结
5 定位光源的性能改进
5.1 影响误差变化的因素分析
5.2 匀衰减光强分布模型
5.2.1 匀衰减光源模型的提出
5.2.2 光源模型参数设置
5.2.3 模型性能仿真测试
5.3 线性衰减光源的设计与实现
5.3.1 自由曲面光学透镜设计过程
5.3.2 光源辐照模型仿真
5.4 本章小结
6 总结
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于接收信号强度检测的高精度可见光定位方法[J]. 叶子蔚,叶会英,聂翔宇,习小玉. 中国激光. 2018(03)
[2]VLC系统中双面锯齿菲涅尔接收透镜的研究[J]. 聂翔宇,孙晓红,齐勇乐,叶子蔚,张驰. 光通信技术. 2017(10)
[3]基于白光发光二极管的室内可见光通信光源布局优化[J]. 赵黎,彭恺. 光学学报. 2017(07)
[4]基于LED的高速可见光通信[J]. 迟楠,卢星宇,王灿,周盈君. 中国激光. 2017(03)
[5]可见光通信在智能照明中的室内定位应用[J]. 牛衍方,孙德栋. 照明工程学报. 2016(06)
[6]基于CDMA调制的可见光通信室内定位技术的研究[J]. 关伟鹏,吴玉香,文尚胜,陈颖聪,陈昊. 光学学报. 2016(11)
[7]室外可见光通信信道建模[J]. 李鑫,郭心悦,徐伯庆. 光通信技术. 2016(04)
[8]可见光通信应用前景与发展挑战[J]. 宋小庆,赵梓旭,陈克伟,廖自力. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[9]基于多LED的高精度室内可见光定位方法[J]. 吴楠,王旭东,胡晴晴,何荣希. 电子与信息学报. 2015(03)
[10]室内LED可见光定位若干关键技术的比较研究[J]. 赵嘉琦,迟楠. 灯与照明. 2015(01)
博士论文
[1]基于LED可见光通信的室内定位关键技术研究[D]. 栾新源.上海大学 2016
[2]室内可见光通信系统关键技术研究[D]. 何胜阳.哈尔滨工业大学 2013
[3]可见光通信室内信道建模及性能优化[D]. 丁举鹏.北京邮电大学 2013
[4]基于小波分析的测量信号处理技术研究[D]. 李翔.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]基于可见光通信的隧道车辆定位系统设计[D]. 董世樑.江苏理工学院 2017
[2]基于RSSI测距的室内无线定位技术的研究[D]. 王春.安徽理工大学 2017
[3]室内多光源照明下可见光定位技术研究[D]. 李斗鹏.中国科学技术大学 2017
[4]基于可见光通信的移动物体定位系统的设计与实现[D]. 郭智明.东南大学 2017
[5]基于Andorid平台下的可见光通信室内定位技术研究与实现[D]. 王聪.南京邮电大学 2016
[6]可见光通信中光源布局与调制技术研究[D]. 王莉.郑州大学 2016
[7]基于RSSI及图像传感器室内可见光定位系统研究[D]. 江运力.南京邮电大学 2014
[8]基于ZigBee技术的无线定位及测速系统的设计与实现[D]. 韩莹.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3434689
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 研究现状及发展前景
1.3 文章内容及结构
2 定位原理及位置算法介绍
2.1 基于几何测量的定位方法
2.1.1 到达时间法
2.1.2 到达时间差法
2.1.3 到达角度法
2.2 接收信号强度检测法
2.2.1 LED辐射模型
2.2.2 可见光通信信道模型
2.2.3 RSSI定位原理及过程
2.3 基于测距的位置算法
2.3.1 三边定位法
2.3.2 最小二乘法
2.3.3 最大似然估计
2.4 本章小结
3 误差分析及接收端信号处理方法
3.1 理论测距误差
3.1.1 Cramer–Rao边界
3.1.2 RSSI定位中的距离测量
3.1.3 RSSI测距误差估计
3.2 接收信号噪声处理方法
3.2.1 相关函数检测
3.2.2 小波降噪
3.2.3 噪声处理方法测试
3.3 本章小结
4 定位系统仿真测试
4.1 系统参数设定及理论误差
4.1.1 RSSI定位系统中的噪声
4.1.2 RSSI定位仿真参数设定
4.1.3 定位理论误差计算
4.2 算法优化仿真结果
4.3 定位方法受噪声强度的影响
4.4 本章小结
5 定位光源的性能改进
5.1 影响误差变化的因素分析
5.2 匀衰减光强分布模型
5.2.1 匀衰减光源模型的提出
5.2.2 光源模型参数设置
5.2.3 模型性能仿真测试
5.3 线性衰减光源的设计与实现
5.3.1 自由曲面光学透镜设计过程
5.3.2 光源辐照模型仿真
5.4 本章小结
6 总结
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于接收信号强度检测的高精度可见光定位方法[J]. 叶子蔚,叶会英,聂翔宇,习小玉. 中国激光. 2018(03)
[2]VLC系统中双面锯齿菲涅尔接收透镜的研究[J]. 聂翔宇,孙晓红,齐勇乐,叶子蔚,张驰. 光通信技术. 2017(10)
[3]基于白光发光二极管的室内可见光通信光源布局优化[J]. 赵黎,彭恺. 光学学报. 2017(07)
[4]基于LED的高速可见光通信[J]. 迟楠,卢星宇,王灿,周盈君. 中国激光. 2017(03)
[5]可见光通信在智能照明中的室内定位应用[J]. 牛衍方,孙德栋. 照明工程学报. 2016(06)
[6]基于CDMA调制的可见光通信室内定位技术的研究[J]. 关伟鹏,吴玉香,文尚胜,陈颖聪,陈昊. 光学学报. 2016(11)
[7]室外可见光通信信道建模[J]. 李鑫,郭心悦,徐伯庆. 光通信技术. 2016(04)
[8]可见光通信应用前景与发展挑战[J]. 宋小庆,赵梓旭,陈克伟,廖自力. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[9]基于多LED的高精度室内可见光定位方法[J]. 吴楠,王旭东,胡晴晴,何荣希. 电子与信息学报. 2015(03)
[10]室内LED可见光定位若干关键技术的比较研究[J]. 赵嘉琦,迟楠. 灯与照明. 2015(01)
博士论文
[1]基于LED可见光通信的室内定位关键技术研究[D]. 栾新源.上海大学 2016
[2]室内可见光通信系统关键技术研究[D]. 何胜阳.哈尔滨工业大学 2013
[3]可见光通信室内信道建模及性能优化[D]. 丁举鹏.北京邮电大学 2013
[4]基于小波分析的测量信号处理技术研究[D]. 李翔.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]基于可见光通信的隧道车辆定位系统设计[D]. 董世樑.江苏理工学院 2017
[2]基于RSSI测距的室内无线定位技术的研究[D]. 王春.安徽理工大学 2017
[3]室内多光源照明下可见光定位技术研究[D]. 李斗鹏.中国科学技术大学 2017
[4]基于可见光通信的移动物体定位系统的设计与实现[D]. 郭智明.东南大学 2017
[5]基于Andorid平台下的可见光通信室内定位技术研究与实现[D]. 王聪.南京邮电大学 2016
[6]可见光通信中光源布局与调制技术研究[D]. 王莉.郑州大学 2016
[7]基于RSSI及图像传感器室内可见光定位系统研究[D]. 江运力.南京邮电大学 2014
[8]基于ZigBee技术的无线定位及测速系统的设计与实现[D]. 韩莹.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3434689
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