基于图像传感器的可见光通信室内定位算法研究

发布时间：2022-08-23 15:12

　　可见光通信技术（VLC）是一种使用LED光源作为信号源在可见光波段进行通信的技术。可见光通信技术具有无电磁干扰、绿色环保、拓宽频谱资源等优点,在室内定位领域具有较强的竞争力。本文以基于图像传感器的可见光通信技术室内定位算法作为研究对象,在广泛调研可见光通信技术系统架构以及典型的室内定位算法的基础上,主要完成了以下三部分工作:1)提出了一种基于双图像传感器的室内定位算法。该算法利用VLC通信技术对LED发出的光信号进行调制,再使用图像传感器作为接收器对光信号进行接收并解调。根据LED在图像传感器上形成的LED图像的位置和几何关系计算得到未知点的三维坐标信息。本文通过引入光照强度因子作为确定LED图像中心位置的加权因子,以降低定位误差。数值计算结果表明:当每厘米像素数目为3000时,本文提出的加权平均定位算法的定位误差均方根为3.7cm,而作为对比的M.S.Rahman算法的均方根定位误差为6.6cm。2)提出了一种基于倾斜单图像传感器的室内定位算法。该算法基于水平放置的单图像传感器的定位系统,通过加入图像传感器的倾斜角度,根据倾斜角度以及LED在倾斜后图像传感器上生成的LED图像的几何关... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 可见光通信技术的研究历程与应用前景
        1.1.1 可见光通信的研究历程
        1.1.2 可见光通信技术的应用前景
    1.2 可见光室内定位技术的国内外研究现状
        1.2.1 典型的室内定位技术
        1.2.2 可见光室内定位技术的国内研究现状
        1.2.3 室内可见光定位技术的国外研究现状
    1.3 本文的主要研究工作
    1.4 本文的内容安排
    1.5 本章小结
第二章 可见光通信技术原理
    2.1 可见光通信基本原理及系统构架
    2.2 白光LED基本原理
        2.2.1 LED基本结构
        2.2.2 LED伏安特性
        2.2.3 LED调制特性
    2.3 室内可见光信道特性
        2.3.1 光度学基本物理量
        2.3.2 LED的广义朗伯模型
        2.3.3 LED室内照度分布
    2.4 光电探测器特性分析
    2.5 本章小结
第三章 基于可见光通信的室内定位算法原理
    3.1 室内定位算法模型
        3.1.1 圆形定位模型
        3.1.2 三角定位模型
        3.1.3 双曲线定位模型
    3.2 典型室内定位算法介绍
        3.2.1 TOA定位算法
        3.2.2 TDOA定位算法
        3.2.3 AOA定位算法
        3.2.4 RSSI定位算法
    3.3 基于图像传感器定位算法介绍
    3.4 室内定位技术性能指标
    3.5 本章小结
第四章 基于双图像传感器的室内定位算法
    4.1 基于双图像传感器室内定位系统
    4.2 基于双图像传感器定位算法
    4.3 引入光照强度加权因子
    4.4 定位仿真及误差分析
        4.4.1 定位误差与像素数目的关系
        4.4.2 定位误差与双图像传感器间距的关系
        4.4.3 定位误差与透镜焦距的关系
    4.5 本章小结
第五章 基于倾斜单图像传感器的室内定位算法
    5.1 基于单图像传感器的室内定位系统
    5.2 定位区域介绍
    5.3 倾斜的单图像传感器定位算法
    5.4 算法仿真及误差分析
        5.4.1 最优倾斜角度范围
        5.4.2 旋转前后房间内误差分布对比
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文研究工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
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本文编号：3677995