LED光通信调制解调技术研究

发布时间：2017-10-12 12:45

  本文关键词：LED光通信调制解调技术研究

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【摘要】：现今阶段基于全球定位系统的室外定位的技术已经相当成熟,此项技术的普遍应用刺激了室内定位技术的开发和研究。智能手机普及的今天,人们的出行大都依赖移动智能设备。室内卫星信号非常微弱甚至无法接收,需要一种可以不依赖卫星信号的新技术来实现室内定位,并能够应用于智能终端。现有室内定位技术如Wi-Fi、Zigbee、RFID、UWB、Bluetooth等存在相应的问题,其系统实施复杂、无线资源消耗严重、精度较低,无法大区域广范围的使用。为了缓解日益紧张的射频资源,无线光通信作为一种新型通信技术,在频谱性能上有无限的可替代性,对传统无线通信的各项短板给予巧妙补救;并且LED的普遍使用使得无线光通信具有方便普及,低辐射、抗干扰的优点,为未来无线通信领域提供了更多的可能。本文对基于LED光通信技术的室内定位系统开展了研究,并实现Android手机APP客户端,完成一套室内定位系统样机的搭建,该系统对用户要求无需外设,利用手机自带传感器,实现了1米的室内定位精度。本文主要有以下研究内容:(1)结合搭建系统的实际室内环境,对无线光通信系统信道进行分析,确定整个系统框架及工作流程。(2)结合LED的发光特性及定位精度,仿真分析了系统性能及光能分布,确定了LED光源发射端的主要布局参数,完成LED发射端的安装。(3)分析室内无线光通信特性及几种常规光通信调制方式,参考手机接收端的传感器性能,选择合适调制解调方式,通过微处理器向驱动电路发送信号完成对LED发出的光信号进行调制,并搭建实验平台完成了对调制光信号的初步测试。(4)在Android平台下编程,进行安卓手机客户端的设计,实现了用户在室内精确位置的获取并在手机显示。(5)将室内定位与百度地图API联合,实现室内与室外定位的无缝衔接,完成整个系统搭建并进行了系统测试。本系统能达到普通手机用户1米的室内定位精度,并且光照环境对定位成功率影响不大,在Android平台的手机上兼容性也较好。
【关键词】：室内定位 LED光通信 光能分布 调制解调 Android编程
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 国内外现状13-18
• 1.2.1 室内定位技术现状13-15
• 1.2.2 LED光通信技术研究现状15-18
• 1.3 课题的提出及意义18-19
• 1.4 本文工作以及组织结构19-21
• 第二章 系统设计及光源光能分布研究21-41
• 2.1 LED室内定位方案总体设计21-27
• 2.1.1 现有室内定位系统概述21-25
• 2.1.2 LED室内定位方案设计25-27
• 2.2 LED光源特性27-31
• 2.2.1 LED发光的基本原理27-28
• 2.2.2 LED基本结构28-29
• 2.2.3 LED的调制特性29-31
• 2.3 LED照度分布研究31-35
• 2.3.1 LED的光学参数31-32
• 2.3.2 LED辐射特性32-34
• 2.3.3 两个LED光照度分布分析34-35
• 2.4 LED发射端光能分布设计35-40
• 2.4.1 系统信道特性分析36-37
• 2.4.2 LED光能分布设计37-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 LED无线光通信发送端设计与实现41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 LED调制技术41-47
• 3.2.1 无线光通信的调制41-43
• 3.2.2 LED调制方式对比43-47
• 3.3 LED发送端设计及实现47-53
• 3.3.1 微处理器模块47-49
• 3.3.2 LED驱动电路理论及设计49-53
• 3.4 发送端被调信号测试53-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 基于ANDROID的接收端APP设计与系统实现57-81
• 4.1 引言57
• 4.2 手机光线传感器及其使用57-61
• 4.2.1 Android系统及其架构57-60
• 4.2.2 手机光线传感器介绍60-61
• 4.3 光线传感器的光照度响应及测试61-65
• 4.3.1 手机光照度计的设计61-63
• 4.3.2 照度测试及统计63-65
• 4.4 手机APP设计与实现65-74
• 4.4.1 帧结构设计65-66
• 4.4.2 手机接收端算法设计66-71
• 4.4.3 在地图界面中显示位置71-72
• 4.4.4 室内外定位相融合72-74
• 4.5 系统测试与分析74-79
• 4.5.1 系统环境搭建74-75
• 4.5.2 接收及处理数据测试分析75-77
• 4.5.3 定位识别率测试77-78
• 4.5.4 兼容性测试78-79
• 4.5.5 误差分析79
• 4.6 本章小结79-81
• 第五章 总结与展望81-83
• 5.1 工作总结81
• 5.2 工作展望81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89

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