基于PoE的可见光室内定位系统研究
本文选题:可见光通信 切入点:室内定位 出处:《天津理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着科技的进步与无线技术的飞速发展以及各种移动设备的普及,现如今,人们对位置服务的需求越来越高。室外环境下,全球定位系统可满足定位需求,但在繁杂多变的室内环境下,由于建筑物的遮蔽,全球定位系统无法完成定位功能,是以涌现了众多针对室内环境下的定位解决方案。本文主要讨论室内定位的国内外研究现状,对可见光通信技术、室内定位技术进行探索。白光LED以其体积小、价格低、无电磁辐射和无污染等优点,正逐渐取代白炽灯、日光灯成为主要的照明光源。因此采用白光LED作为室内光通信的光源是一个极具吸引力的思路,引起众多研究人员的关注。论文主要工作内容如下:首先,根据朗伯模型,建立白光LED的基本发光模型,对白光LED的各种物理特性进行了解研究,并对其空间辐射模型进行理论分析。根据LED辐射模型建立可见光通信系统模型,对系统的光源、信道特性进行探究,模拟仿真室内接收端的光照度、光接收功率和信噪比,仿真结果表明室内可见光定位系统能够满足照明、通信、定位的三重要求。其次,针对可见光通信系统中接收信号强度RSS随机波动较大的问题,提出一种基于RSS的改进差分修正定位算法,通过将各个参考节点分别作为差分修正参考节点进行定位修正,解决了设定参考节点权重过大的问题。本文提出的定位算法可以有效地提高室内定位精度,系统软件计算量小,硬件容易实现,有效地提高了系统的应用性。仿真结果表明,该定位算法在可见光室内定位模型中能够实现约为15cm的平均定位误差性能。最后,设计了可见光室内定位模拟实验,PoE供电设备的介绍,可见光定位系统发送端、接收端硬件设计。通过仿真实验验明,整体通信规划性能优异,为下一步实现定位系统奠定了基础。
[Abstract]:With the development of science and technology and the rapid development of wireless technology and the popularity of various mobile devices, nowadays, the demand for location services is increasing. But in the complicated and changeable indoor environment, because of the shelter of the building, the GPS can not complete the positioning function. This paper mainly discusses the domestic and foreign research status of indoor positioning, and explores the visible light communication technology and indoor positioning technology. White light LED is small in size and low in price. The advantages of no electromagnetic radiation and no pollution are gradually replacing incandescent lamps, and fluorescent lamps are becoming the main lighting sources. Therefore, it is an attractive idea to use white LED as the light source for indoor optical communication. The main work of this paper is as follows: firstly, according to Lambert model, the basic luminescence model of white LED is established, and the physical properties of white light LED are studied. According to the LED radiation model, the visible light communication system model is established, the light source and channel characteristics of the system are explored, and the illuminance, light receiving power and signal-to-noise ratio of the indoor receiver are simulated and simulated. The simulation results show that the indoor visible-light positioning system can meet the triple requirements of illumination, communication and positioning. Secondly, aiming at the problem of the large random fluctuation of the received signal intensity RSS in the visible light communication system, An improved differential correction location algorithm based on RSS is proposed. Each reference node is used as the differential modified reference node to modify the location. The problem of setting the weight of reference nodes is solved. The positioning algorithm presented in this paper can effectively improve the indoor positioning accuracy, the system software calculation is small, the hardware is easy to realize, and the application of the system is improved effectively. The algorithm can realize the average positioning error performance of about 15cm in the visible light indoor positioning model. Finally, the introduction of PoE power supply equipment is designed for the simulation experiment of the visible light indoor positioning, and the transmitting end of the visible light location system is designed. The hardware design of the receiver is verified by simulation experiments, and the overall communication planning performance is excellent, which lays a foundation for the realization of the positioning system in the next step.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.1
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本文编号:1628119
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