室内复杂环境下可见光压缩感知定位算法研究

发布时间：2020-10-13 19:33

　　 在高度城市化的今天,室内空间变得越来越庞大复杂,在越来越迫切的需求下,室内定位引起了人们的高度关注。随着LED照明技术的飞速发展,基于可见光通信的室内定位技术相比传统的室内定位技术具有非常多的优点,因此,已经逐渐成为研究的热点。本文首先对可见光定位系统进行了分析,在直射信道模型的基础上,建立了噪声模型,作为定位系统中的干扰信息。将冯反射模型应用到可见光定位系统中,得到了一种与实际定位环境较为符合的反射模型。介绍了几种常见的室内可见光定位算法,分别为接收信号强度(RSS)、信号到达时间(TOA)、信号到达时间差(TDOA)和信号到达角度(AOA)定位算法,给出了这几种定位算法的基本定位原理。除此之外,详细地介绍了基于RSS的可见光多边测量定位算法。针对噪声、反射光等环境因素对定位精度的影响,将压缩感知理论应用到可见光定位中,将接收端在定位空间内的位置定义为离散空间上的稀疏变量,将功率测量矩阵表示为压缩感知理论中观测矩阵、稀疏矩阵与稀疏向量的乘积形式,运用重构算法恢复出待测点的位置。选择在定位前进行预处理程序,来减少遮挡对定位精度的影响。当目标位于网格边界附近时,在环境因素干扰的情况下,压缩感知算法可能将目标定位到附近网格中,定位结果存在很大的误差。因此提出了一种利用压缩感知与多边测量的融合定位算法,首先,采用压缩感知算法,判断目标所在位置,当恢复的目标位置在靠近四周墙面网格的恢复范围内,直接输出定位结果,当目标不在恢复范围内时,再利用多边测量对目标位置进行精确计算。采用基站(LED)选择策略对多边测量算法进行优化,提高了融合算法对室内复杂环境的适应性。
【学位单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：

ＬＥＤ照明灯?光电检测器??图２．１可见光定位系统信号传输框图??基于ＬＥＤ通信的室内可见光定位系统模型如图２．１所示，定位系统包括发??射端（ＬＥＤ照明灯）、无线信道和接收端三部分。在发射端，二进制信号需经过??预处理以及编码调制处理之后，驱动ＬＥＤ照明灯，并对ＬＥＤ照明灯进行强度调??制，将电信号转化为光信号，通过室内光无线信道传输到接收端。接收器则负责??将检测到的光信号转换为电信号，然后对信号进行后均衡、解调制处理，最终恢??复出原始信号。??２．?２?ＬＨ）发射光源??ＬＥＤ照明灯是２１世纪最有前途的新型绿色光源。与传统的照明光源相比，??ＬＥＤ主要有如下几个优点：（１）功率损耗低、寿命长、环保；（２）支持高速通断调??制；（３）兼具照明和通讯功能。因此，ＬＥＤ照明灯是ＶＬＣ系统中信号发射器的不??６??

噪声引起的定位误差

图３．６反射光和噪声引起的定位误差??２１??
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本文编号：2839613