基于可见光的室内定位研究
发布时间：2021-01-05 17:30
目前,基于卫星的室外定位技术已经相当成熟,但是在室内无法接收到卫星信号,所以基于卫星信号的定位技术不适用于室内的定位系统研发。因此,一种不依赖卫星信号便可以完成室内高精度定位的定位技术受到广泛的关注和研究。对于室内定位技术,国内外也开展了大量的研究且取得显著成果,其中基于WiFi、Zigbee、RFID和UWB等在定位精度和技术方法上都已经非常成熟,但各自都有不适宜现实生产使用的缺点。LED可见光定位技术是目前的一个研究热点,其信号传递速度快、精度高,LED价格低廉且方便布置安装,成本低,是可以有效应对和解决目前室内定位技术遇到的各种不足与难题。因此,基于LED的可见光定位技术并进一步提高该技术的定位精度是本文研究的重点。本文以可见光通信技术为基础,对室内定位技术的软件算法进行研究,旨在提高目前基于LED可见光定位技术的定位精度。本文主要分为如下四个研究部分:一、分析现实室内环境的状况,对可见光通信技术进行信道模型建立。二、在信道模型建立基础上结合光电传感器的物理特性,对可见光通信系统目前具备的多种定位算法进行重点分析,提出基于RSS与其他算法进行深度融合的二维定位和三维定位算法,旨在...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LED照明占全球市场份额图
基于可见光的室内定位研究-2-图1.2室内可见光通信系统示意图(1)国外研究现状从目前发展趋势和市场占比份额得知：基于可见光的数据无线通信技术在未来会具有无限高的市场前景。在日本、欧美等发达国家的众多科研院所和企业针对可见光通信投入了巨大的财力、物力和人力进行该领域的研究[7-11]。2000年，在日本的中川研究室最早开展可见光通信技术的研究。研究初期，该研究室的工作人员大部分时间用于通信信道理论的研究，主要采用数学分析和计算机仿真的方法进行探索，明确了白色光发光二极管是可以作为开发室内照明和通信系统的光源的可能性。时隔两年之后，中川研究室的工作人员在信道模型的研究方面取得了诸多成果，此时中川研究室工作人员集中精力投入到可见光通信系统的具体功能部分研究，其中分为如下四部分：○1室内布置的发射光源的属性；○2无线数据通信系统信道模型；○3影响数据通信的噪声模型；○4对室内不同位置进行信噪比分布特征等。中川研究室为了提高在可见光通信技术领域的研究力度，目标结合社会层面的新兴人才和技术，在研究室主导下，在日本成立了名为“可见光通信联合体”的研究团体，并联合国内的中坚技术单位和企业进行该领域更广泛的研究。目前该领域根据具体的应用场景划分可以拓展到如下五方面：○1室内的无线高速率数据通信技术；○2基于可见光的室内无线位置解析技术；○3基于可见光的无线网络技术；○4道路交通的信号灯通信技术；○5水下的可见光无线数据通信技术等[12-16]。现今在可见光通信研究领域已经取得了很大的成就，其中最为突出的是开发了基于可见光通信的超市定位及导航系统，该产品已投入市场应用生产，正逐渐商品化和商业化。对于可见光通信技术的研究，在欧美立项了关于可见光的无线通信技术?
兰州交通大学工程硕士学位论文-5-图1.3无线室内定位技术分类根据上述的定位方案，世界各大研究团队进行了大量的无线室内定位技术的工作研究，经过多年的发展基于多种定位技术研发出了众多不同方式的无线定位方案。(1)基于红外线技术的室内定位系统英国的相关科研团体基于红外线室内定位技术研发了名为“ActiveBadge”定位系统，此系统是在待定位目标上装配红外发射器作为移动站，向周围环境按一定时间规律发射无线定位信号。基于该方案的定位方式是在室内布置大量的定位基站，并对建立好的基站进行标定，通过无线的方式接入到控制中心，当区域内存在待测位置时，控制中心通过无线识别区域内的信号，解析确定当前的目标位置。其中最为突出的是美国的RF-code公司研发了与名为“ActiveBadge”定位系统所采用的原理类似，可实现室内的高精度定位[33]。(2)基于超声波的室内定位系统英国剑桥实验室基于超声波室内定位技术开发了名称为“Bat”室内定位系统，该室内定位系统通过在室内区域布置超声波接收器、服务器，通过无线射频信号，解析待测位置到终端的信号时间差，进行距离信息的解算，使用该种方式进行定位时需要采用3个及以上的反馈距离值，进行室内待测位置的实际目标的位置解析[34-35]。(3)基于WLAN信号的室内定位系统针对基于WLAN信号的无线室内定位技术，有相关研究团体基于RSS测量方法进行名为“RADAR”的室内定位系统研究。该系统首先建立RSS指纹库构建电子地图，随后将待测位置的信号的无线点接入系统，存储RSS值，与建立好的指纹库进行比对，通过数学函数分析找到相似度最高的点便是目标点，实现室内待测位置的无线定位。美国的苹果公司于2013年推出了基于WLAN信号定位的名为“WIFISLAM”定位系统设
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内可见光通信定位技术的研究[J]. 乔琪. 现代信息科技. 2019(22)
[2]基于LED可见光技术的室内车辆定位系统设计[J]. 朱瑞晨,曹宇彤,索朝举,刘洋洋,刘伟伟. 电脑知识与技术. 2019(22)
[3]基于TDOA/AOA混合的高精度室内可见光定位算法[J]. 王旭东,董文杰,吴楠. 系统工程与电子技术. 2019(10)
[4]基于VLC的室内定位技术研究[J]. 赵大明,王欣. 电信科学. 2019(03)
[5]基于可见光指纹的室内高精度定位方法[J]. 曹燕平,李晓记,胡云云. 激光与光电子学进展. 2019(16)
[6]基于RSSI井下人员定位Trilateration-GSA算法研究[J]. 白璐,王然风. 煤炭工程. 2018(12)
[7]基于RSS的可见光室内定位系统[J]. 孙豫斌,黄臻,高瑞祥,程晶晶. 仪表技术与传感器. 2018(11)
[8]一种测距辅助的室内可见光指纹定位方法[J]. 陈道钱,吴晓平,华宇婷. 激光与光电子学进展. 2019(06)
[9]室内定位方法和技术综述[J]. 张胜利,焦诚,付永恒. 数字技术与应用. 2018(10)
[10]室内可见光通信系统关键技术研究与探讨[J]. 杨建朋. 中国新通信. 2018(14)
博士论文
[1]基于成像传感器的可见光定位理论与技术研究[D]. 赵响.西安电子科技大学 2017
[2]基于LED的室内可见光通信信道建模及光学接收端研究[D]. 沈振民.北京理工大学 2014
[3]短距离无线光通信若干关键技术的研究[D]. 罗鹏飞.北京邮电大学 2013
硕士论文
[1]可见光通信系统室内定位技术研究[D]. 卢愿.宁波大学 2019
[2]室内可见光定位技术研究与实现[D]. 张靖婷.大连海事大学 2016
[3]可见光通信自适应信道均衡与可调光编码技术研究[D]. 张汝岐.北京邮电大学 2015
[4]基于LED的无线数据传输技术研究与设计实现[D]. 旷亚和.大连海事大学 2014
[5]基于LED交通灯的无线光通信系统分析与设计[D]. 仲启端.江苏大学 2008
本文编号：2959022
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LED照明占全球市场份额图
基于可见光的室内定位研究-2-图1.2室内可见光通信系统示意图(1)国外研究现状从目前发展趋势和市场占比份额得知：基于可见光的数据无线通信技术在未来会具有无限高的市场前景。在日本、欧美等发达国家的众多科研院所和企业针对可见光通信投入了巨大的财力、物力和人力进行该领域的研究[7-11]。2000年，在日本的中川研究室最早开展可见光通信技术的研究。研究初期，该研究室的工作人员大部分时间用于通信信道理论的研究，主要采用数学分析和计算机仿真的方法进行探索，明确了白色光发光二极管是可以作为开发室内照明和通信系统的光源的可能性。时隔两年之后，中川研究室的工作人员在信道模型的研究方面取得了诸多成果，此时中川研究室工作人员集中精力投入到可见光通信系统的具体功能部分研究，其中分为如下四部分：○1室内布置的发射光源的属性；○2无线数据通信系统信道模型；○3影响数据通信的噪声模型；○4对室内不同位置进行信噪比分布特征等。中川研究室为了提高在可见光通信技术领域的研究力度，目标结合社会层面的新兴人才和技术，在研究室主导下，在日本成立了名为“可见光通信联合体”的研究团体，并联合国内的中坚技术单位和企业进行该领域更广泛的研究。目前该领域根据具体的应用场景划分可以拓展到如下五方面：○1室内的无线高速率数据通信技术；○2基于可见光的室内无线位置解析技术；○3基于可见光的无线网络技术；○4道路交通的信号灯通信技术；○5水下的可见光无线数据通信技术等[12-16]。现今在可见光通信研究领域已经取得了很大的成就，其中最为突出的是开发了基于可见光通信的超市定位及导航系统，该产品已投入市场应用生产，正逐渐商品化和商业化。对于可见光通信技术的研究，在欧美立项了关于可见光的无线通信技术?
兰州交通大学工程硕士学位论文-5-图1.3无线室内定位技术分类根据上述的定位方案，世界各大研究团队进行了大量的无线室内定位技术的工作研究，经过多年的发展基于多种定位技术研发出了众多不同方式的无线定位方案。(1)基于红外线技术的室内定位系统英国的相关科研团体基于红外线室内定位技术研发了名为“ActiveBadge”定位系统，此系统是在待定位目标上装配红外发射器作为移动站，向周围环境按一定时间规律发射无线定位信号。基于该方案的定位方式是在室内布置大量的定位基站，并对建立好的基站进行标定，通过无线的方式接入到控制中心，当区域内存在待测位置时，控制中心通过无线识别区域内的信号，解析确定当前的目标位置。其中最为突出的是美国的RF-code公司研发了与名为“ActiveBadge”定位系统所采用的原理类似，可实现室内的高精度定位[33]。(2)基于超声波的室内定位系统英国剑桥实验室基于超声波室内定位技术开发了名称为“Bat”室内定位系统，该室内定位系统通过在室内区域布置超声波接收器、服务器，通过无线射频信号，解析待测位置到终端的信号时间差，进行距离信息的解算，使用该种方式进行定位时需要采用3个及以上的反馈距离值，进行室内待测位置的实际目标的位置解析[34-35]。(3)基于WLAN信号的室内定位系统针对基于WLAN信号的无线室内定位技术，有相关研究团体基于RSS测量方法进行名为“RADAR”的室内定位系统研究。该系统首先建立RSS指纹库构建电子地图，随后将待测位置的信号的无线点接入系统，存储RSS值，与建立好的指纹库进行比对，通过数学函数分析找到相似度最高的点便是目标点，实现室内待测位置的无线定位。美国的苹果公司于2013年推出了基于WLAN信号定位的名为“WIFISLAM”定位系统设
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内可见光通信定位技术的研究[J]. 乔琪. 现代信息科技. 2019(22)
[2]基于LED可见光技术的室内车辆定位系统设计[J]. 朱瑞晨,曹宇彤,索朝举,刘洋洋,刘伟伟. 电脑知识与技术. 2019(22)
[3]基于TDOA/AOA混合的高精度室内可见光定位算法[J]. 王旭东,董文杰,吴楠. 系统工程与电子技术. 2019(10)
[4]基于VLC的室内定位技术研究[J]. 赵大明,王欣. 电信科学. 2019(03)
[5]基于可见光指纹的室内高精度定位方法[J]. 曹燕平,李晓记,胡云云. 激光与光电子学进展. 2019(16)
[6]基于RSSI井下人员定位Trilateration-GSA算法研究[J]. 白璐,王然风. 煤炭工程. 2018(12)
[7]基于RSS的可见光室内定位系统[J]. 孙豫斌,黄臻,高瑞祥,程晶晶. 仪表技术与传感器. 2018(11)
[8]一种测距辅助的室内可见光指纹定位方法[J]. 陈道钱,吴晓平,华宇婷. 激光与光电子学进展. 2019(06)
[9]室内定位方法和技术综述[J]. 张胜利,焦诚,付永恒. 数字技术与应用. 2018(10)
[10]室内可见光通信系统关键技术研究与探讨[J]. 杨建朋. 中国新通信. 2018(14)
博士论文
[1]基于成像传感器的可见光定位理论与技术研究[D]. 赵响.西安电子科技大学 2017
[2]基于LED的室内可见光通信信道建模及光学接收端研究[D]. 沈振民.北京理工大学 2014
[3]短距离无线光通信若干关键技术的研究[D]. 罗鹏飞.北京邮电大学 2013
硕士论文
[1]可见光通信系统室内定位技术研究[D]. 卢愿.宁波大学 2019
[2]室内可见光定位技术研究与实现[D]. 张靖婷.大连海事大学 2016
[3]可见光通信自适应信道均衡与可调光编码技术研究[D]. 张汝岐.北京邮电大学 2015
[4]基于LED的无线数据传输技术研究与设计实现[D]. 旷亚和.大连海事大学 2014
[5]基于LED交通灯的无线光通信系统分析与设计[D]. 仲启端.江苏大学 2008
本文编号：2959022
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