基于LED可见光的室内定位算法研究

发布时间：2017-04-16 06:16

  本文关键词：基于LED可见光的室内定位算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文分析了室内可见光定位的各种算法,包括接收信号强度(RSS)、传输时间差(TDOA)、传输时间(TOA)、接收信号角度(AOA)和混合定位等算法。给出了各种算法的基本定位原理,重点研究了基于LED可见光的RSS和TDOA定位算法。针对RSS定位精度低、普适性不高、定位区域小的问题,提出了利用多个LED发射端实现室内定位的方法和四LED质心加权算法。多LED定位算法法充分考虑了照明LED拓扑结构对定位性能的影响,引入了定位单元选取的基本原则,有效的解决了可见光定位中的遮挡效应。四LED质心加权定位算法从可见光传输距离短定位精度高的特点出发将传输距离信息作为加权因子引入定位算法中,提高了定位精度,扩大了定位区域,有效地提高了系统的应用性。针对目前TDOA定位算法不收敛、误差大及实现复杂的问题,提出了基于LED的非线性优化算法和区域协作的室内定位算法。非线性优化算法利用定位终端到两个LED的传输距离之差,构造距离估计目标函数,采用有约束的非线性规划算法估计定位终端的位置。有效地解决了室内噪声环境中常规TDOA定位算法不收敛或误差偏大的问题。同时,为了进一步优化定位性能,将距离信息引入加权因子中,提出了质心加权混合定位算法。区域协作的室内定位算法充分考虑了室内光信道中的各种噪声因素的影响,引入多照明区域联合定位思想,利用LED发出的参考信号估计定位节点到各LED的信号传输时间差,构造协作定位距离估计目标函数,并通过非线性最小二乘法获得定位目标的位置估计,不仅提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性,而且有效地解决了室内可见光定位存在的遮挡效应。此外,对动态定位追踪也有一定的效果。
【关键词】：可见光通信 室内定位 质心加权 非线性优化 区域协作
【学位授予单位】：大连海事大学
【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1章 绪论10-20
• 1.1 室内定位技术概述10-13
• 1.2 室内可见光定位的应用前景13-14
• 1.3 室内可见光定位的研究现状14-17
• 1.4 论文主要研究内容和章节安排17-20
• 第2章 室内可见光通信的信道特性20-29
• 2.1 LED特性及照明分布20-22
• 2.2 接收光功率22-26
• 2.3 噪声与信噪比分析26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 VLC定位原理及常用算法29-40
• 3.1 VLC室内定位方法29-30
• 3.2 定位算法原理30-38
• 3.2.1 RSS定位算法30-33
• 3.2.2 TOA与TDOA定位算法33-36
• 3.2.3 AOA定位算法36-38
• 3.2.4 混合定位算法38
• 3.3 定位算法的评价指标38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 改进的RSS室内定位算法40-62
• 4.1 RSS定位算法距离估计40-45
• 4.1.1 相位检测法40-43
• 4.1.2 强度估计法43-45
• 4.2 多LED高精度定位算法45-52
• 4.2.1 系统模型45-47
• 4.2.2 算法原理47-49
• 4.2.3 性能仿真49-52
• 4.3 质心加权算法52-56
• 4.3.1 系统模型与算法原理52-53
• 4.3.2 性能仿真53-56
• 4.4 基于RSS和AOA混合定位算法56-61
• 4.4.1 算法原理56-59
• 4.4.2 仿真结果分析59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 高精度TDOA定位算法62-77
• 5.1 TDOA时延检测62-66
• 5.1.1 系统模型62-63
• 5.1.2 时延估计63-66
• 5.2 非线性优化算法66-71
• 5.2.1 算法原理66-67
• 5.2.2 性能仿真分析67-71
• 5.3 基于区域协作的室内定位算法71-76
• 5.3.1 系统模型与算法原理71-73
• 5.3.2 仿真性能分析73-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 结论与展望77-80
• 6.1 论文工作总结77-78
• 6.2 未来展望78-80
• 参考文献80-86
• 攻读学位期间公开发表论文86-87
• 致谢87-88
• 作者简介88

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