基于单旋转接收端的可见光室内定位系统

发布时间：2017-07-19 05:02

  本文关键词：基于单旋转接收端的可见光室内定位系统

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【摘要】：可见光通信作为一种新兴的无线通信技术,与其他无线通信技术相比,具有节能、无电磁干扰和传输速率高等特点。以LED作为光源的可见光通信系统在照明的同时能够进行数据传输,实现照明通信一体化。如今,全球定位系统已经成熟,在室外定位中能够实现较高的定位精度,但在复杂的室内环境却无法利用全球定位系统进行室内定位。因此,基于可见光通信的室内定位技术逐渐成为一个研究热点。本文提出并构建了一个基于单发射端和单旋转接收端的可见光室内定位系统。论文的研究主要内容包括以下三个方面。(1)在研究了多接收端和多发射端可见光室内定位系统的基础上,创新性地提出了一种单旋转接收端模型,有效地消除了多发射端间带来的码间干扰与定位系统中光接收端的尺寸问题。带倾斜的接收模块固定在旋转平台上,因此通过旋转平台的转动可获取不同的方位角值,为定位系统中反复多次的不同方位角度的测量提供了一种切实可行的方式。(2)基于LED辐射模型,提出了基于AOA和角度接收增益的室内可见光定位算法,算法不但能够支持定位空间中的二维位置估计而且能够支持三维坐标确立。进一步对定位算法的特性进行了分析与优化,定位误差大大降低,定位精度有效提升。(3)构建了基于单发射端和单接收端的可见光室内定位系统。实验结果表明在600mm*600mm*1135mm的实验环境中实际位置与估计位置之间的平均定位误差小于25mm,与仿真数据具有良好的一致性。实验结果表明基于单旋转接收端的AOA可见光室内定位系统具有较高的定位精度,为可见光室内定位提供了一种新的解决方案。
【关键词】：可见光通信 AOA 室内定位 定位算法
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 室内无线定位技术9-11
• 1.3 课题研究现状与研究意义11-13
• 1.3.1 研究现状11-12
• 1.3.2 研究意义12-13
• 1.4 论文主要研究内容13-14
• 1.5 论文结构安排14-16
• 第二章 可见光通信系统特性研究16-26
• 2.1 可见光通信系统组成16-17
• 2.2 LED的基本特性17-22
• 2.2.1 光谱特性17-18
• 2.2.2 伏安特性18-19
• 2.2.3 功率特性19-20
• 2.2.4 调制特性20-22
• 2.3 光电探测器的基本特性22-23
• 2.4 室内可见光通信的链接方式23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 室内可见光定位方法研究26-35
• 3.1 室内可见光通信系统性能26-28
• 3.1.1 光度学基本物理量26-27
• 3.1.2 室内可见光通信信道特性27-28
• 3.2 室内可见光定位技术原理28-32
• 3.2.1 基于接收信号强度29
• 3.2.2 基于到达时间29-30
• 3.2.3 基于到达时间差30
• 3.2.4 基于到达角30-32
• 3.3 基于位置指纹的定位方法32-33
• 3.4 室内定位技术性能指标33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 基于AOA/RSS的可见光定位算法35-47
• 4.1 白光LED的辐射特性35-38
• 4.1.1 LED辐射模型35-36
• 4.1.2 朗伯辐射模型36-38
• 4.2 基于单旋转接收端的定位模型38-40
• 4.3 室内可见光定位算法40-43
• 4.3.1 二维定位算法40-41
• 4.3.2 三维定位算法41-43
• 4.4 算法优化方案43-45
• 4.5 本章小结45-47
• 第五章 室内可见光定位演示系统设计47-61
• 5.1 定位系统硬件模块设计47-51
• 5.1.1 光源选择47-48
• 5.1.2 光电探测器的选择48-50
• 5.1.3 光接收电路模块设计50-51
• 5.2 定位系统结构设计与环境搭建51-55
• 5.2.1 单旋转接收端设计51-53
• 5.2.2 定位系统搭建53-55
• 5.3 仿真实验55-57
• 5.4 定位过程与结果分析57-60
• 5.4.1 定位过程57-59
• 5.4.2 结果分析59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 论文总结61-62
• 6.2 工作展望62-63
• 参考文献63-65
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文65-66
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利66-67
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目67-68
• 致谢68

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