【摘 要】
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近年来人们对位置服务的需求日益增大,如商圈中商品定位、交通场所中路线指引等。并且由于LED具有低廉成本、绿色环保等优点,让基于LED的室内可见光定位(VLP)技术受到了广泛关注。目前的VLP系统受到众多因素影响,如环境光和LED发光功率的波动。本文提出了一种基于信道编码和定位算法的改进VLP系统,并搭建实际定位系统进行性能验证。主要研究内容如下:(1)室内可见光定位系统基础理论介绍。首先对可见光定
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近年来人们对位置服务的需求日益增大,如商圈中商品定位、交通场所中路线指引等。并且由于LED具有低廉成本、绿色环保等优点,让基于LED的室内可见光定位(VLP)技术受到了广泛关注。目前的VLP系统受到众多因素影响,如环境光和LED发光功率的波动。本文提出了一种基于信道编码和定位算法的改进VLP系统,并搭建实际定位系统进行性能验证。主要研究内容如下:(1)室内可见光定位系统基础理论介绍。首先对可见光定位系统的特性进行分析,包括LED特性、噪声模型和信道特性等。通过分析LED发光效果和伏安特性,发现LED的光强会有小幅度的波动,且需要外部电路提供稳定的工作电流。然后介绍了常用的几种室内可见光定位算法,重点介绍了几何测量法的原理。基于成本、算法复杂度和精确度,本文选择了基于接收信号强度(RSS)的定位算法。最后介绍了几个评价室内定位的技术指标。(2)基于信道编码和RSS算法的改进方法研究。首先是基于信道编码的研究,引入数字地面广播电视标准(DVB-T)的信道编码模块来改善噪声中环境光的影响。通过对比最后选取LDPC码作为本系统的信道编码,并且通过结合Log-BP译码算法和MS译码算法提出一个改进译码算法;其次是基于RSS算法的研究,分析发现LED发光功率的波动对定位结果有影响,提出了通过加入一个已知位置的固定探测器的补偿算法,以此对定位的移动探测器进行波动补偿,仿真验证了此算法的可行性。(3)室内可见光定位改进系统的实现。首先完成系统的硬件设计部分,在可编程逻辑阵列(FPGA)上实现LDPC编译码并且进行功能验证。之后完成了可提供稳定工作电流的LED驱动电路和I/V转换放大电路的设计。最后搭建大小为1×1×1.5的实验平台,实验结果证明,本文中的系统相较于传统RSS定位算法有着明显的性能提升,在通信距离上增加约37%,通信范围增加约262%。并且传统RSS算法的平均误差在12cm,经过改进后的本文系统将平均误差降低到5.7cm。
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