【摘 要】
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基于可见光的室内定位（Visible Light Positioning,VLP）由于精确度高、成本低的优点,越来越受研究关注。VLP通常使用光电二极管（Photodiode,PD）或图像传感器作为接收器,后者抵抗环境光干扰能力更强,在手机上广泛配置。图像传感器通常需要至少同时拍摄到三个光源,才能使用传统三角定位方法,但在实际场景中通常难以满足,因此越来越多的研究者关注单个LED灯的定位。单个LE
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基于可见光的室内定位（Visible Light Positioning,VLP）由于精确度高、成本低的优点,越来越受研究关注。VLP通常使用光电二极管（Photodiode,PD）或图像传感器作为接收器,后者抵抗环境光干扰能力更强,在手机上广泛配置。图像传感器通常需要至少同时拍摄到三个光源,才能使用传统三角定位方法,但在实际场景中通常难以满足,因此越来越多的研究者关注单个LED灯的定位。单个LED灯定位需要借助额外的辅助信息,如惯性传感器、标记点或灯的形状等。如何在尽少使用辅助信息的情况下,实现高精度定位是基于图像传感器单LED灯定位研究的难点。针对目前基于单个圆形LED灯的定位方法需要近似比例系数导致精度不高的问题,本文设计并实现了基于单个矩形LED灯的几何解析和距离约束两种定位方法。前者利用矩形LED灯四个顶点以及对角线交点与其投影之间的几何关系实现定位。后者利用投影点和实际顶点之间的距离关系,求得透射投影的比例系数,并通过顶点到光心的距离实现定位。由于系统噪声和顶点识别误差对定位结果有一定影响,经误差分析和仿真验证发现:几何解析法对顶点误差较为敏感,因此定位精度不高,但其算法复杂度较低;距离约束法能够容忍一定的顶点误差,精确度较高。本文在2×2×2.98m3的区域内安装了一个边长为16.2cm的矩形灯,搭建了单灯室内定位实验环境并进行定位测试。实验结果表明,相比几何解析法,距离约束法的定位精度更高,其三维定位误差为10cm～12cm。相比于基于单个圆形LED灯的定位方法,平均定位精度提升了18.3%～26.5%。
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