[发明专利]一种抗NLOS干扰的可见光定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术，特别涉及一种抗NLOS干扰的可见光定位方法。

背景技术

目前GPS室外定位技术已经十分成熟，并且普遍应用于各个领域，这很大程度上激励了室内定位技术的开发和研究。但是在建筑物内部、人口密集的城市、桥下、地下等环境，由于多径衰落的影响和其他无线设备的干扰使得GPS在建筑物内的信号覆盖较差，用于室内定位存在较大的误差。最近十多年以来，各科技巨头和研究机构在室内定位技术方面开展了大量的研究，涌现了很多新的技术，如基于移动通信网络的辅助GPS(A-GPS)、伪卫星(Pseudolite)、无线局域网(WLAN)、RFID、Zigbee、蓝牙、超宽带无线电(Ultra Wide Band，UWB)、地磁测量卫星、红外定位、光跟踪定位、计算机视觉定位、超声波定位，这些方法提供了从几米到几十厘米的定位精度。然而，大多数基于无线通信的系统会受到电磁干扰影响，在多个用户共享的情况下通信质量下降，这些都直接影响了定位质量。与上述传统的室内定位方案不同，可见光室内定位技术是基于可见光通信(visible light communication，VLC)的室内定位技术，通过以人眼识别不了的高频来控制LED的光强度，进而传播定位的ID信息。VLC定位技术相对于传统室内定位技术具有定位精度高、附加模块少、保密性好、兼顾通信与照明，且没有电磁辐射、不受电磁干扰等优点，已成为国内外研究人员的研究热点。传统TDOA算法需要精确的时间检测装置，对硬件设备要求较高，代价非常昂贵，因为光的速度很快，当检测的时间出现一点点误差时，得到的发射端和接收端的距离就会出现较大的误差。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提出了一种抗NLOS干扰的可见光定位方法。信号经过调制，输入LED驱动电路驱动LED发光，信号通过光信道到达接收端，经滤波后还原信号，分辨出各LED的ID信息和对应信号的功率大小。在接收端利用用混沌优化算法估计初始位置，结合泰勒级数展开算法对接收端位置进行递归运算，得到最终精确定位点。这种混合算法定位更加精确，误差更小。在相同基础设施条件下，能够在满足照明需求的同时，也能提供精度比传统方法更高的定位服务。具有广阔的应用前景。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种抗NLOS干扰的可见光定位方法，其包括以下步骤：

步骤1、对输入带有LED灯具的ID信息的信号进行调制；经过调制后的信号通过LED驱动电路驱动LED发出光信号；

步骤2、接收端通过PD接收多个从不同的LED发射的信号，通过信号中特定的ID信息区别各个LED；经光电转换后光信号转换为电信号，再经过放大电路、滤波电路还原出原始信号；接收端能还原出各个LED的ID信息和获得接收端的光功率大小；

步骤3、用混沌优化算法估计初始位置，结合泰勒级数展开算法对接收端位置进行递归运算，得到最终精确定位点。

进一步地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤11、对带有LED灯ID信息的基带信号进行调制，使信号传输后失真度降低；

步骤12、将调制信号输入LED驱动电路，驱动LED灯发出带有ID信息的光信号。

进一步地，所述步骤2包括以下步骤：

步骤21：接收端接收到多个LED发出的光信号，并将其转换为电信号；电信号经过自适应滤波电路还原信号；

步骤22、通过不同的ID信息分辨出不同LED的位置而且可以测量该信号的光功率大小。

进一步地，所述步骤3包括以下步骤：

步骤31：先给出一种混沌定义：设＜X,f＞是紧致系统，d是X的一个拓扑度量；设非空，如果存在不可数集合满足

则f在X₀上是在Li-Yorke意义下混沌的；其中，X为非空集合，f:X→X为X到自身的连续映射。X₀是属于紧致系统中集合X的非空子集；S是属于X₀的包含空间坐标的不可数子集；(x,y)为空间中的坐标；n为整数对且n>0，且fⁿ(x)＝x、fⁿ(y)＝y。limsup和liminf分别为上极限和下极限；d是一个拓扑度量。

首先选择采用Logistic映射：

y_n+1＝μy_n(1-y_n)…(3)