[发明专利]一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统

说明书

本发明涉及定位领域，更具体的，涉及一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统，本发明提出的方法通过构造与UE位置近似无关的NLOS比例因子Γ(n₀,n₁)，使得定位算法解耦了多径反射影响和PD位置之间的相关性，将实际中很难获得的多径反射信息对定位精度的影响最大程度地进行了封装，无需事先对多径反射分量进行测量，即可在复杂的多径反射环境中有效提升系统的定位误差性能。

技术领域

本发明涉及定位领域，更具体的，涉及一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统。

背景技术

VLP系统一般可分为成像定位(iVLP)系统和非成像定位(nVLP)系统。其中，nVLP系统通常使用光电二极管(PD)作为光接收前端，将若干个LED灯具作为定位锚点。在这种架构下，许多传统的射频定位算法也可应用到nVLP模型中，例如基于接收信号强度(RSS)、信号到达时间(TOA)、信号到达时间差(TDOA)、信号到达角度(AOA)等参数的算法，或基于AOA/RSS、TOA/RSS等的混合算法。

目前的现有的技术方案中VLP模型和算法均是在理想视距(LOS)信道下进行讨论的，并没有充分考虑和讨论多径反射对定位精度的影响。然而，对于实际的VLP场景，由于室内经常存在光反射物，例如墙面、天花板、地板和家具表面等，多径反射总是客观存在的。根据经典的无线光信号传播多径反射模型，来自多径反射的光功率和来自LOS的光功率相差无几，即PD所接收到的光功率的相当一部分来自于多径反射。但是，目前大部分方案仅考虑了定位精度理论下界的分析，而并未考虑实际场景下多径反射对VLP系统性能的影响。在少数方案中，仅讨论了多径反射对基于RSS的VLP模型的定位精度的影响。仿真结果表明，当UE接近房间的角落时，定位精度会迅速恶化；在墙角和边缘处，定位误差达到了1-2米以上甚至更高的数量级。

发明内容

为了解决现有技术未考虑实际场景下多径反射对VLP系统性能的影响，造成定位精度不足的缺点，本发明提供了一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法，包括以下步骤：

步骤S1：灯具包含有两颗拥有不同朗伯辐射波瓣模数的LED灯芯，两颗LED灯芯的模数分别为n₀和n₁，n₀,n₁∈Z⁺；每盏灯具的两颗LED灯芯采用时分复用按照固定的周期在两个连续时隙{t₀,t₁}中交替发送相同载波频率调制的符号，其周期用T_S表示，符号峰值功率用P_L表示；不同的灯具通过采用频分复用使用不同的特定载波频率进行信号的传送；

步骤S2：考虑信号反射强度在反射过程中的变化，在一个真实的VLP室内场景，来自灯具发射机的光线会通过数次反射，最终叠加到PD的VLP接收机UE，反射的相对强度依赖于特定的房间形状和房间内反射物体的反射系数，考虑一个通用的长方体房间模型，影响信号反射强度的因素可归纳为一个环境参数集向量E_N，表示为：

E_N＝{L,W,h_S,h_R,ρ_W,ρ_E,ρ_S,ρ_N,ρ_C,ρ_F} (1)

其中各参数的含义为：

L/W/h_S/h_R：房间长度、宽度、LED灯具高度、VLP接收机高度；