[发明专利]一种基于支持向量机回归的可见光定位方法及系统

说明书

本发明提出一种基于支持向量机回归的可见光定位方法及系统，所述方法包括：在信号发送端利用时分复用的方法对定位区域内的各个LED灯进行信号调制；在信号接收端利用光电检测器在一个周期不同时间片段接收不同LED灯的信号，并提取信号强度向量；采集所述光电检测器不同位置坐标处接收到的信号强度向量，并建立数据集；根据所述数据集建立信号强度向量对应位置坐标的SVR训练模型；将待测位置处接收到的信号强度向量输入所述SVR训练模型中，预测得到待测位置坐标。本发明提出的方法及系统可提高室内定位精度，属于室内定位技术领域。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种基于支持向量机回归的可见光定位方法及系统。

背景技术

基于GPS和北斗卫星的定位系统在手机地图、汽车导航等领域的应用不断增加，但是涉及到办公室、博物馆、购物中心、地下停车场等室内定位时，由于金属材料的表面趋肤效应、钢筋混凝土表层的衰减影响，使得来自卫星的无线电信号在室内覆盖率较差，导致其定位系统难以使用。近十多年，室内定位技术的研究主要集中在无线局域网(WLAN)、射频识别(RFID)、红外线、超声波、蓝牙、紫蜂协议(ZigBee)等无线电磁波领域。但是，这些方法容易受到电磁干扰，定位精度较低。可见光通信技术(VLC)将人眼无法识别的高频信号加载到发光二极管(LED)上进行传输，使得LED集照明与通信功能于一体，无电磁干扰、附加模块少、定位精度高，为解决室内定位问题提供新的思路。

目前，许多研究者提出了基于可见光通信的各种室内定位算法，定位的参考点为LED点光源，定位目标为光电检测器，定位的距离检测一般采用接收信号强度(RSS)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)等方式，然后通过距离的三角定位算法确定光电检测器的位置。该类方法需要高精度的同步时钟周期，并且没有考虑墙面的反射光信号影响，因此，在实际应用中存在较大的定位误差。

发明内容

本发明提出一种基于支持向量机回归的可见光定位方法及系统，用于解决现有室内定位技术中定位误差大的问题。

本发明提出一种基于支持向量机回归的可见光定位方法，所述方法包括如下技术方案：

S1、在信号发送端利用时分复用的方法对定位区域内的各个LED灯进行时序编码/信号调制；

S2、在信号接收端利用光电检测器在一个周期不同时间片段接收不同LED灯的信号，并提取信号强度向量；

S3、选取所述光电检测器训练位置，采集所述光电检测器不同位置坐标处接收到的信号强度向量，并建立数据集；

S4、根据所述数据集建立信号强度向量对应位置坐标的SVR(Support VectorRegression，支持向量回归)训练模型；

S5、将待测位置处接收到的信号强度向量输入所述SVR训练模型中，预测得到待测位置坐标。

在上述技术方案中，所述信号发送端的LED灯至少三个。

在上述技术方案中，所述步骤S2中，所述信号强度向量由LED灯编号及对应的单个LED灯信号强度组成。

在上述技术方案中，所述步骤S4具体包括：根据所述数据集构造训练集，对所述训练集进行归一化处理，选择径向基核函数RBF(Radial Basis Function，径向基函数)，设置网格搜寻算法中惩罚因子和RBF核函数参数的寻优范围、步长和交叉验证次数，采用网格搜寻算法搜索最佳惩罚因子和RBF核函数参数，根据所述训练集及所述最佳惩罚因子和RBF核函数参数建立SVR训练模型。

在上述技术方案中，所述采用网格搜寻算法搜索最佳惩罚因子和RBF核函数参数的具体过程为：采用交叉验证计算出回归均方根误差，判断所述均方根误差是否达到要求，若所述均方根误差大于预设阈值，则缩小参数寻优范围和步长，重新搜索；若所述均方根误差小于所述预设阈值，则将所述均方根误差最小值所对应的惩罚因子和RBF核函数参数作为寻优结果。