[发明专利]一种基于LED可见光的室内定位方法

说明书

一种基于LED可见光的室内定位方法，包括：建立可见光信道传输为视距传输模型；通过无线传感器网络中的传感器节点定位算法APIT，结合可见光室内通信的信号传输时间实现室内定位点的初定位；根据初定位的定位范围信息，来调节接近范围区域的LED灯的旋转角度，使LED灯垂直照射目标物体。根据初定位的定位范围，选择距离最近的三个LED灯，通过将非线性优化得到的位置估计坐标作为质心算法的坐标，利用加权因子作为质心算法的约束，从而得到目标物体的具体定位。本发明的方法通过APIT和TDOA两种方法的融合，使得室内各个位置的定位精度高且误差跳变小；通过离散小波变换，减少噪声链路性能的影响；通过频分复用和时分复用等技术避免了相邻LED信号的相互影响。

技术领域

本发明涉及通信领域，具备涉及一种基于LED可见光的室内定位方法。

背景技术

由于室内环境的复杂性，常用于室外实时定位的GPS技术无法正常使用，室内定位技术的出现正好弥补了GPS等定位技术的不足，室内定位在医院、停车场和商场等大型室内场所中良好的适用性。LED可见光具有可用频带宽、不受电磁场干扰、设备搭建容易、误码率低等优点，并且LED响应快，可用高频调制，又是绿色能源，适用范围广泛，因此，基于LED可见光定位的技术将成为提高室内定位精度的重要选择。

发明内容

本发明的目的在于一种新型的基于LED可见光的定位方法，以提高室内定位的精度。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种基于LED可见光的室内定位方法，包括以下步骤：

S1、建立可见光信道传输为视距传输模型，目标物体在室内的移动速度相对于光速可忽略，将可见光信道视为一种准静态的信道，建立等效基带传输模型为：

其中，符号为卷积符号，R是光检测器的响应度，x(t)是被传输信号的光功率，h(t)是信道的脉冲响应，n(t)表示信道中的主要噪声来源；

S2、通过无线传感器网络中的传感器节点定位算法APIT，结合可见光室内通信的信号传输时间实现室内定位点的初定位；

S3、根据初定位的定位范围信息，调节接近范围区域的LED灯的旋转角度，使LED灯垂直照射目标物体；根据初定位的定位范围，选择距离最近的三个LED灯，把质心加权算法运用到TDOA算法中以进一步提高定位精度，通过将非线性优化得到的位置估计坐标作为质心算法的坐标，利用加权因子作为质心算法的约束，从而得到目标物体的具体定位。

进一步的，所述步骤S1中还包括：在S1中添加离散小波变换进行降噪以提高链路性能。

进一步的，所述步骤S2具体包括：

S21、通过测量得出三角区域，记录三边的直线方程；

S22、在得出APIT测试的全部三角区域后，计算记录过的所有三边交点；

S23、在得出的交点中，选出能围成最小多边形的点，得出最小多边形即初定位所确定的范围，并选取距离范围较近的三个LED灯进行终定位。

进一步的，所述步骤S3还包括：

S31、在TDOA方法的基础上使得LED距离目标物体最近且周向分布，保证室内各个位置的定位误差均匀，提高定位精度；

S32、利用TDOA进行定位时采用基于白光LED的VLC传输定位参考信息，并通过采用载波分配、波分复用、时分复用及码分复用以保证相邻LED发出的信号在目标物体上能被分开而且各个信号之间不会引起干扰。

进一步的，所述步骤S3中，目标物体坐标的计算公式具体如下：