本文關(guān)鍵詞：基于可見光的非協(xié)作式室內(nèi)定位系統(tǒng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著城市化進(jìn)程的加快和國民生活水平的提高,位置信息服務(wù)在人們的生活、工作及科學(xué)研究中起到了非常重要的作用。在室外場(chǎng)景中,GPS (Global Positioning System)定位技術(shù)的研究已相對(duì)成熟,長久的發(fā)展和維護(hù)使這項(xiàng)技術(shù)擁有巨大的數(shù)據(jù)支撐和軟硬件基礎(chǔ),例如Google地圖、高德地圖,其定位范圍已遍布全球的室外區(qū)域。然而,GPS信號(hào)無法穿透建筑物,導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)無法適用于室內(nèi)空間,使得室內(nèi)定位方法成為了近幾年熱門研究方向。在過去幾年的研究中,國內(nèi)外學(xué)者、科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)通過利用環(huán)境中的Wi-Fi信號(hào)、聲音信號(hào)、地磁場(chǎng)、RFID (Radio Frequency IDentification)等諸多信息實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)定位功能,而隨著LED (Light Emitting Diode)燈逐漸成為主流室內(nèi)照明設(shè)備,基于可控LED光信息的室內(nèi)定位技術(shù)正悄然興起�；诳煽豅ED光信息的定位技術(shù)巧妙利用了LED燈的頻率特性和超高照明性能,在為空間提供照明的同時(shí),可通過選擇合適的頻段,避開大量環(huán)境干擾,是一種精度高、抗干擾能力強(qiáng)的定位方法。本文設(shè)計(jì)了一種基于LED可見光的非協(xié)作式室內(nèi)定位方法,與傳統(tǒng)基于移動(dòng)智能設(shè)備設(shè)計(jì)的定位方法相比,非協(xié)作式定位系統(tǒng)能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)定位功能,無需用戶配合操作和佩戴輔助設(shè)備,適用于如廠房、監(jiān)獄等更具體、復(fù)雜的室內(nèi)場(chǎng)景。本文設(shè)計(jì)的定位系統(tǒng)快速、高效,能夠同時(shí)對(duì)室內(nèi)環(huán)境中的多個(gè)目標(biāo)定位,有較強(qiáng)的拓展性并兼有低能耗、高精度、低成本的特點(diǎn)。論文首先設(shè)計(jì)制作了系統(tǒng)運(yùn)作必須的硬件單元,主要包括頻率可控的LED照明模塊和非協(xié)作式光信息采集節(jié)點(diǎn)兩個(gè)部分,建立起自主的照明系統(tǒng)和環(huán)境光采集陣列。照明模塊有獨(dú)立的供電和驅(qū)動(dòng),由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)精確頻率控制,工作持久、光強(qiáng)穩(wěn)定。光信息采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)輕簡,能準(zhǔn)確采集環(huán)境光信息,由Arduino開發(fā)板統(tǒng)一供電、驅(qū)動(dòng),采得的信息通過有線形式傳輸至上位機(jī),做下一步定位運(yùn)算。接下來,論文建立了一種全新的環(huán)境遮擋模型,并基于該環(huán)境遮擋模型設(shè)計(jì)了典型場(chǎng)景下的室內(nèi)定位算法。本文在環(huán)境遮擋模型的基礎(chǔ)上,首先設(shè)計(jì)單目標(biāo)定位算法,在融合K-Means聚類算法和設(shè)計(jì)篩選優(yōu)化算法后,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了多目標(biāo)定位算法。通過對(duì)算法進(jìn)行仿真,論文檢驗(yàn)了系統(tǒng)算法的合理性和可行性,并討論了一系列優(yōu)化算法的取舍。最后,論文融合硬件單元和算法,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了完整的基于LED可見光的非協(xié)作式室內(nèi)定位系統(tǒng),并在實(shí)際場(chǎng)景中對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證。系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際人數(shù)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的定位功能,在討論了具體場(chǎng)景下的光源和傳感器布置方案后,論文通過大量實(shí)驗(yàn)對(duì)本系統(tǒng)的最小定位單元進(jìn)行了性能評(píng)估。實(shí)驗(yàn)包含單目標(biāo)、多目標(biāo)兩個(gè)場(chǎng)景考察系統(tǒng)穩(wěn)定性、定位精度和抗干擾能力三個(gè)方面。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 LED 非協(xié)作式 Arduino 多目標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM923.34
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 致謝9-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 引言13
• 1.2 研究背景及意義13-14
• 1.3 室內(nèi)定位方法的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.4 本文研究動(dòng)機(jī)19-20
• 1.5 本文工作20-22
• 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)22-34
• 2.1 引言22-23
• 2.2 LED照明模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23-27
• 2.2.1 LED燈性能特性簡介23-24
• 2.2.2 硬件設(shè)計(jì)和選型24-26
• 2.2.3 LED照明模塊的實(shí)現(xiàn)和性能分析26-27
• 2.3 非協(xié)作式光信息采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27-32
• 2.3.1 硬件設(shè)計(jì)和選型28-30
• 2.3.2 模塊功能和性能分析30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 算法設(shè)計(jì)及仿真34-58
• 3.1 引言34
• 3.2 算法設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 光路遮擋模型的建立35-38
• 3.3.1 一階光信息的“0-1”遮擋特性35-37
• 3.3.2 一階光路0-1遮擋模型的建立37-38
• 3.4 單目標(biāo)的室內(nèi)定位算法38-45
• 3.4.1 遮擋信息分析及交點(diǎn)求取38-40
• 3.4.2 定位算法40-42
• 3.4.3 誤差分析42-43
• 3.4.4 仿真評(píng)價(jià)43-45
• 3.5 分類算法及分類器的選擇45-47
• 3.6 數(shù)目已知的多目標(biāo)定位47-54
• 3.6.1 多目標(biāo)定位算法設(shè)計(jì)47-51
• 3.6.2 誤差分析51-53
• 3.6.3 仿真評(píng)價(jià)53-54
• 3.7 “從粗估計(jì)到細(xì)估計(jì)”的篩選優(yōu)化算法54-56
• 3.8 數(shù)目未知的多目標(biāo)定位及人群密度估計(jì)56-57
• 3.9 本章小結(jié)57-58
• 第四章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證58-75
• 4.1 引言58
• 4.2 系統(tǒng)概述及適用場(chǎng)景58-59
• 4.3 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的空間設(shè)計(jì)與配置59-64
• 4.3.1 最小定位單元的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景介紹59-61
• 4.3.2 空間傳感器及光源分配布置及仿真分析61-64
• 4.4 系統(tǒng)定位性能測(cè)試64-73
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)64-66
• 4.4.2 定位系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試66-67
• 4.4.3 單目標(biāo)定位精度測(cè)試67-69
• 4.4.4 多目標(biāo)定位精度測(cè)試69-72
• 4.4.5 定位系統(tǒng)抗干擾能力評(píng)估72-73
• 4.5 系統(tǒng)存在問題73-74
• 4.6 本章小結(jié)74-75
• 第五章 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄：作者碩士期間發(fā)表論文及參與項(xiàng)目情況81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 戈國華;肖海波;張敏;;基于FCM的數(shù)據(jù)聚類分析及Matlab實(shí)現(xiàn)[J];福建電腦;2007年04期

2 汪海波,張海臣,段雪麗;基于MATLAB的自組織競爭神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類研究[J];邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2005年01期

3 李戈,邵峰晶,朱本浩;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類的研究[J];青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版);2001年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于可見光的非協(xié)作式室內(nèi)定位系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：254079