近年來隨著計算機、智能設(shè)備的快速發(fā)展,在生活和工作中室內(nèi)定位已經(jīng)成為一項必不可少的基本服務(wù)。全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)的發(fā)展日趨成熟,但是在室內(nèi)由于衛(wèi)星的信號受到障礙物的遮擋導(dǎo)致信號衰減太大,定位精度不高�；诎l(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)以其覆蓋范圍廣、傳輸距離遠、信息傳輸速度快以及實現(xiàn)簡單等特點,已逐步成為研究的焦點。本文對可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)的基本原理,包括系統(tǒng)模型、信道模型等問題進行了全面的研究,討論了室內(nèi)環(huán)境中各種因素對定位結(jié)果的影響。對于可見光室內(nèi)定位技術(shù)中常用的指紋定位法進行了一些改進:比如在信號采集階段,信號強度是波動的并且概率分布服從正態(tài)分布,對室內(nèi)環(huán)境的接收信號強度進行預(yù)處理;指紋庫中存儲的數(shù)據(jù)量較大,在定位階段就要匹配大量的網(wǎng)格點,增加了計算的復(fù)雜度;貝葉斯算法的定位結(jié)果與定位目標(biāo)的實際位置相差較大。本文的具體工作如下:首先,建立可見光室內(nèi)定位的系統(tǒng)模型,對室內(nèi)發(fā)送端的信號強度和接收端的信號強度以及信噪比進行了仿真分析。仿真結(jié)果驗證了可見光室內(nèi)通信兼具照明與通信的功能。其次，將指紋定位法中較為常見的K近鄰算法和貝葉斯算法進行了仿真分析,根據(jù)定位結(jié)果結(jié)合兩種算法的優(yōu)勢,提出了一種融合的算法,減小了定位誤差的同時降低了可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)的功耗。然后,采用了均值濾波和高斯濾波兩種濾波算法對接收信號強度進行預(yù)處理,并且對比分析了兩種算法的濾波效果。在建立指紋庫后,選擇高斯濾波的高概率區(qū)間篩選法,濾掉指紋庫中的一些數(shù)據(jù),提高了定位時數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。最后,對指紋庫進行區(qū)域劃分,分為幾個類簇。用聚類分析算法計算得到指紋庫中后驗概率最大的類簇,在這一類簇中運用貝葉斯算法確定定位目標(biāo)的位置,從而解決了貝葉斯算法中定位結(jié)果較為離散的的問題。
【學(xué)位單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.1;TN713
【部分圖文】：

術(shù)主要有紅外線、超聲波、射頻識別（Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦ１Ｄ）??Ｗｉ－Ｆｉ、藍牙和超寬帶（Ｕｌｔｒａ?Ｗｉｄｅｂａｎｄ，?ＵＷＢ）等。一些主要的室內(nèi)定位方法的??比較如圖２．１所示。??定位性能??Ａ??，一、、??（地磁ｊ??ｌＯＯｍ?—?＼?）??１０ｍ?—廣、?＇ＲＦＩＤ丨波／八丨禽、??／；ＴＡＹ＼?；、人夕機視）??＇＾Ｊ?Ｕｚ＼?—、、、覺，??ｗＵｅｅ／丨，、一??—?（ＬＥＤＶ’?丨藍牙?ｊ??、／?、、一，??０．?５ｍ?—?廣、＇??一（超寬、丨??＂激、帶）??丨、每，、一’??易?難??圖２．１各種定位方法定位精度比較??下面簡單介紹幾種典型的室內(nèi)定位系統(tǒng)。??紅外線定位［２９］：紅外線定位是一種基于視距傳播的定位方式，其定位原理??是由紅外線發(fā)射器發(fā)射周期性的帶有唯一丨Ｄ的紅外信號，通過室內(nèi)的光學(xué)傳感??器接收進行定位。定位方式一般分為兩種：一種方式是需要目標(biāo)攜帶電子紅外標(biāo)??簽

圖２．３紅外網(wǎng)絡(luò)定位原理圖??然紅外線的室內(nèi)定位精度很高，但由于紅外線不能穿過障礙物，性相對較差，僅適合短距離傳輸。而且系統(tǒng)容易被日光或者熒光射裝置和接收裝置數(shù)量較多，成本較高，在定位精度上有局限是ＡＴ＆Ｔ公司開發(fā)的基于紅外線室內(nèi)定位系統(tǒng)的Ａｃｔｉｖｅ?Ｂａｄｇｅ定波定位超聲波定位是一種基于測距的定位方法，通過三邊的位置。其定位原理是在目標(biāo)上攜帶一個超聲波電子標(biāo)簽發(fā)射超內(nèi)安裝若干超聲波接收器，接收由電子標(biāo)簽產(chǎn)生的回波。根據(jù)回間差計算出目標(biāo)和接收器之間的距離。如圖２．４所示。??波定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、定位精度較高，但超聲波定位采用的是多徑效應(yīng)和非視距傳播的影響很大，同時需要較多的超聲波接一般超聲波定位和射頻定位結(jié)合起來使用，如ＡＴ＆Ｔ的Ａｃｔｉｖｅ?Ｂ發(fā)的Ｃｒｉｃｋｅｔ系統(tǒng)。??識別（ＲＦ１Ｄ）定位［３１］：射頻識別技術(shù)一般分為有源和無源兩大類，

０）?Ａ?０）紅外線接收??〇??圖２．２紅外電子標(biāo)簽定位原理圖??〇］?｛〇??紅〇?？〇紅??外〇?＾〇外??發(fā)〇?＾〇接??射Ｇ?＾０收??器０?／＞〇器??〇——／￣￣？０??定位目標(biāo)??圖２．３紅外網(wǎng)絡(luò)定位原理圖??雖然紅外線的室內(nèi)定位精度很高，但由于紅外線不能穿過障礙物，其穩(wěn)定性??及穿透性相對較差，僅適合短距離傳輸。而且系統(tǒng)容易被日光或者熒光燈干擾，??需要的發(fā)射裝置和接收裝置數(shù)量較多，成本較高，在定位精度上有局限性。較為??成功的的是ＡＴ＆Ｔ公司開發(fā)的基于紅外線室內(nèi)定位系統(tǒng)的Ａｃｔｉｖｅ?Ｂａｄｇｅ定位系統(tǒng)。??超聲波定位超聲波定位是一種基于測距的定位方法，通過三邊定位法??確定目標(biāo)的位置。其定位原理是在目標(biāo)上攜帶一個超聲波電子標(biāo)簽發(fā)射超聲波信??號，在室內(nèi)安裝若干超聲波接收器，接收由電子標(biāo)簽產(chǎn)生的回波。根據(jù)回波與發(fā)??射波的時間差計算出目標(biāo)和接收器之間的距離。如圖２．４所示。??超聲波定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、定位精度較高，但超聲波定位采用的是直射信??號，受到多徑效應(yīng)和非視距傳播的影響很大，同時需要較多的超聲波接收器，成??本很高。一般超聲波定位和射頻定位結(jié)合起來使用
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本文編號：2851190