發(fā)布時(shí)間：2019-09-16 11:58

【摘要】：基于可見(jiàn)光通信的新型室內(nèi)定位方法具有傳統(tǒng)無(wú)線定位方法難以替代的優(yōu)勢(shì),且室內(nèi)光源布局對(duì)定位性能的好壞有著直接影響。在滿足室內(nèi)光照條件要求的前提下,針對(duì)典型可見(jiàn)光通信室內(nèi)定位模擬環(huán)境,推導(dǎo)了待測(cè)點(diǎn)的克拉美羅界(CRB)和定位性能最佳的光源布局,并使用高斯-牛頓算法進(jìn)行了仿真分析,證明了文中推導(dǎo)的正確性。
【圖文】：

51,090604(2014)激光與光電子學(xué)進(jìn)展www.opticsjournal.net090604-本文介紹了基于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)的VLC定位方法和仿真模型，推導(dǎo)了光源任意對(duì)稱(chēng)布局時(shí)待測(cè)面定位誤差分布性能限(克拉美羅界，CRB)和高斯-牛頓算法的理論性能，最后對(duì)文中推導(dǎo)所得結(jié)果進(jìn)行了仿真對(duì)比驗(yàn)證。2基于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)的VLC定位方法基于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)(RSSI)的VLC定位方法，其原理與傳統(tǒng)無(wú)線電定位中的RSSI方法基本相同。由于可見(jiàn)光通信過(guò)程中，信號(hào)通常采用強(qiáng)度調(diào)制，接收端可利用光電檢測(cè)器件(PD)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)直流能量的檢測(cè)，因此與RSSI方法的結(jié)合十分自然。圖1給出了典型的VLC下行鏈路信道模型，即朗伯模型[8-9]。圖1朗伯模型Fig.1Lambert′smodel模型中從LED到接收端直射視距光信道直流增益H(0)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為H(0)=ìí（m+1）A2πD2cosmTsgcosφ,0,0≤φ≤φcφ>φc,(1)式中A為光電探測(cè)器探測(cè)面積，D為發(fā)射端與接收端之間的距離，φ為入射角，為發(fā)射角，Ts為光濾波器增益，g為光聚能器增益，φc是接收機(jī)視角，m為光源輻射模式，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為m=ln2lncosΦ12,(2)式中Φ12為光源的發(fā)光功率半角，即在這個(gè)角度上的輻射功率為中心功率的一半，m值大小決定光束方向性，其值越大，光束方向性越好。在實(shí)際應(yīng)用中，單個(gè)LED功率較小，通常采用LED陣列布局，為了方便計(jì)算，將每一個(gè)LED陣列看作一個(gè)點(diǎn)光源，信道噪聲模型為高斯白噪聲。仿真采用如圖2所示的典型模擬環(huán)境[10-11]，4個(gè)光源對(duì)稱(chēng)分布在天花板上�；诶什诺滥Ｐ停�(1)式可以計(jì)算出每個(gè)光源與PD之間的距離，然后應(yīng)用三邊定位法即可實(shí)圖2模擬室內(nèi)環(huán)境Fig.2Simulationofindoorenvironment2

51,090604(2014)激光與光電子學(xué)進(jìn)展www.opticsjournal.net090604-本文介紹了基于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)的VLC定位方法和仿真模型，推導(dǎo)了光源任意對(duì)稱(chēng)布局時(shí)待測(cè)面定位誤差分布性能限(克拉美羅界，CRB)和高斯-牛頓算法的理論性能，最后對(duì)文中推導(dǎo)所得結(jié)果進(jìn)行了仿真對(duì)比驗(yàn)證。2基于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)的VLC定位方法基于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)(RSSI)的VLC定位方法，其原理與傳統(tǒng)無(wú)線電定位中的RSSI方法基本相同。由于可見(jiàn)光通信過(guò)程中，信號(hào)通常采用強(qiáng)度調(diào)制，接收端可利用光電檢測(cè)器件(PD)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)直流能量的檢測(cè)，因此與RSSI方法的結(jié)合十分自然。圖1給出了典型的VLC下行鏈路信道模型，即朗伯模型[8-9]。圖1朗伯模型Fig.1Lambert′smodel模型中從LED到接收端直射視距光信道直流增益H(0)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為H(0)=ìí（m+1）A2πD2cosmTsgcosφ,0,0≤φ≤φcφ>φc,(1)式中A為光電探測(cè)器探測(cè)面積，D為發(fā)射端與接收端之間的距離，φ為入射角，為發(fā)射角，Ts為光濾波器增益，g為光聚能器增益，φc是接收機(jī)視角，m為光源輻射模式，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為m=ln2lncosΦ12,(2)式中Φ12為光源的發(fā)光功率半角，即在這個(gè)角度上的輻射功率為中心功率的一半，，m值大小決定光束方向性，其值越大，光束方向性越好。在實(shí)際應(yīng)用中，單個(gè)LED功率較小，通常采用LED陣列布局，為了方便計(jì)算，將每一個(gè)LED陣列看作一個(gè)點(diǎn)光源，信道噪聲模型為高斯白噪聲。仿真采用如圖2所示的典型模擬環(huán)境[10-11]，4個(gè)光源對(duì)稱(chēng)分布在天花板上�；诶什诺滥Ｐ停�(1)式可以計(jì)算出每個(gè)光源與PD之間的距離，然后應(yīng)用三邊定位法即可實(shí)圖2模擬室內(nèi)環(huán)境Fig.2Simulationofindoorenvironment2
【作者單位】： 信息工程大學(xué)信息工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家863計(jì)劃(2013AA013603)
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.12

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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1 本報(bào)記者 馬靜t

本文編號(hào)：2536172