隨著發(fā)光二極管LED燈的迅速發(fā)展,基于LED燈的室內(nèi)可見光通信技術(shù)得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,室內(nèi)可見光定位系統(tǒng)作為可見光通信系統(tǒng)中較為重要的一個(gè)分支,是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用背景的技術(shù),已逐步成為研究的焦點(diǎn)。本文首先介紹了基于LED燈的可見光定位系統(tǒng)所用的定位方法,特別是通過接收信號強(qiáng)度RSS值來得到發(fā)射端和接收端之間的距離這種方法進(jìn)行了詳細(xì)分析。在理想直射信道模型的基礎(chǔ)上,考慮到室內(nèi)不可避免的不透明物體引起的反射光、通信設(shè)備中無源器件如電阻和饋線由于電子布朗運(yùn)動引起的熱噪聲、以及在有源器件(如電真空管)中由于電子發(fā)射不均勻性所引起的散粒噪聲等噪聲的存在,建立多種噪聲的模型,作為室內(nèi)定位系統(tǒng)中的干擾因素,使得信道模型更貼近實(shí)際環(huán)境。將不透明物體對于直射光線的阻擋導(dǎo)致的反射情況進(jìn)行總結(jié),并且考慮到不同材料反射面或許會造成不同程度鏡面反射和漫反射的影響,得出一種較為簡單的反射模型,與實(shí)際定位過程更為符合。基于接收信號強(qiáng)度RSS得到發(fā)射端與接收端之間的距離后,由于上述噪聲干擾影響,使用經(jīng)典最小二乘的思想求解定位方程組,得到三維的定位目標(biāo)。使用泰勒級數(shù)展開定位算法將非線性定位方程組線性化,以最小二乘法得到的定位目標(biāo)作為初始值,在每一次遞歸運(yùn)算中不斷改進(jìn)估計(jì)的定位位置,這種定位算法具備運(yùn)算速度快、定位結(jié)果較精確的特點(diǎn)。針對現(xiàn)實(shí)環(huán)境下LED燈的安裝和原有定位算法中存在的系統(tǒng)誤差,使得定位方程組矩陣的系數(shù)矩陣中存在誤差和上述噪聲干擾下存在時(shí)觀測矩陣存在誤差的情況,采用總體最小二乘思想對非線性的超定方程組進(jìn)行求解,利用最優(yōu)最小二乘的解法求得一個(gè)不存在冗余量的總體最小二乘解,使得到的目標(biāo)位置在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中存在外界干擾情況下更加準(zhǔn)確。
【學(xué)位單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

（２．５）??２．２信道特性及接收功率分布??可見光定位通信系統(tǒng)的線性基帶信號傳輸模型如圖２．２所示。??電信號輸入?電信號輸出??Ｊｌ?Ｉ??數(shù)字調(diào)制器?放大器??－－一Ｊｉ?ｎ?．．?ｊＬ?ｎ??光發(fā)射器?光電檢測器??—？—?—＾—??光學(xué)系統(tǒng)?光學(xué)系統(tǒng)??輸出光信號ｊ?ｒ輸入光信號＾??室內(nèi)空間??圖２．２可見光定位系統(tǒng)信號傳輸框圖??１０??

?ＬＥＤ??圖２．１?ＬＥＤ燈光源的發(fā)射示意圖??作為參考點(diǎn)發(fā)射光源的ＬＥＤ燈一般選用符合朗伯［２６］?（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）輻射模型的光??源，它的發(fā)光模型光強(qiáng)分布如式２．４所示，??Ｒ｛ｅ）?＝?＾＾ｃｏｓｍ｛ｄ）?（２．４）??２ｎ?［?２?２＿??其中，０表示ＬＥＤ燈光源的發(fā)射角度，ｍ表示光波束方向性的輻射階數(shù)，可以根據(jù)??發(fā)射半功率角計(jì)算得到。??ｈｉ?２??（２．５）??２．２信道特性及接收功率分布??可見光定位通信系統(tǒng)的線性基帶信號傳輸模型如圖２．２所示。??電信號輸入?電信號輸出??Ｊｌ?Ｉ??數(shù)字調(diào)制器?放大器??－－一Ｊｉ?ｎ?．．?

帶有人眼無法辨別出來的微弱的明暗亮變信號，通過室內(nèi)空間到達(dá)接收端，被光電檢??測器檢測出來并且轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行信號放大處理，根據(jù)光信號的亮暗變化信號及閃??爍情況轉(zhuǎn)化成電信號的大小及頻率等信息。圖２．３給出可見光定位系統(tǒng)直射信號傳輸??模型。??光源??／??接收端??圖２．３可見光定位系統(tǒng)直射信號傳輸模型??在直射模型下，發(fā)射端ＬＥＤ燈發(fā)出發(fā)射功率為ｆ的帶有調(diào)制信號的光到達(dá)接收??端光檢器ＰＤ處，兩者之間直射路徑信道增益可以表示為式２．６｜２７］，??Ｈｊ?＝＼＾＾￣＾ｃｏｓｍ（ｅ）ｃｏｓ（ｙ／）Ｔｓ（＾）ｇ（ｉ／）?Ｏ＜０＜ＦＯＭ?（２?６）??［０?０＞ＦＯＶ??其中，戽是光檢測器接收面積，ＦＯＶ為光接收機(jī)視角（Ｆｉｅｌｄ?ＯｆＶｉｅｗ），０是輻射角，??Ｖ是接收角，乙化）是接收端光濾波器的增益，是光聚器增益，可以表示為式２．７，??其中／表示折射指數(shù)。??Ｖ２??，Ｘ?—ｒｆ——ｒ?０?＜?＾?＜?ＦＯＶ??ｇＷ）?＝?＼ｓｍ２｛ＦＯＶ）?Ｙ?（２．７）??０?ｙ／＞ＦＯＶ??在上述模型中，接收端ＰＤ接收到的來自發(fā)射源ＬＥＤ燈的信號強(qiáng)度可以用信號??功率進(jìn)行描述，因此接收到信號的強(qiáng)度可以由式２．８表示出來，??Ｐｒ＝Ｐ＊Ｈｄ?（２．８）??式２．８中發(fā)射功率表示的ｆ是光功率
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2855930