引用本文:

魏政帅,薛琦,孙晓红,等. 基于自适应滤波器的高精度可见光定位方法[J]. 光通信技术,2021,45(9):5-10.

基于自适应滤波器的高精度可见光定位方法

魏政帅,薛 琦*,孙晓红,王 展

(郑州大学 信息工程学院,郑州 450001)

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摘要:在室内可见光定位系统中,热噪声、散粒噪声的存在会大幅降低定位精度。为了提高定位精度,提出一种基于接收信号强度的可见光定位方法。首先采用自适应滤波方法大幅度滤除接收信号中的噪声,然后采用互相关检测法进一步滤除噪声,提取出原信号强度,最后通过最小二乘法估算出待测物体坐标。仿真结果表明:在4 m×4 m×3 m房间内,所设的1681个检测点的定位误差均在0.01 m以内,并且在不同信噪比的情况下,定位误差基本一致,即可见光定位方法对噪声有一定抑制能力。

关键词:可见光定位;接收信号强度;自适应滤波;最小二乘法

中图分类号:文献标志码:TN256 文章编号:1002-5561(2021)09-0005-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.09.002

0 引言
      全球定位系统(GPS)在室外具有全球性、高精度等优点,但GPS在室内几乎无法工作[1]。因此,室内可见光定位技术被提出。经过多年的研究发展,室内可见光定位技术出现了多种定位方法,其中基于光电探测器(PD)的非成像型可见光定位技术主要包括基于到达角度(AOA)的定位方法、基于接收信号到达时间(TOA)的定位方法、基于接收信号到达时间差(TDOA)的定位方法和基于接收信号强度(RSS)的定位方法[2]。相较于其它可见光定位方法,基于RSS的定位方法拥有设备简单、易实现、成本低和精度较高等优点[3],但是由于噪声的影响,其定位精度不太理想[4]。文献[5]提出新的距离加权算法使系统定位精度提高42%,但是未对噪声做降噪处理,导致平均定位误差偏高,约为0.25 m。文献[6]提出线性迭代定位算法,得到了5 cm的定位精度,虽然系统定位精度有所提高,但是仍不够理想。文献[7]利用校正因子对估计距离进行校正,得到了3 cm的定位精度,但该方法只考虑了一种噪声强度对系统的影响,未考虑系统的抑制噪声能力。基于此,本文通过自适应滤波和互相关检测技术滤除大部分噪声信号,极大提高基于RSS的室内可见光定位系统的定位精度。

4 结束语
       本文针对散粒噪声和热噪声对可见光定位精度的影响,提出采用数字信号处理的方法提高系统定位精度。经过自适应滤波和互相关检测处理后,将系统定位误差控制在0.01 m以内。此外,在高强度噪声条件下,系统仍能保持理想的定位精度,说明该系统对噪声的抑制能力较强。综上所述,本文设计的可见光定位方法大幅提高了可见光定位的精度、稳定性和适用性,为可见光定位的普及打下了基础。