0 引言
       为满足室内定位需求，无线网络（WiFi）、紫蜂（Zig-Bee）、蓝牙和超宽带（UWB）等射频定位技术得到了空前的发展，但其中大多数定位方法不能提供较高的定位精度，且有抗电磁干扰小、较依赖额外设备导致成本略高的问题，不能满足大规模应用的需求[1]。基于发光二极管（LED）的可见光定位（VLP）技术是在可见光通信（VLC）的基础上利用LED信标的位置及其发出光信号所携带的信息对目标接收器进行定位的，具有成本低、无需频谱许可和无射频电磁干扰等优点[2]，加上LED的广泛使用，VLP技术在室内定位和导航中越来越流行。
　　在相关研究中，接收端采用光电检测器（PD）的定位方法因多径效应的影响而易受外界干扰，而采用互补金属氧化物（CMOS）传感器的定位方法在理想定位环境下表现优秀。通常，VLP系统的工作原理与射频定位没有区别，因此大多数VLP系统需要至少3个LED信标来进行定位。文献[3]中利用双目摄像头和4个LED信标组成定位系统，提供了8.5 cm的定位精度，然而当LED信标数量不够时，其性能较差甚至无法定位。文献[4]提出了一种基于3个LED信标和1个倾斜CMOS传感器的改进VLP算法，使CMOS传感器倾斜适当的角度，保证其能够接收LED信标更多的信号，提高系统的定位精度，通过成像平面生成的LED信标图像的几何关系计算待定位点的位置。但是，该算法存在CMOS传感器只能接收1个LED信标的情 况[5]，无法适用于大多数VLP算法。最近，学者们开始关注1个LED信标情况下的VLP算法。部分学者提出使用1个LED信标和4个接收器[6]或多个接收器[7]来进行单LED定位，在理想情况下能够提供厘米级的定位精度。但是，该方法容易受到环境光多径效应的干扰，鲁棒性差，且接收器需要额外设计与高精密制作，成本较高。文献[8]提出了一种通过手机摄像头采集LED信标在地面反射光的定位方法，在一个光源下能够实现23 cm的定位精度，但是大多数情况下地面平滑度不够，难以定位，局限性较大。文献[9]提出了一种惯性测量单元（IMU）和CMOS传感器融合的VLP算法，在垂直高度为2 m的情况下平均定位误差为16 cm，该算法虽然拥有较高的定位精度，但是IMU测量数据不连续，会存在数据丢失的情况，且会通过IMU引入额外的误差。针对上述问题，本文提出一种基于单光源的高精度和高鲁棒性VLP系统。

4 结束语
        鲁棒性和定位精度是VLP系统的重要性能指标，如何在一个LED信标的情况下进行3D定位并保证较高的定位精度对VLP系统至关重要。本文以室内VLC系统为背景研究了提高VLP系统鲁棒性和定位精度的算法，提出了单LED信标和单CMOS传感器的VLC系统。通过实验对提出的单LED信标VLP系统性能及定位精度进行验证，结果表明在1.8 m× 1.8 m× 2 m的区域内平均定位精度为9.7 cm，置信度为80%时可实现13.1 cm的定位误差，证实了所提算法能在单LED信标下进行定位和拥有较高的定位精度。由于室内LED信标的广泛部署，需要定位的室内环境中通常自带基站，不需要额外安装。因此，基于可见光的定位算法明显优于其它定位算法，其中又以本文提出的单LED信标定位算法更优。基于该算法的VLC系统具有低成本、高鲁棒性和高精度的优势，在大型商场、医院有着广阔的前景。