引用本文:

党宇超,曹阳,彭晓峰,等. 多LED照明节点的室内可见光定位方法研究[J]. 光通信技术,2020,44(2):1-5.

多LED照明节点的室内可见光定位方法研究

党宇超,曹 阳*,彭晓峰,陈 果

(重庆理工大学 电气与电子工程学院,重庆 400054)

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摘要:针对室内复杂环境和室内照明节点拓扑结构对可见光定位精度的影响,基于近似完美三角点测试(APIT)算法设计了一种多LED照明节点的可见光室内定位方法。该方法利用信号传输时间作为节点间距大小的判断凭证,结合APIT定位算法,实现室内可见光定位。仿真结果表明:该定位方法的定位误差在0.24 m左右浮动,在保证了定位精度的基础上,精简了定位设备成本,并提升了定位算法的计算效率,使得定位系统在实际场景中的应用更具稳定性与适用性。

关键词:可见光定位;多LED照明节点;信号传输时间;近似完美三角点测试定位算法

中图分类号:TN914  文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)02-0001-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.02.001

0 引言
  由于室内环境的复杂性,常用于室外实时定位的GPS技术在室内无法正常定位,室内定位技术的出现正好弥补了GPS等技术的不足,室内定位在医院、停车场和商场等大型室内场所中有良好的适用性。然而,传统室内定位技术例如无线网络、无线射频识别、红外、蓝牙信标和超宽带无线载波等技术存在成本过高、定位精度不足和易受干扰等缺点[1]。可见光通信作为无线通信的新兴技术,其不受电磁辐射干扰、频带资源丰富、传输速率高和保密性良好等特点对传统室内定位技术所使用的电磁波无线通信技术做到了极大的补充[2]。
   对于室内可见光定位技术,其关键在于定位算法的选用,常见的室内可见光定位算法主要有基于到达时间差(TDOA)、接收信号强度(RSS)和飞行时间测距(TOF)的三边定位算法,以及室内指纹数据集分析算法、压缩感知算法[3]和以图像传感器作为定位设备的图像感知算法[4]。但当下大部分可见光定位系统的定位精度都因为定位设备的成本控制而受到了局限。为解决此问题,本文提出一种基于近似完美三角点测试(APIT)的多LED照明节点室内可见光定位方法。

5 结束语
  以室内可见光通信为基础,参考WSN中的APIT传感器节点定位,本文提出了基于室内可见光通信的定位方法。本方法利用测定信号传输时间并做对比,完成APIT测试与测试前、后的合法筛选,得出了定位最小多边形区域,最终得出被定位节点的估计坐标。仿真实验结果表明:本方法有效减少了APIT定位算法本身的In-to-Out和Out-to-In误差,相较于WSN中APIT算法的定位精度有较大的提升。本方法对室内通信覆盖的要求为基本满足即可,更具有适用性和普遍性。在5 m×5 m×3 m的立体空间环境中,室内SNR分布均值为12 dB左右的情况下,定位误差保持在0.24 m左右。