基于LED标签技术的室内可见光定位系统研究
Study on Indoor Visible Light Positioning System Based on LED Identification Technology
随着社会和科学技术的快速发展,定位服务在人们的生活中发挥着越来越重要的作用.GPS(全球定位系统)是一种被人们所熟知且应用广泛的室外无线定位系统,但对于结构复杂的室内环境而言,往往会因为建筑楼体的遮挡而严重影响信号的传递,这种情况就会导致GPS难以应用于室内环境.而在诸如大型商场、展览厅、仓库、机场以及地下停车场等复杂的室内环境中,人们对定位服务的需求却是日益增大的.可见光通信(Visible Light Communication,VLC)是一种基于白光LED光源的新型无线通信技术,可以在正常照明的同时实现通信功能.它具有传输速度快、安全性高和无电磁干扰的特性,使得可见光通信技术的出现将为诸多领域带来技术的革新.室内可见光定位技术具有复杂度低、抗干扰强,定位精度高的优势.因此,基于LED的可见光通信技术在室内定位领域的应用被认为是一种优质的选择.本文组建并实现了一种基于LED标签技术的室内可见光定位系统.该系统是通过将照明和通信技术相结合的方式兼顾了室内照明水平和信息传输的稳定性,进而实现了室内可见光定位功能.为达到最优的照明和通信效果,设计了室内空间模型和光源布局方案,分析和研究了室内光环境的分布、光源特性与驱动电路、以及可见光通信的信道模型,同时研究了接收端的菲涅尔透镜对聚光效率的影响和光源间距与最大可接收视角对接收功率的影响,并组建了 LED可见光通信系统.室内可见光定位系统是利用Stm32处理器作为主控制器,自主设计了一种适用于可见光定位的编码协议,用以灵活可靠的传输位置信息.发射端测试了 LED光源特性及驱动电路,可保证基本的照明与通信功能.然后将当前的位置信息循环加载到LED光源上,采用时分复用的方式向空间中发送信息.当终端的光电探测器移动在不同的位置处,系统先解析出当前位置接收到的LED灯的位置坐标进而确定出目标范围.因为每盏灯的光信号在传输过程中能量损耗是不同的,系统通过判定收到的信号能量强度的差别在已锁定的范围内估计出目标位置.最终利用C#语言设计的上位机软件以实现移动终端在地图上的映射及实时更新的功能,实现了基于标签定位法的室内可见光定位功能.
- 作者：
- 汪广业
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 邹念育
- 中图分类号：
- TN929.1
- 关键词：
- 可见光通信；室内定位；标签法；位置信息；Stm32处理器
- visible light communication; indoor positioning; identification method; position information; Stm32 processor;