[發(fā)明專利]一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710699977.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN107343265B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)偉鵬;彭淇;吳玉香;謝燦宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W4/33;G01S5/16;H04B10/116
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開了一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括三個(gè)發(fā)射端、信道和接收端，所述每個(gè)發(fā)射端包括正弦波發(fā)生模塊、OFDM發(fā)射端模塊、數(shù)?模轉(zhuǎn)換模塊、LED驅(qū)動(dòng)器和一盞LED燈具；所述信道為室內(nèi)光信道，每盞LED燈具發(fā)射的光信號(hào)通過信道傳輸?shù)浇邮斩说腜IN光電檢測(cè)器；所述接收端包括PIN光電檢測(cè)器、放大濾波電路、OFDM接收端模塊、模?數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊；所述正弦波發(fā)生模塊、OFDM發(fā)射端模塊、數(shù)?模轉(zhuǎn)換模塊、LED驅(qū)動(dòng)器和LED燈具依次連接；所述PIN光電檢測(cè)器、放大濾波電路、OFDM接收端模塊、模?數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊依次連接。本發(fā)明能夠更加精確地測(cè)量發(fā)射端和接收端的距離，達(dá)到了精確定位的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

可見光室內(nèi)定位技術(shù)是基于可見光通信(visible?light?communication，VLC)的室內(nèi)定位技術(shù)，通過以人眼識(shí)別不了的高頻來控制LED的光強(qiáng)度，進(jìn)而傳播定位的ID信息。VLC定位技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)室內(nèi)定位技術(shù)具有定位精度高、附加模塊少、保密性好、兼顧通信與照明，且沒有電磁輻射、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)。

近年來，光源的飛速發(fā)展促進(jìn)了人們對(duì)于可見光通信技術(shù)的研究。不同于傳統(tǒng)旳射頻無(wú)線通信方式，可見光通信可以充分利用大量的光信道資源并緩解當(dāng)前頻譜資源稀缺的問題，為室內(nèi)通信提供了一種新選擇。同時(shí)能夠滿足用戶對(duì)通信鏈路安全、穩(wěn)定、快速等方面的要求。用可見光代替射頻波，波長(zhǎng)是一個(gè)很重要的參數(shù)，可見光的波長(zhǎng)比射頻波長(zhǎng)小得多，典型射頻室內(nèi)鏈路只考慮小規(guī)模衰落影響的信道模型，在可見光信道中不再適用，在可見光信道中，需要考慮到大尺度衰落效應(yīng)和小尺度衰落效應(yīng)的影響，因此需要建立更加準(zhǔn)確的信道模型。另一方面，現(xiàn)有的VLC室內(nèi)定位大部分都是基于發(fā)射端與接收端距離的定位，目前最大的挑戰(zhàn)就是需要在接收端運(yùn)動(dòng)的情況下得到發(fā)射端和接收端的實(shí)時(shí)距離，距離估計(jì)成為解決這一問題的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位方法，所述方法在接收端傳感器得到光從發(fā)射端到接收端所用時(shí)間的基礎(chǔ)上，利用漸進(jìn)最優(yōu)的極大似然估計(jì)，得到發(fā)射端與接收端的距離，最終計(jì)算得到接收端的位置坐標(biāo)，達(dá)到定位的效果。

本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)，包括三個(gè)發(fā)射端、信道和接收端，所述每個(gè)發(fā)射端包括正弦波發(fā)生模塊、OFDM發(fā)射端模塊、數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊、LED驅(qū)動(dòng)器和一盞LED燈具；所述信道為室內(nèi)光信道，每盞LED燈具發(fā)射的光信號(hào)通過信道傳輸?shù)浇邮斩说腜IN光電檢測(cè)器；所述接收端包括PIN光電檢測(cè)器、放大濾波電路、OFDM接收端模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊；所述正弦波發(fā)生模塊、OFDM發(fā)射端模塊、數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊、LED驅(qū)動(dòng)器和LED燈具依次連接；所述PIN光電檢測(cè)器、放大濾波電路、OFDM接收端模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊依次連接；

所述正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波數(shù)據(jù)傳輸給OFDM發(fā)射端模塊，OFDM發(fā)射端模塊中，串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，在信道的正交子信道中傳輸，預(yù)均衡模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)均衡，然后IFFT模塊基于IFFT算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制，由加循環(huán)前綴模塊使子數(shù)據(jù)流保持良好的正交性，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回單路串行數(shù)據(jù)流后，經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)傳輸給LED驅(qū)動(dòng)器，從而驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)射出光信號(hào)；