[發(fā)明專利]一種抗NLOS干擾的可見光定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710961633.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107919910A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 關偉鵬;彭淇;吳玉香;謝燦宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;G01S5/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發(fā)明涉及可見光通信技術，特別涉及一種抗NLOS干擾的可見光定位方法。

背景技術

目前GPS室外定位技術已經十分成熟，并且普遍應用于各個領域，這很大程度上激勵了室內定位技術的開發(fā)和研究。但是在建筑物內部、人口密集的城市、橋下、地下等環(huán)境，由于多徑衰落的影響和其他無線設備的干擾使得GPS在建筑物內的信號覆蓋較差，用于室內定位存在較大的誤差。最近十多年以來，各科技巨頭和研究機構在室內定位技術方面開展了大量的研究，涌現(xiàn)了很多新的技術，如基于移動通信網絡的輔助GPS(A-GPS)、偽衛(wèi)星(Pseudolite)、無線局域網(WLAN)、RFID、Zigbee、藍牙、超寬帶無線電(Ultra Wide Band，UWB)、地磁測量衛(wèi)星、紅外定位、光跟蹤定位、計算機視覺定位、超聲波定位，這些方法提供了從幾米到幾十厘米的定位精度。然而，大多數(shù)基于無線通信的系統(tǒng)會受到電磁干擾影響，在多個用戶共享的情況下通信質量下降，這些都直接影響了定位質量。與上述傳統(tǒng)的室內定位方案不同，可見光室內定位技術是基于可見光通信(visible light communication，VLC)的室內定位技術，通過以人眼識別不了的高頻來控制LED的光強度，進而傳播定位的ID信息。VLC定位技術相對于傳統(tǒng)室內定位技術具有定位精度高、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，已成為國內外研究人員的研究熱點。傳統(tǒng)TDOA算法需要精確的時間檢測裝置，對硬件設備要求較高，代價非常昂貴，因為光的速度很快，當檢測的時間出現(xiàn)一點點誤差時，得到的發(fā)射端和接收端的距離就會出現(xiàn)較大的誤差。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提出了一種抗NLOS干擾的可見光定位方法。信號經過調制，輸入LED驅動電路驅動LED發(fā)光，信號通過光信道到達接收端，經濾波后還原信號，分辨出各LED的ID信息和對應信號的功率大小。在接收端利用用混沌優(yōu)化算法估計初始位置，結合泰勒級數(shù)展開算法對接收端位置進行遞歸運算，得到最終精確定位點。這種混合算法定位更加精確，誤差更小。在相同基礎設施條件下，能夠在滿足照明需求的同時，也能提供精度比傳統(tǒng)方法更高的定位服務。具有廣闊的應用前景。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。

一種抗NLOS干擾的可見光定位方法，其包括以下步驟：

步驟1、對輸入帶有LED燈具的ID信息的信號進行調制；經過調制后的信號通過LED驅動電路驅動LED發(fā)出光信號；

步驟2、接收端通過PD接收多個從不同的LED發(fā)射的信號，通過信號中特定的ID信息區(qū)別各個LED；經光電轉換后光信號轉換為電信號，再經過放大電路、濾波電路還原出原始信號；接收端能還原出各個LED的ID信息和獲得接收端的光功率大小；

步驟3、用混沌優(yōu)化算法估計初始位置，結合泰勒級數(shù)展開算法對接收端位置進行遞歸運算，得到最終精確定位點。

進一步地，所述步驟1包括以下步驟：

步驟11、對帶有LED燈ID信息的基帶信號進行調制，使信號傳輸后失真度降低；

步驟12、將調制信號輸入LED驅動電路，驅動LED燈發(fā)出帶有ID信息的光信號。

進一步地，所述步驟2包括以下步驟：

步驟21：接收端接收到多個LED發(fā)出的光信號，并將其轉換為電信號；電信號經過自適應濾波電路還原信號；

步驟22、通過不同的ID信息分辨出不同LED的位置而且可以測量該信號的光功率大小。

進一步地，所述步驟3包括以下步驟：

步驟31：先給出一種混沌定義：設＜X,f＞是緊致系統(tǒng)，d是X的一個拓撲度量；設非空，如果存在不可數(shù)集合滿足

則f在X₀上是在Li-Yorke意義下混沌的；其中，X為非空集合，f:X→X為X到自身的連續(xù)映射。X₀是屬于緊致系統(tǒng)中集合X的非空子集；S是屬于X₀的包含空間坐標的不可數(shù)子集；(x,y)為空間中的坐標；n為整數(shù)對且n>0，且fⁿ(x)＝x、fⁿ(y)＝y(tǒng)。limsup和liminf分別為上極限和下極限；d是一個拓撲度量。

首先選擇采用Logistic映射：

y_n+1＝μy_n(1-y_n)…(3)