【摘 要】
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近年来,随着发光二极管（Light Emitting Diode,LED）在照明市场的普及,基于可见光通信（Visible Light Communication,VLC）的可见光定位（Visible Light Positioning,VLP）技术由于其高精度、低成本的特点逐渐成为了研究热点。常用的VLP系统根据接收设备的不同可以分为两类:基于光敏二极管（Photo diode,PD）和图像传感
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近年来,随着发光二极管（Light Emitting Diode,LED）在照明市场的普及,基于可见光通信（Visible Light Communication,VLC）的可见光定位（Visible Light Positioning,VLP）技术由于其高精度、低成本的特点逐渐成为了研究热点。常用的VLP系统根据接收设备的不同可以分为两类:基于光敏二极管（Photo diode,PD）和图像传感器的定位系统。然而,PD获得的光强信息易受环境光的影响,稳定性较差;图像传感器视角较小,需要密集的LED灯布局。这些问题影响着VLP系统的实用化。针对上述问题,本文设计了一种以图像传感器辅助PD的组合室内定位系统,能够有效降低环境噪声干扰。系统的可见光通信部分采用沃尔什编码,可在低频条件下通过PD和图像传感器实现与20盏LED灯的通信。为了能够满足较大场景的定位需求,设计了一种区块分布的LED布局方案,将同时通信的LED灯数量扩展到了64盏。最后,设计实现了一种基于图像传感器和PD的组合定位方案,利用图像传感器观测到的标准距离修正PD测得的含噪距离,再利用加权非线性最小二乘法计算环境光对不同接收设备的方差进一步降低噪声,最终利用三边定位算法获得高精度的定位。本文搭建了3.6×3.6×1.95 m~3实验场地对设计的组合定位系统进行了静态定位测试。结果表明,在有环境光干扰的场景中,经过算法修正后的二维定位平均误差为10.28 cm,相较于未修正前降低了48.32%。与现有平均误差普遍在15 cm左右的降噪定位算法相比,本文所设计的组合定位系统更加有效。
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