基于LED可见光通信的室内定位技术研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着LED在照明、通信和传感技术等各个领域的广泛应用，可见光通信（VLC）具有同时用于照明和通信的优势，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术。在基于VLC的各种应用中，室内定位系统与现有的定位技术相比具有许多优点，成为国内外研究人员的研究热点。

现有的定位系统主要基于全球定位系统（GPS)和无线电波技术。GPS能很好地应用于室外定位，然而因为其定位依赖于无线电波传播，室内覆盖小，导致在室内环境中会出现较大的定位误差，因此不适用于室内定位。过去10年，基于无线电波技术提出许多室内定位方案。主要有：WLAN、RFID、UWB、WIFI、超声系统、蓝牙等，这些方法提供了从几米到几十厘米的定位精度。然而，大多数基于无线通信的系统会受到电磁干扰影响，在多个用户共享的情况下通信质量下降，这些都直接影响了定位质量。此外，基于RF的系统不能在医院、飞机或一些电磁敏感的环境中使用，相比之下，VLC定位技术有如下优点：（1）VLC技术使用LED作光源，从而用于室内定位目的的VLC系统均可在用于照明的地方提供服务，而且除一些必要的信号处理，几乎不需多余的功率消耗。（2） 基于VLC的定位系统不会产生任何射频干扰，因此可以部署在射频辐射被严格限制的环境中（如医院）。（3）因为VLC系统受到多径效应以及来自其他无线手持设备的干扰较少，所以比无线电波能提供更高的定位精度。(4) VLC系统还有很多的优势，如安全、高效、无辐射、抗震、可靠耐用、响应时间短、调制速度快等。

目前，国内外对基于LED可见光的室内定位技术的研究分为非成像定位技术和成像定位技术两种。非成像定位技术使用传统的定位方法，是基于专用的光电探测器来实现对LED灯的检测，利用多点对多点的通信，基于距离和角度进行定位。主要有4种实现方法：三角测量法，情景分析法，接近法及VLC和Ad Hoc混合法。目前基于VLC系统的研究主要集中在成像定位技术上。2013年，美国因特尔公司、韩国三星公司等在IEEE 802.15组织下，成立了802.15.SG7a研究组起草授权申请，拟将光学成像通信（Optical Camera Communications，OCC)作为IEEE 802.15.7 -2011标准的修正，采用闪光灯、显示器、光学传感器等作为收发器件，以实现可变速率通信、定位导航和消息广播等功能。因此，可见光成像定位技术在今后会有更重大的发展。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容和目标

研究的基本内容。本设计将学习基于led可见光通信的室内定位技术、利用时间差进行定位的算法（tdoa）。以全局定位精度最大化为目标，采用质心加权算法进一步提高算法精度。然后进行仿真实验并分析定位结果，进一步优化室内定位技术，完成资料整理和论文编写。

2.2 拟采用的技术方案

1）利用时间差进行定位的算法（tdoa）

3. 研究计划与安排

第1-3周 查阅相关文献资料，明确研究内容，了解基于led可见光通信的室内定位技术的国内外的实现方案，弄清工作原理，完成开题报告。

第4-7周 进一步阅读相关文献，确定系统框架，明确设计要点，完成tdoa算法的设计方案。

第8-10周 根据系统的工作流程进行分步骤仿真，测试设计算法的可行性，获得初步仿真结果。

第11-14周 根据设计需求，对算法进行调整，完成设计，撰写毕业设计论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kim y, shin y, yoo m. vlc-tdoa using sinusoidal pilot signal[c]//international conference on it convergence andsecurity (icitcs). ieee, 2013: 1-3.

[2] dambul k d, o'brien d, faulkner g. indoor optical wireless mimosystem with an imaging receiver[j]. photonics technology letters, ieee, 2011, 23(2): 97-99.

[3] cho s h , yeo s r ,choi h h , et al . a design of synchronization method for tdoa-based positioning system[c]//control, automation and systems (iccas), 2012 12th international conference on. ieee, 2012: 1373-1375.