基于可见光通信技术的室内定位方法

2019-12-02严伟阳灿

电子技术与软件工程 2019年6期

文/严伟阳灿

在科学技术大力发展的背景下，各种新兴技术也层出不穷。作为一种现代化的新兴技术，可见光通信技术也具有着无电磁辐射、高速率等多种优势。使用这种技术，再利用LED 灯作为接入点，便可以为室内定位工作的开展提供便利。如今，在人们生活水平不断提高的背景下，室内活动也变得更加频繁，人们对于室内定位的要求也变得更多、标准更高。而基于可见光通信技术的室内定位，则具有着节能降耗、布设简单、成本低廉等优势。

1 关于可见光通信技术的相关内容

1.1 概述

所谓的可见光通信技术，其实就是指借助LED 灯所发出的高速明暗闪烁信息来实现信息传递的技术。在实际情况中，LED 灯在每一秒钟的闪烁次数可以达到上百万次。从本质上来说，这种技术其实也算是移动系统的一种补充介入方式，频率资源十分丰富，即便是在电磁受限的情况下也可以使用。除此之外，这种技术的安全性也十分可靠，只要拉上遮光帘，就可以有效地防止信息泄露。

1.2 在室内定位中的重要性

在互联网技术大力发展的背景下，如今的时代已经成为了一个移动互联网的时代。在这个时代中，各种基于定位的位置服务系统也得到了十分普遍的应用。如今，在室外定位中使用得最为广泛的就是GPS 全球定位系统，这种定位服务的定位精度可达15 米以内。但是，在一些特殊的环境中，比方说在大型商场、地下停车场等环境中，由于无线电信号的遮蔽效应，所以这种定位系统也很难适用。在当代社会中，由于人们的室内活动十分频繁，而且在城市大力发展的背景下，各种高楼大厦也越来也多，因此，室内定位也就显得十分重要。相对于传统的无线定位技术来说，这种基于可见光通信技术的室内定位方法更加有效，其在实际的应用中还具有覆盖广、健康安全、成本低廉以及电磁兼容性好等多种优势，能够有效地避免传统无线定位技术的弊端，在室内定位领域中也具有着很好的应用前景。

2 关于室内定位方法

2.1 非成像定位方法

所谓的非成像定位方法，其实就是指借助专门的光电探测器来对LED 灯进行检测的方法，在实际情况中，这种方法主要有以下几种，下面就来针对这几种具体的方法进行详细说明：

2.1.1 利用三角测量法来进行定位

所谓的三角测量法，其实就是利用三角形所特有的几何性质来确定位置的方法。在使用这种定位方法的时候，通常会涉及到两个参数，分别是距离和角度。而且，在测量的过程中往往还会选择多个参考点。其中，在实际操作的过程中，目标与这些参考点之间的距离是无法直接测量的。因此，通常还需要根据测量接收的信号强度、到达时间或者是到达时间差来间接性的测量目标与参考点之间的距离。而对角度的测量，一般是测量相对于几个参考点的到达角，然后再找到这些参考角方向线的交叉点，以此来完成对位置的估计和定位。而且，在当代社会中，三角测量法也是最传统而且也应用得最多的方法。

2.1.2 利用情景分析法来进行定位

情景分析法也叫非参数化法方法，在实际情况中，若是采用情景分析法来进行室内定位，那么具体的操作就可以分为两个阶段。首先，需要确定场景，并且将场景当中各个采样点（即指纹）的位置信息储存起来，并且建立起相应的指纹库。之后，再将实时测量的用户信息和指纹库当中的信息进行匹配，以此来确定目标的位置。

2.1.3 利用接近法来进行定位

在实际情况中，若是采用接近法来进行定位，那么就需要借助密集的网格参考点来进行。一般来说，在每一个参考点中，通常都会有一个已知位置。在这个时候，如果目标点仅仅只是从单一的参考点中采集信号，那么就可以将其看作是协同定位于该节点，以此来完成定位工作。从另外一个角度来看，这种方法的定位精度主要取决于网格本身的分辨率，而且，在这个过程中，也是估计定位，所以在需要精确定位的情况下是不适用的。

2.1.4 采用VLC 和Ad Hoc 网络混合法来进行定位

在采用这种定位方法的时候，首先需要借助光照来产生可见光的标识数据，然后再利用光电二极管模块中的目标节点来接收LED灯的位置信息，在这个时候，将接收到的信息进行重建和处理之后，就可以形成数字可见光ID 数据，然后再利用ZigBee 收发器模块来将这一数据转移到Ad Hoc 网络中，之后，可见光标识信息就会被传输到主节点，最后使得带有位置信息的ID 数据被显示在屏幕上，从而完成定位工作。