[发明专利]一种基于混沌粒子群优化的可见光定位方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于混沌粒子群优化的可见光定位方法及其系统，所述系统包括发射端子系统、传输子系统和接收端子系统；发射端子系统包括调制模块和LED模块，通过调制将LED光源的ID位置信息以可见光信号的方式发出，通过传输子系统将所述可见光信号发送至接收端子系统，接收端子系统中的光电检测器件检测得出光强衰减因子，将所述光强衰减因子输入到数据处理模块中，数据处理模块包含混沌粒子群优化算法，在粒子群优化算法中引入早熟检验机制，当粒子群发生早熟时通过混沌算法对粒子群进行扰动，生成新的粒子群，最后得出全局最优解，所得到的全局最优解即为定位点坐标，最后通过显示模块输出定位点的三维物理坐标。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种基于混沌粒子群优化的可见光定位方法及其系统。

背景技术

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，是良好的户外应用导航系统，在手机地图服务、汽车导航、船舶和飞机等领域具有广泛的应用，这很大程度上激励了室内定位技术的发展。近年来，室内定位技术受到了广泛的关注，如大型仓库里的物品定位检测、大型建筑内部的导航服务等。然而由于多径衰落、电磁屏蔽效应以及其他无线设备的干扰使得传统的室外定位技术在室内的信号覆盖率较差，用于室内定位存在较大定位误差。故此，近年来诞生了许多基于无线电磁波的室内定位技术，如：ZigBee、WiFi、RFID、蓝牙、红外定位等，这些方法提供了几米到几十厘米的定位精度。然而，这些定位系统有以下缺点：(i)需要重新配置较多的信号接入点，增加了室内定位系统的成本以及控制的难度；(ii)由于无线信号的空间分布不均匀且稳定性不高，在同一定位位置点上波动性较强，进而限制了定位的精度；(iii)这些无线定位技术均会产生电磁干扰，一方面会受到其他无线服务的影响进而影响定位的质量，另一方面对于类似于医院、机场等电磁敏感的场合并不适用。

与上述的室内定位技术不同，可见光室内定位技术是一种基于可见光通信技术(visible light communication，VLC)的室内定位技术，与传统室内定位技术相比具有定位精度高、无电磁干扰、附加模块少、保密性好、兼顾通信与照明等优点，已引起国际上许多专家学者的关注。

目前，传统的可见光定位方法大多需要假设待定位点的高度已知，仅仅对剩余的二维空间进行定位；若想要实现三维定位则大多使用RSS算法或AOA算法，但使用RSS算法时，由于光在室内遇障碍物沿非视路传播时其传播模型较为复杂，使定位精度较低、误差较大，AOA算法需要高度复杂的图像传感器阵列，复杂度较高。因此，由于参数的限制，可以使用优化算法实现三维室内可见光定位。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种基于混沌粒子群优化的可见光定位方法，所述方法通过早熟检验，以在陷入早熟收敛的种群中启动混沌扰动机制，并通过混沌扰动解决粒子群优化算法早熟收敛的问题，从而提高了定位精度。

本发明的另一目的在于提供一种基于混沌粒子群优化的可见光定位系统。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种基于混沌粒子群优化的可见光定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：在定位区域顶部安装N个LED灯，其中N≥4，经过调制发射出带有各个LED灯ID信息的可见光信号；位于定位区域下方的接收端通过光电检测器件接收可见光信号得到各个LED灯的光强衰减因子H(0)；

步骤2：通过可见光信号在空间中传播的光强衰减因子的信道增益公式来确定适应度函数，初始化粒子群优化算法所需参数，其中粒子位置对应所定位点的可行解；

步骤3：将所述光强衰减因子与粒子位置输入所述适应度函数，评价每个粒子的适应度，更新个体最优解P_i和全局最优解P_g；

步骤4：更新粒子的速度和位置；