[发明专利]一种基于CDMA调制的RSS三角定位迭代方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于CDMA调制的RSS三角定位迭代方法及系统。由于传统的可见光通信定位系统中存在多个定位参考点光源，而不同参考点光源所发出的ID信息在时域与频域上均是重叠的，且会由于多径效应等影响导致码间干扰，进而大大限制了VLC定位系统的精度。为此，本发明提出一种基于CDMA调制的RSS三角定位迭代方法，通过利用扩频码的正交性，可恢复出各LED光源的信息以及对应光信号的衰减，根据ID信息和其衰减大小，利用RSS三角定位迭代方法实现接收三维位置坐标的确定。所提出的定位算法具有良好的定位精度，系统简单且可以实现异步定位，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于CDMA调制的RSS三角定位迭代方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对应于每个LED灯具物理位置的ID位置信息流经过OOK基带调制模块后形成基带调制信号；步骤2、所述基带调制信号经调制后形成扩频信号,所述CDMA调制包括以下步骤：采用m序列作为信道化编码，对所述基带调制信号进行扩频操作；采用Walsh码作为地址码，对扩频后的信号进行加扰操作；步骤3、所述扩频信号经过与直流信号进行耦合处理后驱动LED灯具发出可见光信号；步骤4、接收利用光电检测器件对所述可见光信号进行捕获，将光信号转换为电信号；步骤5、所述电信号经过CDMA解扩处理后，将原本重叠的光信号分解成对应于定位区域内各盏LED灯具的解扩信号；所述解扩信号经信号比较器，获得光强衰减因子；所述解扩信号经过放大、滤波处理后，进行OOK解调操作，最终还原出ID位置信息流；步骤6、接收根据所述ID位置信息确定定位的位置区域，根据光强衰减因子获得定位区域内接收与各LED参考点之间的距离，再根据三角定位迭代算法实现接收位置坐标的确定；所述步骤6中的三角定位迭代算法包括以下步骤：步骤61、可见光信号在空间传播的光强衰减因子可以通过信道的增益表示：式中，d为LED参考点光源与接收端的距离；θ为LED相对于法线方向的发射角；φ为相对于接收端法线方向的光强入射角；A为光电检测器的有效面积；T_s(φ)为光滤波器的增益；G(φ)为聚光透镜增益；m_t和m_r为朗伯阶数；而h为接收端所在平面与LED灯具间的垂直距离；此处m_t＝m_r＝1，故上式简化为：其中，在一个已知的VLC系统中，C为常数；当接收端水平放置时，有φ＝θ；则接收端与定位单元中的四盏LED的距离如下式所述：设接收端所在位置平面与LED灯具的垂直距离为h0，将h0代入式中可得：由勾股定理可得，接收端与各LED定位参考点的水平距离为：已知发射ID位置信息的LED灯具的具体位置，则接收端通过接收三盏LED灯具的信号，再运用三角定位算法即可获得接收端在距离LED为h0的二维平面上的位置坐标(x，y)：其中，Xn和Yn分别为A、B、C三个LED灯具的X与Y轴坐标；由此得以下方程组：通过解下述方程组可以获得接收机的二维位置坐标(x，y)：通过分别测量定位区域内四盏LED中的每三盏LED所形成的三角区域进行二维位置的估算，由得四组(x_n,y_n)坐标，最终得出接收端的平均二维位置坐标故此，接收端与各LED灯具间的水平平均位置距离为：通过(5)、(6)和(10)三式结合，估算出接收端与各LED的垂直距离h为：其中，分别为接收端到A、B、C、D四盏LED的平均水平距离；可通过分别求出A、B、C、D四盏LED所发射的光信号的衰减因子获得；通过求解上述方程组可获得[h_A,h_B,h_C,h_D]，进而得出接收端所在平面与LED所在平面的平均高度步骤62、按步骤61所获得代替h₀代入式(5)中进行迭代，重复公式(5)～(11)的操作n次，n为正整数；最终接收端的Z轴坐标为：其中，H为室内定位单元的高度，进而获得了三维空间的位置坐标