可见光室内定位技术研究

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1、学号：S15040455可见光室内定位技术研究硕士学位(毕业)论文可见光室内定位技术研究周通研究生姓名：周通类别、领域：电子科学与技术二○一八年六月分类号：TN06密级：可公开UDC：621.38编号：可见光室内定位技术研究Researchonindoorvisiblelightpositioningtechnology学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）类别领域名称及代码：电子科学与技术(0809)研究方向：电路与系统申请学位级别：工学硕士指导教师：李兴广研究生：周通论文起止时间：2016.10—2018.04摘

2、要为了解决传统卫星定位在室内场景的不良表现，各种室内定位技术纷纷问世，使用可见光通信实现的可见光室内定位便是其一。与传统射频定位技术相比，可见光定位拥有无需频谱许可、没有电磁辐射、照明兼容定位等诸多优点，因而可以在矿井、核电站、大型商场等特定场合使用。本文对可见光定位的系统特性、定位算法和检测方式等进行了研究，具体研究内容包括以下几个方面：1.通过与可见光非成像通信类比分析的方式，对可见光成像通信的基本原理、光通信信号的传输特性以及光通信信道的增益特性进行了系统介绍。通过将成像通信的系统特性等效为非成像通信的发射机辐射特性和

3、接收机集中特性以及成像像素的分散特性，建立了可见光成像通信与定位的信号和信道模型。2.将K-means算法和KNN算法在Hadoop集群上进行了MapReduce并行化改造，提出了基于MapReduce分布式计算的场景分析法，并对此方法进行了加速比和伸缩率测试。通过并行K-means算法将离线指纹数据库聚类成索引子空间，并通过并行KNN算法在索引子空间中进行指纹距离的计算和匹配，解决了场景分析法中指纹距离计算时的单机计算量。3.将视觉测距和可见光成像通信组合，提出了一种新的基于双目测距的成像定位法，解决了传统无线测距无法应用

4、于成像通信和定位的问题，降低了可见光定位在手机平板等成像终端上实现的复杂性。4.通过滤波去噪、伽马增强、灰度化、局部阈值分割以及霍夫变换等操作对可见光成像通信光源的光斑信号进行了检测和解析。利用相机的卷帘快门效应和ITF码的条空交替特性对照明、通信和定位的兼容设计进行了优化，给出了优化信号的光条纹检测方法和编译码方案。5.搭建了可见光成像定位平台，在成像定位接收机的ARM处理器上移植了u-boot、Linux内核、无桌面最小系统以及触摸屏依赖库tslib、图形界面开发库Qt、计算机视觉库OpenCV，并编写了相关的GUI程序

5、对定位系统的成像通信和成像定位功能进行了测试，测试结果表明本文搭建的定位系统在接收机处于室内不同高度时的定位误差均主要集中在3cm到11cm。关键词：可见光通信室内定位分布式计算双目测距光斑检测IABSTRACTInordertosolvethepoorperformanceoftraditionalsatellitepositioninginindoor,variousindoorpositioningtechnologieshavecomeoutoneafteranother.Visiblelightindoorposi

6、tioningusingvisiblelightcommunicationisoneofthem.ComparedwithRFthatisthetraditionalpositioningtechnology,visiblelightpositioninghasmanyadvantagessuchasnospectrumlicense,noelectromagneticradiationandlightingcompatiblepositioning,whichcanbeusedinspecialoccasionsinclu

7、dingmines,nuclearpowerplantsandshoppingmalls.Forthisreason,thispaperstudiesthesystemcharacteristics,positioningalgorithmsanddetectionmethodsofvisiblelightpositioning.Thespecificcontentsincludethefollowingaspects:1．Byanalogywithvisiblelightnon-imagingcommunication,t

8、hebasicprincipleofvisiblelightimagingcommunication,transmissioncharacteristicsofopticalcommunicationsignals,andgaincharacteristicsofopticalcommun