基于系统降噪处理的LED室内定位系统的研究与实现

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1、学校代码：１０２８６ｌＬＶ｜ｊ分类号：ＴＮ９．１１７ｋＷｌＶ密级：公开ＵＤＣ：６２１．３学号：１５３６５５工程硕士学位论文基于系统降噪处理的ＬＥＤ室内定位系统的研究与实现（学位论文形式：应用研究）研究生姓名：华鲁驰导师姓名：单伟伟副教授朱敏高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称集成电路工程论文答辩日期２０１８年月日研宂方向系统芯片与嵌入式系统学位授予日期２０１８年月日答辩委员会主席冬獻评阅人亨２０１８年月日工程硕士学位论文基于系统降噪处理的

2、ＬＥＤ室内定位系统的研究与实现专业名称：集成电路工程研究生姓名：雜驰导师姓名：单伟伟副教授朱敏高工ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩＯＮＯＦ－ＬＥＤＢＡＳＥＤＩＮＤＯＯＲＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧＳＹＳＴＥＭＷＩＴＨＳＹＳＴＥＭＤＥＮＯＩＳＩＮＧＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢＹＨｕａＬｕｃｈｉＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓ

3、ｓｏｒＳｈａｎＷｅｉｗｅｉａｎｄＳｅｎｉｏｒＥｎｉｎｅｅｒＺｈｕＭｉｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｒｃｈ２０１８独创性声明东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示

4、了谢意。：：研宄生签名．日期东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内一容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研宄生院办理。研宄生签名．斤：导师签名：日期：＞奶摘要一位置导航服务是现在社会及科学发展不可或缺的技术之，Ｓ。然而目前应用最为广泛的ＧＰ信号通常由于云层、楼体墙壁、天花板的

5、存在而产生衰减和隔断而无法在室内有效地进行定位。正因为如此，室内一新技术才被提出。近年来定位系统这，拥有高精度、高安全性、低能耗等诸多优势的可见光室内定位技术，，伴随着可见光通倍的发展而逐渐受到关注。但是目前可见光室内定位技术还未能够成熟地推向市场。一方面是基础设施还未完善，但主要原因是该技术尚未成熟，定位系统稳定性较差易受系统噪声和外界环境光影响。一针对可见光定位系统易受到噪声影响的问题，本文提出种基于系统降噪的定位方法，并通过实际场景下完整的定位系统进行了方法验证。基于系统降噪的定位方法主要包括噪声检测及降噪处理。本文首先结合相关文献研究对完整

6、的可见光系统中对定位结果影响较大的主要噪声源进行了分析，主要包括光电传感器自身的暗电流噪声和热噪声、由ＬＥＤ灯信号引起的散粒噪声、由背景光源引起的散粒噪声以及由于ＬＥＤ灯发光不稳定性导致的噪声。本文的噪声检测方法主要运用了具有表现系统噪声特性随采样时间变化特点的Ａｌｌａｎ方差法。本文通过全面的实验方案对Ａｌｌａｎ方差法检测噪声的性能进行了评估，并结合传统噪声模型进一步验证了噪声检测结果的可靠性。降噪处理方法主要运用了三边定位法的最小二乘方法。另外，对可见光三边定位算法中无论是功率和坐标关系还是间接的距离和坐标关系最小二乘算法均无法收敛的问题，最终，

7、提出了在最小二乘法中引入学习速率的解决方案。通过噪声估计方法与最小二乘法相结合实现降噪定位。实验结果表明，本文提出的噪声检测方案的噪声检测结果基本符合传统模型特征。基于系统降噪的定３位系统精度在环境尺寸达５Ｘ５Ｘ２．８４３ｍ且只有５盏１０Ｗ功率ＬＥＤ灯的仿真定位环境下可以达到４ｃｍ的二维定位精度１７％以上。而在同样条件的实测环境下，定位精度可以达到１５ｃｍ，，降噪前后定位精度提升降噪前后定位精度提升１０％以上。关键词：室内定位，可见光，噪声估计，Ａｌｌａｎ方差，最小二乘法Ｉ