logo资料库

LED可见光室内定位若干关键技术的比较.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.19M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共8页
第2页 / 共8页
第3页 / 共8页
第4页 / 共8页
第5页 / 共8页
第6页 / 共8页
第7页 / 共8页
第8页 / 共8页
资料共8页，全文预览结束
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 室内 LED 可见光定位若干关键技术的比较研究 赵嘉琦，迟 楠 ( 复旦大学 通信科学与工程系; 电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433) 摘要: 随着移动通信与无线网络等技术的发展，无线定位技术越来越受到人们的关注。而室内定位技 术由于其在军事、经济及人们的日常生活中具有广泛的潜在应用，成为当前的一个研究热点。文章首 先介绍了几种主要的室内定位技术，如红外线、超声波、蓝牙、超宽带、射频识别、WiFi 等，并对这些定 位技术进行了比较。然后重点介绍一种新型的室内定位技术，LED 可见光定位技术。该技术因其能效 高、绿色环保、不受电磁干扰影响等优势而成为近来一个非常热门的研究课题。 关键词: 室内定位技术; 定位算法; LED; 可见光通信 Comparative Ｒesearch on Several Key Indoor Positioning Technologies Based on LED Visible Light Communication ZHAO Jiaqi ， CHI Nan ( The Ministry of Education Key Laboratory of Electromagnetic Wave Information Science ， ， Fudan University Shanghai 200433 P． Ｒ． China ， ， ) Department of Communication Science and Engineering : Abstract With the development of mobile communication and wireless network ogy is attracting more and more attention． The indoor positioning technology ， wireless positioning technol- ， because of its extensive potential application in military economy and people’s daily life has recently become a hot research field． The paper first introduces several major indoor positioning technologies such as infrared ultrasonic tooth UWB ultra －wideband ＲFID radio frequency identification WiFi Wireless Fidelity ， ) ， ( ， ， ) ， Blue- ， etc． ， ) ， and these positioning technologies are compared． Then we will focus on a new indoor positioning technology based on LED visible light communication which has become a very hot research topic for its advantages in- cluding high efficiency environmental friendliness immunity to electromagnetic interference and so on． ， ， Keywords indoor positioning technology positioning algorithm LED visible light communication ， ; ; ， ( : ( ; ， 0 引 言 随着智能通信技术和物联网技术的兴起与发展， 基于位置识别的服务 ( Location Based Services 正受到越来越多的关注，其中定位技术是实现 关键 ， LBS ) 的 LBS 。 全球定位系统( ) 作 为目前最为常用的导航定位系统，其技术发展已经较 Global Positioning System ， GPS 。 。 为解决定位导航 但由于多径衰落的 其他无线设备的干扰以及建筑物的阻挡， 、 为成熟，并且得到了广泛的应用 影响 GPS 在室内的信号覆盖度差，可靠性低，定位效果并不理 的问题，各研究机 想 构在室内定位技术方面开展了大量的研究，涌现了很 多新的技术，如基于红外线 射 、 可见光通信等的室内无线定位技术，有 频识别 在室内定位这一块的空白 其中基于 效填补了 可见光通信的定位技术是近年来新兴的一种定 超声波 、 超宽带 、 最后一公里 蓝牙 、 、WiFi、 LBS “ ” 。 LED 收稿日期: 2014-11-20 基金项目: 国家自然科学基金项目( 作者简介: 赵嘉琦( 1993- 计划资助项目( ) ，女，主要从事可见光通信系统研究; 迟楠( 61177071 “863” ) ; ·43· 2013AA013603 ) 1974- ) ，女，教授，博士生导师，主要从事光通信系统研究 。
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 位技术，具有极大的发展前景，文章后半部分将对这 种技术进行详细的介绍 1 室内定位技术 。 室内定位技术主要分为两大类，广域室内定位和 广域室内定位是承载到广域网上实 局域室内定位 。 。 现广域覆盖，局域室内定位技术是承载到局域网上实 现局部区域覆盖 广域室内定位技术需要改造基站 及手机芯片等设备模块，成本高，周期长; 局域室内定 位技术成本较低，周期短，是目前商业化推广运作较 好的选择方案，因此文章将主要讨论局域室内定位 技术 。 图 1 室内定位流程图 、 蓝牙等，然后由相应的传感器感知信号的强度 、 通常，局域室内定位技术的流程是，先将环境的 特征信息加载到所要发射的信号上，如红外线 超声 波 到 、 达时间等信息，再根据相应的定位算法计算出待测点 的确定位置，定位流程如图 1． 1 红外线定位技术 所示 。 1 770 nm ～ 1 mm 红外线是波长在 之间的电磁波 。 红外线室内定位的原理是，红外线发射器发射周期性 的红外信号，通过安装在室内的光 带有唯一身份 学传感器进行接收，然后再通过有线或无线网络将数 据传输给控制中心实现定位 ID AT＆T 定位系统 Active Badge 较为经典的红外线定位系统是由 剑桥实 在该系统中，待 验室开发的 定位目标上装有红外发射器，作为移动站，周期性发 同时，在室内布置大量的红外接 射唯一身份标志 收器作为基站，基站通过有线方式连接到控制中心， 当移动站进入相应定位区域并且被该区域基站识别 后，控制中心就可以确定目标当前的位置 ID。 。 。 。 近年来，涌现了一些改进的红外线室内定位系 统，比如: 使用多对红外发射器和红外接收器交叉组 成的探测信号网络来覆盖待测空间，采用基于最小二 乘法原理的极小化误差法增加探测距离，提高定位 精度 。 虽然红外线具有相对较高的室内定位精度，但由 于直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室 此外，红外线容易被室 内定位的应用受到很大限制 。 内其他光源干扰，影响定位精度 1． 2 超声波定位技术 超声波室内定位原理是，在被定位端加装超声波 发射器( 接收器) ，置于装有若干超声波接收器( 发射 器) 的环境中，通过测量超声波从发射器到接收器的 为了减小信号的同步要求，通常 时间从而计算距离 移动端携带发射器，参考点携带接收器，采用三边定 。 。 位法计算出移动端当前的位置 。 。 AT＆T Active Bat 实验室的 号来实现定位 统: 系统就是超声定位与射频结合的例子 超声波定位通常会结合其他的方式比如射频信 目前主要基于超声波的室内定位系 系统及麻省理工学院的 由于 Cricket 射频信号传输速率远高于超声波，因此可以利用射频 信号预先激活电子标签，开始接收超声波信号，再利 有研究引入了 用 节能机制，改进 室内定位系统的信道分配策 时，误差在 略，当信标与发射机的距离范围为 的方法测距，进行位置估算 Cricket TDOA 。 。 0 ～ 6 m 1． 2 cm 左右 。 超声波的传输速度远小于电磁波，且不受可视距 离限制，能够在介质中远距离传播，因此定位精度较 高，可达厘米级 目前超声波测距在工业中已得到广 泛应用，但在定位系统中通常需要其他技术如无线电 辅助定位，导致硬件设施成本增加 1． 3 蓝牙定位技术 。 。 。 。 蓝牙技术是一种短距离低功耗的无线传输技术 。 基于蓝牙的定位系统通常采用两种测量算法: 基于传 播时间的测量方法和基于信号衰减的测量方法 对 于前者，由于室内环境多变，存在多径效应，为减小误 差必须采用纳秒级的同步时钟，这在实际应用中很难 而对于后者有两种思路: 一是完全根据理论公 实现 式进行计算，但由于实际应用中信号的衰减受多种因 素影响，依靠理想模型公式定位效果较差; 二是利用 经验方法进行定位，定位之前预先测定目标区域内多 个参考点的信号强度，建立数据库，利用接收强度与 数据库的强度分布匹配完成定位 ( 在 High Accuracy Indoor ) 室内精确定位方案，该方案采用增强型蓝 Positioning 牙技术以增加蓝牙发射天线的指向性，通过三角定位 算法实现精确定位，精度最高可达到亚米级 年提出 Nokia HAIP 2011 。 。 蓝牙室内定位技术的最大优势在于其设备体积 ·53·
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 小并且易于集成在手机等移动终端内，只要设备的蓝 牙功能开启，蓝牙定位系统就能对其进行位置判断 不足之处在于蓝牙模块相对于移动设备而言其耗电 量比较大，并且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳 定性较差 。 。 1． 4 超宽带定位技术 超宽带技术是一种全新的 大差异的通信新技术 纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有 级的带宽，不需要使用传统通信体制中的载波 与传统通信技术有极 、 通过发送和接收具有纳秒或 量 GHz 。 。 UWB UWB 超宽带定位系统包括 接收器 标签 定位结构图如图 接收器接收标签发射的 图 2 超声波定位结构图 参考标 所示，定位 签和主动 信号，过 过程中由 滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰后，得到有 效信息的信号，再通过中央处理单元进行测距定位计 算分析 、UWB UWB UWB 。 2 。 领域的技术，它利用了电感 传输特性，实现对被识别物体的自动识别 射频读写器 内定位系统通常由电子标签 、 电磁耦合及雷达反射的 、 室 。ＲFID 中间件及 、 计算机数据库组成 射频标签和读写器通过天线架 。 起的空间电磁波的传输通道进行数据交换 在定位 系统应用中，将射频读写器放置在待测移动物体上， 射频电子标签嵌入到操作环境中 电子标签上存储 有位置识别的信息，读写器则通过有线或无线形式连 接到信息数据库 。 。 ＲFID 。 系统的工作频率不同，表 根 据 表 列出了工 的 比 较， 的微波信号搭建室内无线定位网络比较 系 统 的 特 性 。 1 1 ＲFID 不同 作于 不 同 以 2． 45 GHz 。2． 45 GHz 信号由于其具有频宽和传输速率快 有效 的优点而受到日益广泛的应用，并且其天线和产品的 体积越来越小，携带和使用更加方便 。 。 超宽带 技 术 室 内 定 位 系 统 的 典 型 实 例 为 英 国 该系统采用码分多址技术 算法，定位精度可达亚米级，并且已经 公司的定位系统 Ubisense 和 应用于宝马和阿斯顿马丁公司 TDOA / AOA 。 。 另外 超宽带技术发射的是持续时间极短 占空比低的 、 窄脉冲信号，因此它具有较强的多径分辨能力，可以 提供更高精度的定位 信号自身的功率谱 密度很低，具有良好的频段共存性 但是，目前该技 术还处于新兴研究阶段，没有统一的标准，因此硬件 成本比较高 1． 5 射频识别定位技术 射频识别技术是一种操控简易，适用于自动控制 UWB 。 。 表 1 不同频段 ＲFID 的系统特性 低频 高频 超高频 微波 频段 135 kHz 13． 56 MHz 433． 92 MHz 860 ～ 960 MHz 2． 45 GHz 数据传输速率 8 kbit / s 识别速度 小于 1 m / s 64 kbit / s 小于 5 m / s 64 kbit / s 小于 50 m / s 64 kbit / s 小于 10 m / s 识别距离 小于 0． 6 m 0． 1 ～ 1． 0 m 1 ～ 100 m 1 ～ 6 m 0． 25 ～ 0． 5 m 1 ～ 15 m ( 主动) ( 被动) 典型的 ＲFID VIＲE。LANDMAＲC 强度 的分析计算，利用 ＲSS 和 室内定位体统有 通过参考标签和待定标签的信号 算法和经验公 LANDMAＲC 最近邻居 “ ” 式计算出带定位标签的坐标，定位精度可达 该 系统主要有两个缺点: 一是定位精度受到参考标签分 布的影响，二是计算量极大并存在冗余 系统 1 m。 。VIＲE ·63·
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 。 LANDMAＲC 系统的改进，通过引入虚拟标签增 是对 加了大量的参考点，提高了定位精度，同时通过模糊 地图法，去掉那些不可能位置来减少冗余运算 。 卡 、IC ＲFID ＲFID 速率快 、 技术具有通用性高 天线及产品模 、 停 、 其缺点在于作用距离近，不易兼 的室内定位技 精确度及环境的自主 、 块体积小等特点，已经广泛应用于门禁控制 车场管理等领域中 。 容其他系统联合工作 术将对系统的可靠性 感知能力等提出更高的要求 1． 6 WiFi 定位技术 未来基于 实用性 、 IEEE802． 11 ) ，它基于 是一种高速率 高覆盖度 、 高带宽的无线局 、 域网( 标准，几乎不受非 视距影响，其硬件平台也已经发展得非常成熟，使其 在中短距离的无线应用中拥有极大的优势 由于无 线信号容易受到其他电磁波的干扰并且有明显的多 径效应，因此 的指纹分 析法 定位一般采用基于 WLAN ＲSSI WiFi WiFi 。 。 。 经典的基于 的室内定位系统是微软研究院 WiFi 定位系统，采用指纹分析法，可达到米 不足之处在于前期数据库的建立成本较高， ＲADAＲ 推出的 级定位 。 。 且系统移植性差，一旦环境改变，原有数 据 库 就 会 失效 WiFi 室内定位技术的最大优势在于硬件平台的 WiFi 信号的普及，它将是投入商用最有潜 成熟以及 力的定位技术之一 未来的研究主要集中于如何在 较少的数据采集情况下获得较高的定位精度，以及如 何最大程度地避免其他射频信号的干扰 2 可见光定位技术 。 。 可见光通信作为一种新兴无线通信方式，因其能 效高，绿色环保，不受电磁干扰影响，兼具照明和定位 两种功能等优势而成为近年来的一个研究热点，基于 可见光通信的室内定位技术也随之被提出 2． 1 定位原理 。 LED 在室内可见光定位系统中，由天花板上固定位置 阵列发射带有位置信息的光信号，经编码调制 的 后由移动目标携带光探测器接收光信号，通过解码 、 解调等信号处理后恢复出原始信号，再由相应的定位 算法分析得到移动目标的位置 定位系统中可见光 通信结构框图如图 所示 。 3 。 图 3 可见光通信系统结构示意图 2． 2 定位算法 LED 目前， 分为四大类，如图 4 2． 2． 1 几何测量法 所示 。 可见光室内定位常用的定位算法可以 第一类是几何测量法 LED 点与已知位置的 运算获取待测点的位置信息 有三种，分别是三边定位法 位法，如图 所示 5 。 。 这种方法首先测量待测 灯( 参考点) 几何关系，再通过 主要采用的几何关系 。 三角定位法和双曲线定 、 三边定位法就是测量待测点到三个不在同一直 。 线上的参考点的距离，以这三个参考点为圆心，以测 量的三边距离为半径做出三个圆的交点就是待测点 三角定位法依据这样一个几何原理: 在一个 的位置 三角形中，如果已知一条边的长度和以这条边为公共 边的两个角的大小，那么就可以确定第三个点的位 置，该点是三角形另外两条边的交点 双曲线定位法 应用到了形成双曲线的几何原理: 到两个固定点的距 离差为常数的动点轨迹是以这两个固定点为焦点的 双曲线 通过三个不在同一直线上的参考点可以确 定两组双曲线，它们的交点就是待测点的位置 。 。 。 ·73·
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 图 4 室内定位算法分类 图 5 三种主要几何测量法原理图 ) 2 + ( ) 2 + ( x2 － x0 { x3 － x0 ( 槡 ( 槡 Time Differ- 通过以上方法计算待测点位置时需要知道距离 或是角度关系，基于距离的测量方法有信号到达时间 ( ， Time of Arrival TOA ， TDOA 信 号 强 度 ( ence of Arrival ) ， ) ) 信号到达时间差( 、 信号往返时间( 、 Ｒeturn Time of ， Flight ) ＲSS 。 of Arrival Ｒeceived Signal Strength 、 ＲTOF 基于角度的测量方法有信号到达角度( ， AOA 测量信号到达时间 ，通过公式 。 ) Angle TOA 待测点到参考点的距离，在三边定位中可用公式( 计算得到待测点坐标( ) Ｒ = c·t 得到 ) 1 t 。 y2 － y0 ) y3 － y0 ) 2 － ( 槡 2 － ( 槡 x1 － x0 x1 － x0 ) ) 2 + ( ) 2 + ( y1 － y0 ) y1 － y0 2 = v·Δt1 2 = v·Δt2 。 ( 是 TOA ＲTOF 的改进，由于 ) 是对信号的往 返时间进行测量，同步要求不高，计算方法同 类 这种测量非常类似一个雷达，待测点接收来自参 似 考点的信号后随即将信号返回，根据信号发出到返回 的时间估算待测点与参考点之间的距离 ＲTOF TOA 。 2 。 ＲSS 通过测量接收信号的强度，将其与特定环境 的传输损耗模型相对应，从而计算出距离，适用于三 边定位 2． 2． 2 场景分析法 第二类是场景分析法，通过观察场景中的特征来 推断待测目标的位置，即通常所说的指纹识别法 一 般场景分析法包括两个阶段，离线勘测阶段和在线定 离线勘测的目的是建立一个特定场景特征 位阶段 信息与移动设备之间的对应关系数据库 在线定位 是将实时测量的用户信号与数据库中的特征信息相 匹配，从而实时确定目标的位置 。 。 。 。 { ( ( x1 － x0 x2 － x0 x0 ， y0 ) 2 + ( ) 2 + ( ) 2 + ( y1 － y0 y2 － y0 ) 2 = Ｒ1 ) 2 = Ｒ2 ) 2 = Ｒ3 2 2 ( ) 1 2 y3 － y0 x3 － x0 TDOA d = c·Δt ( 测量信号到达两个参考点的时间差，利用 计算待测点到两个参考点的距离之差， ) 可得到待测 相比，它的优势在于不需要 公式 可以用于双曲线定位系统中，由公式( 点坐标( ， y0 严格的同步 。 TOA 和 。 x0 2 ) ·83·
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 场景分析分为静态场景分析 ( Static Scene ) ) 和差动场景分析( Differential Scene Analysis Analysis 。 静态场景分析中，各参考位置的特征信息构建成指纹 数据库，将待观测的特征信息与数据库中的信息进行 比对，然后映射到场景中的位置 相对的，差动场景 分析则需要连续追踪场景间的差异来估计待测点的 位置 2． 2． 3 近似感知法 。 。 。 LED 阵列，每一个 第三类是基于邻近关系的近似感知法 在室内 天花板上布置特定的 灯作为 LED 一个服务接入点，发射带有位置信息的光信号 当用 户终端进入服务接入点的通信范围内，就可以获取该 灯的位置信息，由服务器在数据库中查找返回接入点 的位置及有可能的通信覆盖范围 。 。 。 一般有两种方法确定用户终端的位置，分别是广 广告牌算法是直接将接入点 告牌算法和质心算法 的位置作为用户终端的位置，这种算法的定位误差就 是接入点的通信范围 质心算法是取用户终端所有 接入点坐标平均值，作为用户终端的位置坐标，进一 步改进的算法是 加 上 信 号 强 度 作 为 权 值 进 行 加 权 平均 。 。 。LED LED－ID ］提出了一种基于 的定位方法， 文献［ 13 阵列采用蜂窝结构，将空间划分为 并投入使用 多个光照小区，如图 所示，采用广告牌算法将目标 定位到所在的光照小区内，该方法的定位精度为两个 小区中心距离的一半，实际应用中可达米级定位 6 。 图 6 基于蜂窝结构的 LED 阵列排布 a LED 2． 2． 4 图像传感器成像法 基于图像传感器的室内 ) 所示，在平行于 定位系统结构如图 ( 灯与图像传感器之间的平 7 面上放置一个透镜，使用图像传感器测量法必须保证 共线条件，即发射点 透镜中心和接收点保持在同一 、 条直线上，示意图见图 根据图中的几何关系， 可通过方程组( ) 计算得到待测点位置坐标 LED 。 7 b ( ) 。 3 图 7 基于图像传感器的室内 LED 定位系统示意图 Xi = － f xi － x xi － x xi － x xi － x     Yi = － f  其中， f 的元素，可由方程组( ( ) + m12 ( m11 ) + m32 ( ( m31 ) + m22 ( ( m21 ( ) + m32 ( m31 是透镜的焦距， mi 4 ) ( ) + m13 yi － y zi － z ) ) + m33 ( yi － y zi － z ) ) + m23 ( yi － y zi － z ( ) ) + m33 yi － y zi － z ) 是旋转矩 ， ( ， j = 1 3 ， j ) 确定， 分别表示 三个坐标轴的夹角 ω、φ、θ ， 2 3 ( ) i 阵 入射光线与 M x、y、z 。              m11 = cos φcos θ m12 = － cos φcos θ m13 = sin φ m21 = sin ωsin φcos θ + cos ωsin θ m22 = － sin ωsin φsin θ + cos ωcos θ m23 = － sin φcos φ m31 = － cos ωsin φcos θ + sin ωsin θ m32 = cos ωsin φsin θ + sin ωcos θ m33 = cos ωcos φ ( ) 4 ·93·
    灯与照明 2015 年 3 月 仿真结果表明，随着图像传感器分辨率的提升， 但当分辨率上升到一定程度时， 定位精度不断提高 会出现一个成像点占据多个像素点的现象，此时就会 有量化误差的存在，影响定位精度 因此如何减小量 。 。 第 39 卷第 1 期 化误差，提高定位精度是需要突破的难点 2． 3 定位算法比较 对以上几种室内 。 可见光定位算法进行一个 系统的比较，如表 3 所示 LED 。 室内 可见光 LED 定位算法 表 3 室内 LED 可见光定位算法比较 精度 复杂度 速度 功耗 是否需要同步 可移植性 TOA TDOA ＲTOF ＲSS AOA 静态 动态 几何 测量 场景 分析 广告牌算法 近似 感知 质心算法 图像传感器成像法 ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★★ ★★★★★ ★★★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★ ★★★★★ ★★★★ ★ ★★★ ★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★★★ ★★★★★ ★★★ ★★★ ★★★★★ ★★★★ ★★★★★ ★★★★ 是 否 否 否 否 否 否 否 否 否 ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★ ★★★★★ ★ ★★ ★ ★★★ ★★★★★ 其中， 几何测量法是最为传统的定位算法，通过对时 角度或是信号强度的实时测量可以较为精确地计 间 、 算出待测点的位置，但需要一定时间进行实时测量和 计算，并且功耗较大 要求发射机和接收 TOA 。 机严格同步，较难实现; 和 TOA 的改进，对同步没有要求; 的测量精度较低，这是 因为光在室内遇障碍物沿非视路传播时，其传播模型 较为复杂，误差较大; 算法一般是和图像传感器 定位法相结合，通过图像传感器测量入射光线与待测 点的角度，精度高，但需要高度复杂的图像传感器阵 列，复杂度较高 TDOA ＲSS 都是对 ＲTOF AOA 场景分析不需要进行实时测量，定位速度快，且 不需要额外的硬件成本，性能较为稳定 不足之处在 于系统的移植性较差，前期离线训练阶段耗费的成本 太高，且随着时间的推移位置指纹数据库会逐渐失 效，需要重新构建 。 基于邻近关系的近似感知法实现较为简单，其性 发射阵列的网格密度，密度越 能取决于所布置的 大，定位精度越高，但也存在复杂度提升，邻近干扰加 强的问题 LED 。 。 。 。 。 、 目前，基于 移 植 性 好 的 优 点 图像传感器成像法的定位精度依赖于各测量组 件的精度，但一般都高于其他定位算法的定位精度， 并且能 兼 具 定 位 速 度 快 随 着 技术的发展以及智能拍照手机的普及，基于图 MIMO 像传感器成像法的室内定位技术具有极大的发展潜 力和广泛的应用前景，是未来可见光室内定位技术的 发展方向 2． 4 未来发展趋势 LED 可见光通信的室内定位技术研究 尚处于起步阶段，正面临许多挑战 未来的研究工作 ) 完善硬件平台的搭 将主要集中在以下几个方面: ( 1 建，使之更便携实用 ) 研究 阵列布局对照明 LED 和定位精度的影响，优化布局方案 ( ) 研究如何有 效抑制室内其他背景光噪声的干扰，提高定位精度 。 ( ) 融合其他无线通信手段，寻求多种技术的互补以 4 完善系统性能 3 室内定位技术比较 。 。 2 。 3 。 ( 对 各 种 室 内 定 位 技 术 的 性 能 进 行 了 综 合 3 表 。 比较 表 3 室内定位技术比较 抗干扰性 复杂度 功耗 成本 定位技术 红外线 超声波 蓝牙 超宽带 射频识别 WiFi 可见光 ·04· 精确度 ★★★★★ ★★★★ ★★★★ 速度 ★★ ★★ ★★★ ★ ★★★ ★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★★ ★★★★ ★★★★ ★★★★ ★★★★★ ★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★ ★★★ ★★★ ★★ ★ ★★ ★★★★ ★★★★ ★★★ ★★★★ ★★★★★ ★★★ ★★★★ ★★ ★ ★★
    2015 年 3 月 灯与照明 第 39 卷第 1 期 参考文献: ［ ］ 迟楠 1 社， ［ ］ 2 2013 ， 。 。 成本高 、 红外线定位技术主要受视距传播和通信距离短 的限制，需要部署大量发射器和接收器，复杂度高 功 、 超声波具有良好的方向性，且不受视 耗大 距影响，定位精度较高，但通常需要其他无线通信技 术辅助，硬件开销较大 蓝牙最大的优势在于能集成 在手机等移动终端上，实用性强，但蓝牙设备的性能 不够稳定，并且对于相应的移动终端而言耗电量比较 超宽带定位具有良好的多径分辨能力，可以提供 大 更高的定位精度，但目前的研究还不够成熟，没有统 一的接口标准，硬件成本较大 都 是目前发展较为成熟的无线通信技术，已经有了广泛 的应用，未来室内定位领域的研究方向为提高定位精 度和系统稳定性，精简设备，降低成本 射频识别和 WiFi 。 。 。 。 LED LED 基于 可见光通信的室内定位技术具有诸多 ) 作为光源， 优势: 首先该技术使用发光二极管( 进行定位的同时可以提供照明服务，而且除了一些必 要的信号处理几乎不需要多余的功率消耗 该定位 系统不会产生任何射频干扰，因此可以部署在射频辐 射被严格限制的环境中( 如医院) 系统受 到多径效应以及来自其他无线手持设备的干扰较少， 但是，目前可见光 所以比无线电波的定位精度更高 定位的研究还处于起步阶段，如何减小干扰光源的影 响 简化硬件设施等都是未来研 、 究中需要攻克的难题 4 小 结 阵列排布 优化 、 因为 LED VLC 。 。 。 文章介绍了目前主要的局域室内定位技术及其 可见光室内定位技术做了 典型的应用系统，并对 重点介绍 。 LED 1 。 、 。 ” “ 。 更稳定 ) 通用协议标准化 虽然，目前大多数的定位系统基本都能完成简单 的目标， 的定位任务，但离真正实现室内 智能空间 后续的研究方向主 并且投入商用还有一定的差距 ) 室内定位技术的互补融 要集中在以下几个方面: ( 不同的定位技术各有利弊，通过技术融合，取长 合 补短，往往能实现定位精度更高 成本更低 。 ( 多种技术无缝整合的发展趋势 2 无疑对通用协议标准化提出了要求，这也是室内定位 ) 定位算法的不断 未来发展必须解决的问题之一 定位系统的精度不仅仅取决于系统的定位技 改进 术，定位算法也起到了举足轻重的作用，通过算法的 完善能够有效减小误码率，提升系统的精度和稳定 性 可见光室内定位就是近年 来新兴的定位技术，未来必定会有更多新型的无线通 信技术应用于室内定位系统中，进一步完善 智能家 居 ) 新技术开发 。LED 应用 、 。 。 。 “ 4 3 ( ( ” 。 ． LED 可见光通信技术［ M ］ ． 北京: 清华大学出版 Want Ｒ Hopper A． Active badges and personal interactive computing objects ， ］ ［ ． Consumer Electronics J ( ， ) : ， actions on 1992 38 1 10 ～ 20 ［ ］ 宁静 3 2011 ) : ］ 侯娜，黄道君 ［ 4 ( 术， ， 17 2002 采用红外织网的室内定位技术［ ］ J ． ． ， ( 7 41 ． 775 ～ 777 红外无源定位技术研究［ ］ J ． ) : ， 12 ～ 14 4 IEEE Trans- 激光与红外， 电子对抗技 Woodman O J Harle Ｒ K． Concurrent scheduling in the Active Bat location system / / Pervasive Computing and Communications Workshops PEＲCOM Workshops 2010 ［ ］ C ( ) ， : 2010 431 ～ 437 ， ， The Ｒesearch on In- ］ ［ C 8th IEEE International Conference on Yao－Kuan Wang Hong－Peng Wang ， door Location System Based on Cricket / / Machine Learning and Cybernetics 2007 International Conference ， ， : on 2007 2662 ～ 2666 ［ ］ 刘君，吴建国，褚曦丹，朱丽进，李炜 7 ． Cricket 室内定位系 计 算 机 技 术 与 发 展， 2011 ［ ］ 5 ［ ］ 6 ) : 统的 研 究 与 改 进 ［ ］ J ． ( 206 ～ 209 5 Gonzalez － Castano F J ［ ］ 8 location networks ［ ］ C : 2002 ［ ］ 余扬，赵凯飞，沈嘉 9 ence． IEEE ， ． 233 ～ 237 ， Garcia － Ｒeinoso J． Bluetooth / / Global Telecommunications Confer- ［ ］ 10 ［ ］ 11 ［ ］ 12 ［ 13 ［ ］ 14 ［ ］ 15 室内定位技术应用 研究现状及展 、 电信网技术， 2014 ， ， Yunhao Liu ( ) : 5 46 ～ 49 ， Yiu Cho Lau Patil A P． LAND- indoor location sensing using active ＲFID ［ ］ C / / ］ 望［ J ． Ni L M : MAＲC Pervasive Computing and Communications Proceedings of the First IEEE International Conference on 2003 407 ～ 415 Xin Zhang Jian Peng Xiaoyang Cao． ＲFID Indoor Locali- ， ， ， ， : zation Algorithm Based on Dynamic Netting ［ ］ C ICCIS ( / / Computa- ) ， 2010 tional and Information Sciences International Conference on 428 ～ 431 Falcone P Colone F Macera A Lombardo P． Two－dimen- ， ， ， : 2010 ， sional location of moving targets within local areas using WiFi－based multistatic passive radar ［ ］ J Sonar ＆ ． Ｒadar ， ) : ］杨爱英，吴永胜，王雨，孙雨南 Navigation ， 8 2014 IET ， ， 2 ( 123 ～ 131 ． 一种基于可见光标签的 室内定位方法: 中国， CN103823204A ， ， ， Yang S H Jeong E M Kim D Ｒ ［ ］ P ． 2014－05－28 et al． Indoor three －di- mensional location estimation based on LED visible light ［ ］ ． J Electronics Letters 2013 49 ， ， communication ( ) : 1 54 ～ 56 ， Yoshino M Haruyama S ， Nakagawa M． High － accuracy positioning system using visible LED lights and image ， ［ ］ and Wireless Symposium C sensor : 2008 / / Ｒadio ， 439 ～ 442 22 ～ 24 ·14·
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    开发技术

    共收录19306份资料，累计14个分类，关注成员有19位，主要包括：Actionscript,Javascript,PHP,VB,Perl,Delphi,Python,C#,C,Java,C++,Web开发,硬件开发,其它

    热门标签

    Actionscript Javascript PHP VB Perl Delphi Python C# C Java C++ Web开发 硬件开发 其它

    最新资料