基于cdma調(diào)制的可見光通信定位方法及其定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法，包括以下步驟：1、形成帶寬為B1的基帶調(diào)制信號；2、形成帶寬為B2的擴(kuò)頻信號；3、所述擴(kuò)頻信號經(jīng)LED驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)出可見光信號；4、獲得ID信息；5、根據(jù)所述的ID信息并結(jié)合RSS三角定位算法，最終得出定位的位置坐標(biāo)。本發(fā)明還公開了一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法的定位系統(tǒng)，包括：發(fā)射子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和接收子系統(tǒng)；本發(fā)明具有不僅大大提高了定位的精度，而且系統(tǒng)簡單且不需要同步發(fā)射，大大提高了系統(tǒng)的性能。具有廣闊的應(yīng)用前景等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法及其定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及可見光通信定位技術(shù)，特別設(shè)及一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位 算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)是良好的戶外應(yīng)用導(dǎo)航系統(tǒng)， 在手機(jī)地圖服務(wù)、汽車導(dǎo)航、船舶和飛機(jī)等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。目前GPS室外定位技術(shù)已 經(jīng)十分成熟，并且普遍應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，運(yùn)很大程度上激勵(lì)了室內(nèi)定位技術(shù)的開發(fā)和研究。 近年來，室內(nèi)定位技術(shù)吸引了越來越多的關(guān)注，如大型倉庫里的產(chǎn)品定位檢測、大型建筑內(nèi) 部的導(dǎo)航服務(wù)(博物館、購物中屯、、停車場)等。但是在建筑物內(nèi)部、人口密集的城市、橋下、 地下等環(huán)境，由于多徑衰落的影響和其他無線設(shè)備的干擾使得GPS在建筑物內(nèi)的信號覆蓋 較差，用于室內(nèi)定位存在較大的誤差。
[0003] 最近十多年W來，各科技巨頭和研究機(jī)構(gòu)在室內(nèi)定位技術(shù)方面開展了大量的研 究，涌現(xiàn)了很多新的技術(shù)，如基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的輔助GPS(A-GPS)、偽衛(wèi)星(Pseudolite)、 無線局域網(wǎng)(WLAN)、RFID、Zigbee、藍(lán)牙、超寬帶無線電（Ultra Wide Band,UWB)、地磁測量 衛(wèi)星、紅外定位、光跟蹤定位、計(jì)算機(jī)視覺定位、超聲波定位，運(yùn)些方法提供了從幾米到幾十 厘米的定位精度。然而，大多數(shù)基于無線通信的系統(tǒng)會受到電磁干擾影響，在多個(gè)用戶共享 的情況下通信質(zhì)量下降，運(yùn)些都直接影響了定位質(zhì)量。與上述傳統(tǒng)的室內(nèi)定位方案不同，可 見光室內(nèi)定位技術(shù)是基于可見光通信(vis化le light communication,VLC)的室內(nèi)定位技 術(shù)，通過W人眼識別不了的高頻來控制L邸的光強(qiáng)度，進(jìn)而傳播定位的ID信息。VLC定位技術(shù) 相對于傳統(tǒng)室內(nèi)定位技術(shù)具有定位精度高、附加模塊少、保密性好、兼顧通信與照明，且沒 有電磁福射、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)。
[0004] 基于化C的定位算法主要有接收信號強(qiáng)度(Received si即al strength,RSS)、到 達(dá)時(shí)間（Time of arrival,TOA)和到達(dá)時(shí)間差（Time difference of arrival,TDOA)。由于 RSS通過測量信號在傳遞過程中的衰減程度即可測定相關(guān)距離，并不需要TOA或TDOA接收端 和發(fā)射端有嚴(yán)格同步的時(shí)鐘周期，控制簡單，具有很好的應(yīng)用前景。然而，由于定位系統(tǒng)中 存在多個(gè)參考點(diǎn)，不同信源所發(fā)射的ID定位信息會由于多徑效應(yīng)的存在而產(chǎn)生碼間干擾， 進(jìn)而大大限制了定位的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，提出一種實(shí)現(xiàn)基于CDMA 調(diào)制的可見光通信定位方法，該方法通過利用CDMA調(diào)制中擴(kuò)頻碼的正交性，每個(gè)L邸發(fā)出的 定位碼經(jīng)過特定的P師馬直接擴(kuò)頻，經(jīng)由自適應(yīng)濾波器能分辨出各L邸的I郵馬和對應(yīng)的強(qiáng)度。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，提出一種實(shí)現(xiàn)基于CDMA 調(diào)制的可見光通信定位方法的定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過融合CDMA調(diào)制技術(shù)，搭建出一個(gè)可實(shí) 現(xiàn)異步接收的高精度室內(nèi)可見光通信定位系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的首要目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位 方法，包括W下步驟：
[000引步驟1、每個(gè)L抓燈具所對應(yīng)的ID信息通過00K基帶調(diào)制后形成帶寬為Bi的基帶調(diào) 制?胃號；
[0009] 步驟2、所述基帶調(diào)制信號經(jīng)ΡΝ碼發(fā)生器所產(chǎn)生的ΡΝ碼進(jìn)行擴(kuò)頻處理后，形成帶寬 為Β2的擴(kuò)頻信號，其中，Β2遠(yuǎn)大于Bi;
[0010] 步驟3、所述擴(kuò)頻信號經(jīng)L邸驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)L邸燈具發(fā)出可見光信號；
[0011] 步驟4、位于地面的由3個(gè)相同的光電二極管W邊長為0.01m的等邊Ξ角形排列而 成的光電檢測器件接收可見光信號后，再經(jīng)過相應(yīng)的信號處理技術(shù)獲得ID信息；
[0012] 步驟5、根據(jù)所述的ID信息并結(jié)合RSSS角定位算法，最終得出定位的位置坐標(biāo)。
[0013] 所述步驟4包括W下步驟：
[0014] 步驟41、所述可見光信號經(jīng)過光電檢測器件后形成電信號；
[0015] 步驟42、所述電信號經(jīng)過EA放大電路W及自適應(yīng)濾波器處理后形成解擴(kuò)前的信 號；
[0016] 步驟43XDMA解擴(kuò)模塊通過內(nèi)置的同步電路來捕捉LED燈具所發(fā)射的PN碼的準(zhǔn)確 相位，由此產(chǎn)生與發(fā)送端相位一致的PN碼與所述解擴(kuò)前的信號進(jìn)行解擴(kuò)處理，還原出ID信 息。
[0017]所述步驟5中的RSSS角定位算法計(jì)算：
[0018] 步驟51、每一個(gè)L抓都攜帶著經(jīng)過CDMA編碼后的ID信息在室內(nèi)空間中傳播，空間傳 播的路徑看為L0S鏈路，因此，從Lm)到接收端直射視距光信道直流增益H(0)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 為：
[0019]
[0020] 其中，Θ為LED燈具的發(fā)射角，Φ為光電二極管的接收角，光電二極管和對應(yīng)燈具的 距離為d，ALED(0)是L邸在Θ時(shí)候的增益，Αρο(Φ)是PD在郵寸候的增益；
[0021] 經(jīng)過抽樣判決得到信號bi(t)，該信號可W認(rèn)為是L抓發(fā)出的原始信號，與經(jīng)過自 適應(yīng)濾波器yi(t)的信號作比較，即可得到信號在空間中的衰減H(0)，衰減H(0)包括了空間 信道的光衰減，加性高斯白噪聲;根據(jù)公式1，即得出光電二極管和對應(yīng)L邸燈具的距離d;
[0022]
[0023] 其中，Pyi(t)是經(jīng)過匹配濾波器后抽取出來對應(yīng)信道的信號的功率，的是經(jīng)過判 決后還原出來的信號
其中Η為L邸與PD的垂直距離；當(dāng)PD水平放置時(shí)，Φ = θ;
[0024] 投影到PD所在的平面，ro與L抓的水平距離
，由此可得出光電二 極管與分別與每4個(gè)L邸燈具所組成的定位單元中的Ξ個(gè)L邸燈具的關(guān)系式：
[0025]
[0026] 其中，下標(biāo)1、2和3分別代表LED1、L抓2與1^603;[^1、^2、^3]和[71、72、73]分別為 LED1、LED2、LED3對應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；[dxyi、cUy2、cUy3]分別為PD與LED1、LED2、LED3之間 的水平距離;通過求解上述方程組，即可確定PD所在的精確位置(x，y);
[0027] 步驟52、按步驟51所述方法分別求出3個(gè)光電二極管的坐標(biāo)后，求對應(yīng)Ξ角形的重 屯、，即求出精確的位置坐標(biāo)。
[0028] 所述步驟5中的定位位置坐標(biāo)是通過ID信息確定定位的區(qū)域，通過RSSS角定位算 法確定光電二極管與定位區(qū)域里Ξ個(gè)不同L邸燈具的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確的定位。
[0029] 本發(fā)明的另一目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種實(shí)現(xiàn)基于CDMA調(diào)制的可見光通信 定位方法的定位系統(tǒng)，包括:發(fā)射子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和接收子系統(tǒng)。其特征在于:原始的ID 信息經(jīng)過00K基帶調(diào)制模塊后，形成基帶調(diào)制信號;所述基帶調(diào)制信號經(jīng)過CDMA擴(kuò)頻模塊后 形成擴(kuò)頻信號;所述擴(kuò)頻信號經(jīng)過Lm)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)Lm)燈具發(fā)射可見光ID信號;所述可見 光ID信號經(jīng)過自由空間到達(dá)光電檢測器件;所述光電檢測器件將可見光ID信號轉(zhuǎn)換為電信 號;所述電信號再依次經(jīng)過放大電路、自適應(yīng)濾波電路和CDMA解擴(kuò)模塊最終獲得ID信號W 及空間傳播時(shí)信號的衰減;根據(jù)所述ID信號，可W初步判斷所在位置的區(qū)域，并根據(jù)信號的 衰減大小，實(shí)現(xiàn)精確的位置定位。
[0030] 所述發(fā)射子系統(tǒng)包括00K基帶調(diào)制模塊、CDMA擴(kuò)頻模塊、L邸驅(qū)動(dòng)電路和L邸燈具。 [0031 ]所述傳輸子系統(tǒng)為自由空間。
[0032] 所述接收子系統(tǒng)具有：光電檢測器件、放大電路、自適應(yīng)濾波電路和CDMA解擴(kuò)模 塊。
[0033] 由于可見光通信定位系統(tǒng)具有多個(gè)Lm)燈具，而不同L邸燈具之間由于碼間干擾從 而大大影響了定位的精確度。為此，提出一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位算法，利用 CDMA調(diào)制技術(shù)對LED燈具發(fā)射的帶有ID標(biāo)簽的光信號進(jìn)行編碼，移動(dòng)終端接收到來自各個(gè) L抓光源的光信號的混合信號，由于CDMA擴(kuò)頻編碼具有正交性，可恢復(fù)出各L抓光源的信息 W及對應(yīng)光信號的衰減，根據(jù)ID信息和其衰減大小，利用Ξ角定位算法即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端 的精確定位。比起傳統(tǒng)的可見光通信定位技術(shù)不僅大大提高了定位的精度，而且系統(tǒng)簡單 且不需要同步發(fā)射，大大提高了系統(tǒng)的性能。具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0035] 1、本發(fā)明創(chuàng)新性地將CDMA調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于化C系統(tǒng)中，在不增加器件帶寬的前提 下，成倍地提高了無線通信的速率與質(zhì)量。
[0036] 2、本發(fā)明針對定位系統(tǒng)中由于存在多個(gè)參考點(diǎn)而帶來的多徑效應(yīng)的問題，創(chuàng)新性 地實(shí)用光正交碼，可W實(shí)現(xiàn)在時(shí)域與頻域均重疊的信號分離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了碼分復(fù)用，克服了 由于碼間干擾所帶來的定位誤差。
[0037] 3、本發(fā)明通過創(chuàng)新性地使用CDMA調(diào)制技術(shù)與RSSS角定位法相結(jié)合，與傳統(tǒng)的定 位系統(tǒng)相比，不僅實(shí)現(xiàn)了高精度的定位技術(shù)，而且不需要同步發(fā)射，大大增加了VLC定位系 統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)可見光通信定位的示意圖。
[0039] 圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)基于CDMA調(diào)制的可見光通信室內(nèi)定位系統(tǒng)原理框圖。
[0040] 圖3為本發(fā)明直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的原理框圖。
[0041] 圖4為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)基于CDMA調(diào)制的化C定位系統(tǒng)原理框圖。
[0042] 圖5為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)Ξ角定位算法的原理示意圖。
[0043] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例自適應(yīng)濾波器原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 如圖1所示，一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位算法的系統(tǒng)模型。根據(jù)室內(nèi)的環(huán) 境的需求布置m個(gè)Lm)燈具，其中，m為正整數(shù)，且m含4; W每4個(gè)Lm)燈具作為一個(gè)定位的位置 單元。在地面，由3個(gè)相同的光電二極管W邊長為0.01m的等邊Ξ角形組成光電檢測器件。
[0047] 如圖2所示，原始的ID信息經(jīng)過00K基帶調(diào)制模塊后，形成基帶調(diào)制信號;所述基帶 調(diào)制信號經(jīng)過CDMA擴(kuò)頻模塊后形成擴(kuò)頻信號;所述擴(kuò)頻信號經(jīng)過Lm)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)L邸燈具 發(fā)射可見光ID信號；所述可見光ID信號經(jīng)過自由空間到達(dá)光電檢測器件;所述光電檢測器 件將可見光ID信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述電信號再依次經(jīng)過放大電路、自適應(yīng)濾波電路和 CDMA解擴(kuò)模塊最終獲得ID信號W及空間傳播時(shí)信號的衰減;根據(jù)所述ID信號，可W初步判 斷所在位置的區(qū)域，并根據(jù)信號的衰減大小，實(shí)現(xiàn)精確的位置定位。所述CDM擴(kuò)頻與解擴(kuò)原 理如圖3所示，其中本實(shí)施案例中采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。
[004引如圖4所示，為本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)基于CDMA調(diào)制的VLC定位系統(tǒng)原理框圖。立個(gè)1抓燈 具分布輸入不同的ID信息，經(jīng)過相應(yīng)的CDMA擴(kuò)頻處理后，實(shí)現(xiàn)了基于CDMA的VLCS角定位算 法。Datal包括每個(gè)L抓獨(dú)特的ID信號和需要傳播的信號。每個(gè)L抓的化tal通過與特定的擴(kuò) 頻碼相乘。本實(shí)施案例中使用的擴(kuò)頻碼為Walsh碼。一個(gè)長度為化、具有化個(gè)元素的Walsh碼 可W通過哈達(dá)瑪矩陣化adamard matrix)產(chǎn)生，如公式
[0049]
[0050] 經(jīng)過DS-CDMA編碼后的信號，通過Lm)驅(qū)動(dòng)電路，控制Lm)的發(fā)光亮度，W同一個(gè)通 信信道傳輸?shù)絇D上，接收到的混合信號如式所示。
[0化1 ]
[0052] 其中，Ak表示第k個(gè)L抓的信號強(qiáng)度，bk(i)為第k個(gè)L邸傳輸?shù)男盘栃蛄校琓b為信息符 號間隔，Sk(t)是歸一化特征波形。第i個(gè)信息符號間隔內(nèi)第k個(gè)自適應(yīng)濾波器的輸出為：
[0053] yk (i) = Akbk (i) + Σ Ajb j (i) p jk+nk (6)
[0054] 其中，PA是第k個(gè)和第j個(gè)用戶特征波形的互相關(guān)，定義為：
[0化5]
[0化6]由于Walsh碼的完全正交性，即仙=0,每個(gè)L抓的信息經(jīng)過對應(yīng)的匹配濾波器后， 得到對應(yīng)的ID信號和空間傳播時(shí)，信號的衰減。根據(jù)ID信號，可W初步判斷所在位置的區(qū) 域，并根據(jù)信號的衰減大小H(0)，精確定位出位置。
[0057] 如圖5所示，為RSSS角定位算法的原理示意圖。ID信息確定定位的位置區(qū)域，即定 位單元;根據(jù)接收光信號的衰減可W獲得光電二極管與每個(gè)L邸燈具之間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 精確的位置定位。
[0058] 一般商用的白光L邸為巧光粉LED,由于巧光粉的響應(yīng)延遲從而導(dǎo)致器件帶寬一般 只有幾 MHZ。當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率比較高時(shí)，LED帶寬的限制增加，進(jìn)而使對一個(gè)信號的影響 擴(kuò)展到相鄰信號上，即產(chǎn)生碼間干擾，從而導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率大大提升，故此化C數(shù)據(jù)傳輸速 率受到了大大的限制，可W通過信道的均衡處理來提高系統(tǒng)的帶寬;與此同時(shí)，信道的隨機(jī) 性和隨機(jī)性W及系統(tǒng)中電路噪聲、相移等也會大大影響定位的質(zhì)量W及精度;進(jìn)一步地，在 多址接入系統(tǒng)中，由于多徑衰落導(dǎo)致各用戶地址碼的不完全正交性從而產(chǎn)生多用戶的干擾 (即多址干擾），可W通過后均衡處理技術(shù)來解決。因此，本項(xiàng)目擬通過使用DSP信號處理技 術(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)均衡信道，抵消回波，增強(qiáng)譜線，抑制信道噪聲等功能。 如圖6所示，擬采用FIR橫向型濾波器。通過最小均方誤差化east Mean Square,LMS)算法來 調(diào)整濾波器系數(shù)從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)信號的變化來時(shí)刻調(diào)節(jié)濾波器參數(shù)。從而解決了器件帶寬W 及多用戶干擾等對定位精度影響的問題。
[0059] 上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化均 應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、每個(gè)LED燈具所對應(yīng)的ID信息通過00K基帶調(diào)制后形成帶寬為也的基帶調(diào)制信 號； 步驟2、所述基帶調(diào)制信號經(jīng)PN碼發(fā)生器所產(chǎn)生的PN碼進(jìn)行擴(kuò)頻處理后，形成帶寬為B2 的擴(kuò)頻信號，其中，B2遠(yuǎn)大于B1; 步驟3、所述擴(kuò)頻信號經(jīng)LED驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)出可見光信號； 步驟4、位于地面的由3個(gè)相同的光電二極管以邊長為0.01m的等邊三角形排列而成的 光電檢測器件接收可見光信號后，再經(jīng)過相應(yīng)的信號處理技術(shù)獲得ID信息； 步驟5、根據(jù)所述的ID信息并結(jié)合RSS三角定位算法，最終得出定位的位置坐標(biāo)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法，其特征在于，所述步驟 4包括以下步驟： 步驟41、所述可見光信號經(jīng)過光電檢測器件后形成電信號； 步驟42、所述電信號經(jīng)過EA放大電路以及自適應(yīng)濾波器處理后形成解擴(kuò)前的信號； 步驟43、CDMA解擴(kuò)模塊通過內(nèi)置的同步電路來捕捉LED燈具所發(fā)射的PN碼的準(zhǔn)確相位， 由此產(chǎn)生與發(fā)送端相位一致的PN碼與所述解擴(kuò)前的信號進(jìn)行解擴(kuò)處理，還原出ID信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法，其特征在于，所述步驟 5中的RSS三角定位算法計(jì)算： 步驟51、每一個(gè)LED都攜帶著經(jīng)過CDMA編碼后的ID信息在室內(nèi)空間中傳播，空間傳播的 路徑看為LOS鏈路，因此，從LED到接收端直射視距光信道直流增益H(0)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其中，Θ為L E D燈具的發(fā)射角，Φ為光電二極管的接收角，光電二極管和對應(yīng)燈具的距離 為cI，Aled(9)是LED在Θ時(shí)候的增益，Α?(Φ)是在Φ時(shí)候的增益； 經(jīng)過抽樣判決得到信號匕(〇,該信號可以認(rèn)為是LED發(fā)出的原始信號，與經(jīng)過自適應(yīng)濾 波器yi(t)的信號作比較，即可得到信號在空間中的衰減H(0)，衰減H(0)包括了空間信道的 光衰減，加性高斯白噪聲;根據(jù)公式1，即得出光電二極管和對應(yīng)LED燈具的距離d;其中，是經(jīng)過匹配濾波器后抽取出來對應(yīng)信道的信號的功率，&辦)是經(jīng)過判決 后還原出來的信號;0 = COS_1l，其中Η為LED與ro的垂直距離；當(dāng)ro水平放置時(shí)，Φ = θ; Η 投影到Η)所在的平面，PD與LED的水平距離二V'd2 -孖2，由此可得出光電二極管 與分別與每4個(gè)LED燈具所組成的定位單元中的三個(gè)LED燈具的關(guān)系式：其中，下標(biāo)1、2和3分別代表LED1、LED2與LED3; [χι、χ2、χ3]和 LED2、LED3對應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；[dxyl、dxy2、dxy3 ]分別為Η)與LED1、LED2、LED3之間的水平 距離;通過求解上述方程組，即可確定ro所在的精確位置(X，y); 步驟52、按步驟51所述方法分別求出3個(gè)光電二極管的坐標(biāo)后，求對應(yīng)三角形的重心， 即求出精確的位置坐標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法，其特征在于，所述步驟 5中的定位位置坐標(biāo)是通過ID信息確定定位的區(qū)域，通過RSS三角定位算法確定光電二極管 與定位區(qū)域里三個(gè)不同LED燈具的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確的定位。5. -種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于CDMA調(diào)制的可見光通信定位方法的定位系統(tǒng)，其特 征在于，包括:發(fā)射子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和接收子系統(tǒng);所述發(fā)射子系統(tǒng)具有:〇〇K基帶調(diào)制 模塊、CDMA擴(kuò)頻模塊、LED驅(qū)動(dòng)電路和LED燈具;所述接收子系統(tǒng)具有:光電檢測器件、放大電 路、自適應(yīng)濾波電路和CDMA解擴(kuò)模塊;所述傳輸子系統(tǒng)為自由空間;所述00K基帶調(diào)制模塊、 CDMA擴(kuò)頻模塊、LED驅(qū)動(dòng)電路和LED燈具依次連接;所述光電檢測器件、放大電路、自適應(yīng)濾 波電路和CDMA解擴(kuò)模塊依次連接;原始的ID信息經(jīng)過00K基帶調(diào)制模塊后，形成基帶調(diào)制信 號;所述基帶調(diào)制信號經(jīng)過CDMA擴(kuò)頻模塊后形成擴(kuò)頻信號;所述擴(kuò)頻信號經(jīng)過LED驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)射可見光ID信號;所述可見光ID信號經(jīng)過自由空間到達(dá)光電檢測器件;所述 光電檢測器件將可見光ID信號轉(zhuǎn)換為電信號;所述電信號再依次經(jīng)過放大電路、自適應(yīng)濾 波電路和CDMA解擴(kuò)模塊最終獲得ID信號以及空間傳播時(shí)信號的衰減;根據(jù)所述ID信號，可 以初步判斷所在位置的區(qū)域，并根據(jù)信號的衰減大小，實(shí)現(xiàn)精確的位置定位。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)為直接序列擴(kuò)頻系 統(tǒng);所述的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)包括:PN碼發(fā)生器和擴(kuò)頻調(diào)制模塊;所述PN碼發(fā)生器與擴(kuò)頻調(diào) 制模塊相連接，所述信息調(diào)制與擴(kuò)頻調(diào)制模塊相連;信息經(jīng)過信息調(diào)制后成為帶寬為仏的 基帶調(diào)制信號，所述基帶調(diào)制信號與PN碼發(fā)生器所產(chǎn)生的PN碼進(jìn)行擴(kuò)頻處理形成帶寬為B 2 的擴(kuò)頻信號，其中，B2大于出。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述LED燈具根據(jù)室內(nèi)的環(huán)境的需求 布置m個(gè)，其中，m為正整數(shù)，且m 2 4;以每4個(gè)LED燈具作為一個(gè)定位的位置單元，通過其中的 三個(gè)LED燈具實(shí)現(xiàn)三角定位算法，并結(jié)合經(jīng)過所述傳輸子系統(tǒng)的衰減系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確的定位。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述光電檢測器件由3個(gè)相同的光電 二極管以邊長為0.01m的等邊三角形排列，由于LED的光在自然環(huán)境中傳遞會產(chǎn)生衰減，通 過對光強(qiáng)的衰減進(jìn)行運(yùn)算，即可計(jì)算出光電二極管與LED的距離。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述CDMA解擴(kuò)模塊通過內(nèi)置的同步電 路來捕捉LED燈具所發(fā)射的PN碼的準(zhǔn)確相位，由此產(chǎn)生與發(fā)送端相位一致的PN碼，作為解擴(kuò) 用的本地信號，以實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波電路通過最小均方 誤差算法來調(diào)整濾波器系數(shù)從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)信號的變化來時(shí)刻調(diào)節(jié)濾波器參數(shù)。
【文檔編號】H04B10/556GK105871462SQ201610326757
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】吳玉香, 關(guān)偉鵬, 陳穎聰, 文尚勝
【申請人】華南理工大學(xué)