通过LED灯沟通和图像传感的进行室内定位

摘要：高亮的LED灯在将来将会取代现在的照明技术用于可见光通信，我们推荐了一种高精度的室内定位技术，采用LED灯，可见光通信和图像传感，在这个算法中，四个LED灯传输三维坐标信息，（信息来自附近不知道位置的两个图像传感器）。未知的位置有LED图像的几何关系确定。我们详细描述该算法，在论文中仿真该算法。该技术不需要任何笨拙的措施（这些措施在计算暂时的位置算法中会使用LED图像传感技术）仿真结果表明系统能够估计未知位置的准确度到了厘米，位置精度可以由高的图像传感解决方法，或者提高两个传感器的差异度解决。

1.介绍

室内定位系统对于计算位置，自发性的移动和传感器应用等越来越重要。在最近几年，专家正在尝试通过使用GPS,IR,RFID，蓝牙，WLAN等等发展定位技术来提供精确定位信息。GPS已经广泛应用于室外定位，如航海，手机，飞机等。然而，GPS定位依赖于无线电波传播，路径损耗和多径干扰。传统的室内系统例如WLAN,RFID，蓝牙等系统存在系统缺陷，较长的延时，和较低的精度，近期，可见光逐渐变为有吸引力的室内定位系统。通过照明，该设备在可见光通信系统中提供信息交流。系统被看做最有潜力的选择来禁止受限制的无线电波传播因为他不会引起或者承受无线或者电波的干涉。可见光通信系统能够在建筑物内，地下甚至任何无线频率被禁止的地方。与传统的照明设备例如（）相比，LED考虑到寿命长度，环境忍受度，低的操作电压，名义上的温度损耗。因此，高能量的白色LED等被看做未来照明技术的备选。我们把精力集中在VLC定位系统。在论文中，我们提出了高精度的室内定位算法（采用了以可见光通信和图像传感器为基础的LED）。该计划利用LED灯排列作为可见光通信系统的发射机（发射机用于传递LED灯三维坐标信息）。两个图像传感器接受来自所有LED灯的信息。所求的未知位置通过LED和来自传感器的图像的几何关系计算得到。

2.前期的工作

以位置研究为基础的可见光通信系统仍旧处于开始的阶段。严密的工作还没有公布出来，然而，一些以定位技术和算法为基础的可见光通信系统可以由[2-6]找到。[2]和[3]描述了使用可见光传播确认，照片探测和6个轴线的传感器的可见光通信系统。产生了三个不同的估计的接受机位置（根据接收机的视野的效果产生）。在传统的定位计划，一个单独的接收机定位估计只用在减少由于减少接收机的FOV产生的估计错误。在3中作者提出了改变估计接收机的位置的计划，计划中接收机位置估计取决于接收机的倾斜角度，从而限制估计的错误距离。对于视野的角度为25,17.5,10度的接收机而言错误的距离是46.3,33.6,29.8厘米，该方法估算两维的位置，精确度不可避免的取决于6坐标轴传感器的精确度限制。可见光通信系统使用荧光灯和照片传感器能够估计2D位置（准确度在10-30cm）。系统通过提供人们必要的建筑内的信息来帮助形象的受损的人们。系统的位置估计需要至少三个荧光灯来探测照片传感器（传感器隐含一些限制在室内电灯安装几何学方面）。系统位置的精确度很明显取决于照片传感器的角度的精确度。可见光通信系统使用LED灯和图像传感器定位。系统展现了用于数据传输和使用图像传感器接受光线的LED照明的光强的调制。来自不同光源的信息能够通过使用图像传感器在同一时间被接收。这个功能是由来自不同的LED灯的单独的光线完成，提供给接收机检测光源。在5中，至少3个LED灯传播3D坐标信息。2D图像传感器通过镜头和解调每一个LED的3D坐标信息单独的接受空间光线。接收机的位置通过计算两套二次等式（等式可能有错误）得出。在6中，使用了额外的6轴线的传感器检测接收者的位置和方向。方案使用6轴线的传感器吧3D坐标轴和2D图像传感器联系起来。

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