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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在笔记本电脑、智能手机等通讯设备迅速普及的条件下,大量的移动应用软件应运而生,其中位置感知计算(Location-Aware Computing)、基于位置的服务(Location-Based Services)和由此带来的一系列应用受到产业界的不断关注。然而在建筑物内部、人口密集的城市、桥下、地下等环境GPS系统接收的信号非常微弱,因此GPS技术在室内和人口密集的场合并不能有效地利用。可见光室内定位就是很好的解决方法，因为可见光室内定位系统由于LED分布范围广、信号不受电磁干扰等特点，在很多场合都具有很高的应用价值：在商业应用方面,室内定位系统可帮助跟踪易走失的老人和小孩，也可为盲人导航；在医院里可监管易受电磁波干扰的可移动的医疗设各；在仓库里可寻找特定的物品；在商场可帮助人们快速找到想购买的商品；在公共安全和军事方面可跟踪监狱中的犯人，为警察、消防员和士兵提供大楼内的导航服务。

国内外研究现状

可见光通信技术的出现为室内定位技术带来了新的研究方向。目前国内外的研究主要集中于以下五个方面：LED灯身份信息识别定位（LED-ID定位技术），到达时间及时间差（TDOA定位技术），光强模型定位技术，信号到达角定位方法和图像传感器定位技术。1. LED-ID定位采用LED灯作为信标,每盏灯都有一个固定ID。LED灯编码自身ID信息、可采用OOK(二进制启闭键控)的信号调制方式,不断向外发送信息。首先控制中心为每盏LED分配ID以示区别、在移动终端低速行进的过程中,利用运动模糊及覆盖范围识别 LED-ID,最后终端接收后,根据LED通信信息中的ID信息,查询对应数据库的三维坐标信息,通过映射的方式来确定终端的位置。2.到达时间差(TDOA)的定位原理是利用多盏LED灯发送可见光信息,并在信息中添加发送时间戳、终端接收到含有时间戳的信息、并在接收的同时附加接收时的时间戳信息,计算发送时间和接收时间的差值’再乘以信号传播的速度,即可得到LED灯到终端的距离,每个LED灯与终端的距离进行再次做差、空间交会进行终端位置解算的数学模型从椭圆变成了双曲线、这种定位方法只需要每个LED灯的时间基准保持一致,而与终端可以有一定的偏差。3. 光强模型定位技术是利用光强和距离的定位关系做的一个定位。4. 信号到达角定位方法通过LED发射端的发射阵列获得定位终端发射信号的到达方向,利用多个LED发射端提供的角度值作为方位线,从而计算出定位终端与LED发射端之间的角度,这些方位线的交点为待测终端的估计位置。5.图像传感器定位方法基于图像传感器的定位方法是利用LED灯及图传感器之间的几何关系,建立数学模型,对终端位置进行求解。国内外目前采用在一个终端上使用两个相同分辨率的图像传感器进行定位。

2. 研究的基本内容

设计可见光室内定位装置，硬件上包括传感器检测模块，控制电路，显示单元。

用c语言进行软件编程。

设计调试方案，以软硬件联调的方式测试功能完成情况。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

进度安排：1. 校内实习期间学习各种光电元件的特性，同时学习用portel软件画出原理图和pcb图，为毕业设计的后续打下基础。

2. 确定系统设计方案，并设计室内定位系统装置的硬件模块。

3. 用c语言进行软件编程，通过软件实现

4. 参考文献

1、席泽雅, 佟猛, 马宁. 基于可见光室内定位的控制系统研究与设计[j]. 中国战略新兴产业, 2017(36):116.

2、李凤, 金广锋. 基于stc15w的可见光室内定位系统的设计与实现[j]. 福建电脑, 2017, 33(10):99-100.

3、晏志维 , 李颖 , 蔡晓宇 . 使用led光源的可见光室内定位装置[j]. 单片机与嵌入式系统应用, 2018.