基于可見光通信技術(shù)的室內(nèi)定位方法

文/嚴(yán)偉 陽燦

在科學(xué)技術(shù)大力發(fā)展的背景下，各種新興技術(shù)也層出不窮。作為一種現(xiàn)代化的新興技術(shù)，可見光通信技術(shù)也具有著無電磁輻射、高速率等多種優(yōu)勢。使用這種技術(shù)，再利用LED 燈作為接入點(diǎn)，便可以為室內(nèi)定位工作的開展提供便利。如今，在人們生活水平不斷提高的背景下，室內(nèi)活動也變得更加頻繁，人們對于室內(nèi)定位的要求也變得更多、標(biāo)準(zhǔn)更高。而基于可見光通信技術(shù)的室內(nèi)定位，則具有著節(jié)能降耗、布設(shè)簡單、成本低廉等優(yōu)勢。

1 關(guān)于可見光通信技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

1.1 概述

所謂的可見光通信技術(shù)，其實(shí)就是指借助LED 燈所發(fā)出的高速明暗閃爍信息來實(shí)現(xiàn)信息傳遞的技術(shù)。在實(shí)際情況中，LED 燈在每一秒鐘的閃爍次數(shù)可以達(dá)到上百萬次。從本質(zhì)上來說，這種技術(shù)其實(shí)也算是移動系統(tǒng)的一種補(bǔ)充介入方式，頻率資源十分豐富，即便是在電磁受限的情況下也可以使用。除此之外，這種技術(shù)的安全性也十分可靠，只要拉上遮光簾，就可以有效地防止信息泄露。

1.2 在室內(nèi)定位中的重要性

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大力發(fā)展的背景下，如今的時代已經(jīng)成為了一個移動互聯(lián)網(wǎng)的時代。在這個時代中，各種基于定位的位置服務(wù)系統(tǒng)也得到了十分普遍的應(yīng)用。如今，在室外定位中使用得最為廣泛的就是GPS 全球定位系統(tǒng)，這種定位服務(wù)的定位精度可達(dá)15 米以內(nèi)。但是，在一些特殊的環(huán)境中，比方說在大型商場、地下停車場等環(huán)境中，由于無線電信號的遮蔽效應(yīng)，所以這種定位系統(tǒng)也很難適用。在當(dāng)代社會中，由于人們的室內(nèi)活動十分頻繁，而且在城市大力發(fā)展的背景下，各種高樓大廈也越來也多，因此，室內(nèi)定位也就顯得十分重要。相對于傳統(tǒng)的無線定位技術(shù)來說，這種基于可見光通信技術(shù)的室內(nèi)定位方法更加有效，其在實(shí)際的應(yīng)用中還具有覆蓋廣、健康安全、成本低廉以及電磁兼容性好等多種優(yōu)勢，能夠有效地避免傳統(tǒng)無線定位技術(shù)的弊端，在室內(nèi)定位領(lǐng)域中也具有著很好的應(yīng)用前景。

2 關(guān)于室內(nèi)定位方法

2.1 非成像定位方法

所謂的非成像定位方法，其實(shí)就是指借助專門的光電探測器來對LED 燈進(jìn)行檢測的方法，在實(shí)際情況中，這種方法主要有以下幾種，下面就來針對這幾種具體的方法進(jìn)行詳細(xì)說明：

2.1.1 利用三角測量法來進(jìn)行定位

所謂的三角測量法，其實(shí)就是利用三角形所特有的幾何性質(zhì)來確定位置的方法。在使用這種定位方法的時候，通常會涉及到兩個參數(shù)，分別是距離和角度。而且，在測量的過程中往往還會選擇多個參考點(diǎn)。其中，在實(shí)際操作的過程中，目標(biāo)與這些參考點(diǎn)之間的距離是無法直接測量的。因此，通常還需要根據(jù)測量接收的信號強(qiáng)度、到達(dá)時間或者是到達(dá)時間差來間接性的測量目標(biāo)與參考點(diǎn)之間的距離。而對角度的測量，一般是測量相對于幾個參考點(diǎn)的到達(dá)角，然后再找到這些參考角方向線的交叉點(diǎn)，以此來完成對位置的估計和定位。而且，在當(dāng)代社會中，三角測量法也是最傳統(tǒng)而且也應(yīng)用得最多的方法。

2.1.2 利用情景分析法來進(jìn)行定位

情景分析法也叫非參數(shù)化法方法，在實(shí)際情況中，若是采用情景分析法來進(jìn)行室內(nèi)定位，那么具體的操作就可以分為兩個階段。首先，需要確定場景，并且將場景當(dāng)中各個采樣點(diǎn)（即指紋）的位置信息儲存起來，并且建立起相應(yīng)的指紋庫。之后，再將實(shí)時測量的用戶信息和指紋庫當(dāng)中的信息進(jìn)行匹配，以此來確定目標(biāo)的位置。

2.1.3 利用接近法來進(jìn)行定位

在實(shí)際情況中，若是采用接近法來進(jìn)行定位，那么就需要借助密集的網(wǎng)格參考點(diǎn)來進(jìn)行。一般來說，在每一個參考點(diǎn)中，通常都會有一個已知位置。在這個時候，如果目標(biāo)點(diǎn)僅僅只是從單一的參考點(diǎn)中采集信號，那么就可以將其看作是協(xié)同定位于該節(jié)點(diǎn)，以此來完成定位工作。從另外一個角度來看，這種方法的定位精度主要取決于網(wǎng)格本身的分辨率，而且，在這個過程中，也是估計定位，所以在需要精確定位的情況下是不適用的。

2.1.4 采用VLC 和Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)混合法來進(jìn)行定位

在采用這種定位方法的時候，首先需要借助光照來產(chǎn)生可見光的標(biāo)識數(shù)據(jù)，然后再利用光電二極管模塊中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)來接收LED燈的位置信息，在這個時候，將接收到的信息進(jìn)行重建和處理之后，就可以形成數(shù)字可見光ID 數(shù)據(jù)，然后再利用ZigBee 收發(fā)器模塊來將這一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中，之后，可見光標(biāo)識信息就會被傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)，最后使得帶有位置信息的ID 數(shù)據(jù)被顯示在屏幕上，從而完成定位工作。

2.2 成像定位方法

在實(shí)際情況中，成像定位給方法的有效實(shí)現(xiàn)，所發(fā)揮重要作用的就是圖像傳感器，在具體操作中需要以此來計算所接收到的LED圖像距離。因此，在這個過程中，圖像傳感器的計算精度也就會與每一個組件的測量精度有關(guān)。由于這種定位方法的速度比較快，所以通常適用于處于靜止?fàn)顟B(tài)下的目標(biāo)或者是緩慢移動的目標(biāo)。

3 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)代社會中，室內(nèi)定位已經(jīng)成為了一項非常重要的工作。而借助于可見光通信技術(shù)來進(jìn)行室內(nèi)定位，也能夠收獲到很好的效果。但是，這一技術(shù)畢竟還處在一個起步和發(fā)展的階段，所以還需要加強(qiáng)研究。