LED可见光室内定位原理介绍及优劣势说明
2018-08-17 16:03:25 来源:admin
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其优点是动态范围大,能够实现很高速率的通信,另一种是通过CMOS摄像头接收,图像处理的方法获取数据,但其缺点是图像处理耗时大,实时性差,但却是目前智能手机实现可见光定位的最佳

可见光是一个新兴领域,通过对每个LED灯进行编码,将ID调制在灯光上,灯会不断发射自己的ID,通过利用手机的前置摄像头来识别这些编码。利用所获取的识别信息在地图数据库中确定对应的位置信息,完成定位。

 


 

可见光发展现状

早在2000年,日本庆应大学的Tanaka等人和SONY计算机科学研究所的Haruyama就提出了利用LED灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。经过近些年的发展,国内外相关科研机构及商业公司提出了一系列解决方案及实际系统。同时可见光的商用步伐也在不断向前,国内有华策光通信的室内可见光定位导航系统,国际上美国的Bytelight公司也有一套类似的室内可见光定位导航系统;在14年的国际消费电子展(CES)期间,法国Oledcomm公司演示了可以实现光通信技术的手机设备,技术人员将智能手机的前置摄像头改装成光线感应器,让观众亲眼见证LiFi光通信技术,传输速率约为10Mpbs。目前该公司网站上已有相关可见光通信套件出售。

 


 

可见光应用领域

虽然可见光通信这一名词我们是耳熟能详了,但具体到它的应用领域,却未必都知晓。其主要四大应用领域有:1)照明与通信,信息可以在室内环境下进行广播,并同时满足照明的需求,这是最直观的应用场景;2)视觉信号与数据传输,信号灯主要通过颜色的变化来给人们提供信号,而将数据通信与信号灯相结合则可以为交通管理提供更好的安全可靠性,也大大扩展了信号灯的功能;3)显示与数据通信,LED显示屏通常用于显示信息,如果将相应的信息和数据直接传输给用户手持终端,将会提供很大便利,在火车站、机场等场所有着巨大的应用前景,这是一种直接使用屏幕的数据传输与交互方式;4)室内定位,可见光通信可以将用户的位置信息通过照明设施来进行传递,较传统卫星定位更为精准。

 

室内定位与可见光通信技术的结合
通过上述分析,我们知道可见光通信有很宽广的应用领域,而该技术的研究大体朝着一下几方面进展:1)尽可能提高通信速率,通信速率一直都是某个通信方式研究的核心问题,但该方向对信息的编码及调制技术以及通信器件的研究要求较高,具有一定理论深度与难度;2)提高通信的可靠性,对可见光信道的研究,该方向是可见光通信能够实用化,解决视距传输及抗干扰的重要基础研究,但同样也具有很大的理论深度与难度;3)根据具体应用场景拓展可见光通信的应用领域,使其朝着实用化方向发展,这也是很多商业公司的在该领域的发展方向,比如可见光的室内定位系统;这个方向能够很快的将技术应用于现实,同时实现商业价值。


室内定位作为导航的“最后一公里”,一直是科技巨头和研究机构的关注热点,在这方面现有的研究方法与手段有如基于移动通信网络的辅助 GPS(A-GPS)、伪卫星(Pseudolite)、无线局域网(WLAN)、射频标签(RFID)、Zigbee、蓝牙(Bluetooth,BT)、超宽带无线电(UltraWideBand,UWB)、红外定位、光跟踪定位、计算机视觉定位等。这些技术有些是以导航定位为专门或主要用途,例如伪卫星;有些则主要用于通信,但同时也能提供定位服务,例如无线局域网。室内定位技术主要有手机基站、RFID、Zigbee、蓝牙、红外、WiFi等技术,因其定位技术各自的局限性,限制了他们大规模的推广应用,特别是必须单独部署一套定位网络,成本较高。

 

LED定位系统是通过天花板上的LED灯实现,灯光发出高频闪烁信号,接收端一种是通过PD接收,其优点是动态范围大,能够实现很高速率的通信,另一种是通过CMOS摄像头接收,图像处理的方法获取数据,但其缺点是图像处理耗时大,实时性差,但却是目前智能手机实现可见光定位的最佳手段;通过LED的定位,在算法上主要是一种广告牌(路标)算法,也即是当接收机收到该LED的ID信息就近似判定其在该灯的光照范围内,精度取决于LED的排列方式及密度。如果要实现更高的精度就要相应的在信号处理上下更大功夫。

 

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