一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及定位领域，更具体的，涉及一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统，本发明专利技术提出的方法通过构造与UE位置近似无关的NLOS比例因子Γ(n0,n1)，使得定位算法解耦了多径反射影响和PD位置之间的相关性，将实际中很难获得的多径反射信息对定位精度的影响最大程度地进行了封装，无需事先对多径反射分量进行测量，即可在复杂的多径反射环境中有效提升系统的定位误差性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统
本专利技术涉及定位领域，更具体的，涉及一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法和系统。
技术介绍
VLP系统一般可分为成像定位(iVLP)系统和非成像定位(nVLP)系统。其中，nVLP系统通常使用光电二极管(PD)作为光接收前端，将若干个LED灯具作为定位锚点。在这种架构下，许多传统的射频定位算法也可应用到nVLP模型中，例如基于接收信号强度(RSS)、信号到达时间(TOA)、信号到达时间差(TDOA)、信号到达角度(AOA)等参数的算法，或基于AOA/RSS、TOA/RSS等的混合算法。目前的现有的技术方案中VLP模型和算法均是在理想视距(LOS)信道下进行讨论的，并没有充分考虑和讨论多径反射对定位精度的影响。然而，对于实际的VLP场景，由于室内经常存在光反射物，例如墙面、天花板、地板和家具表面等，多径反射总是客观存在的。根据经典的无线光信号传播多径反射模型，来自多径反射的光功率和来自LOS的光功率相差无几，即PD所接收到的光功率的相当一部分来自于多径反射。但是，目前大部分方案仅考虑了定位精度理论下界的分析，而并未考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:灯具包含有两颗拥有不同朗伯辐射波瓣模数的LED灯芯，两颗LED灯芯的模数分别为n0和n1，n0,n1∈Z+；每盏灯具的两颗LED灯芯采用时分复用按照固定的周期在两个连续时隙{t0,t1}中交替发送相同载波频率调制的符号，其周期用TS表示，符号峰值功率用PL表示；不同的灯具通过采用频分复用使用不同的特定载波频率进行信号的传送；步骤S2：考虑信号反射强度在反射过程中的变化，在一个真实的VLP室内场景，来自灯具发射机的光线会通过数次反射，最终叠加到装有PD的VLP接收机UE上，反射的相对强度依赖于特定的房间形状...

【技术特征摘要】
1.一种基于不同朗伯辐射波瓣模数的双模LED定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:灯具包含有两颗拥有不同朗伯辐射波瓣模数的LED灯芯，两颗LED灯芯的模数分别为n0和n1，n0,n1∈Z+；每盏灯具的两颗LED灯芯采用时分复用按照固定的周期在两个连续时隙{t0,t1}中交替发送相同载波频率调制的符号，其周期用TS表示，符号峰值功率用PL表示；不同的灯具通过采用频分复用使用不同的特定载波频率进行信号的传送；步骤S2：考虑信号反射强度在反射过程中的变化，在一个真实的VLP室内场景，来自灯具发射机的光线会通过数次反射，最终叠加到装有PD的VLP接收机UE上，反射的相对强度依赖于特定的房间形状和房间内反射物体的反射系数，考虑一个通用的长方体房间模型，影响信号反射强度的因素可归纳为一个环境参数集向量EN，表示为：EN＝{L,W,hS,hR,ρW,ρE,ρS,ρN,ρC,ρF}(1)其中各参数的含义为：L/W/hS/hR：房间长度、宽度、LED灯具高度、VLP接收机高度；ρW/ρE/ρS/ρN/ρC/ρF：房间西墙/东墙/南墙/北墙/天花板/地板的反射系数；步骤S3：在考虑环境参数集向量EN的基础上引申出一个概念：NLOS和LOS链路之间的信道直流增益CDG比例因子ρ(Si,R,EN,n)，用于描述NLOS信道增益和LOS信道增益之间的关系；定义第i个灯具和PD之间的总信道直流增益CDG为H(Si,R,n)，有Si＝(xi,yi,hS)表示第i盏灯具位于空间中的坐标，R＝(xR,yR,hR)表示UE位于空间中的坐标；其中H(k)(Si,R,n)表示第i个LED发射机发出的光线经历了k次反射后被位于R的PD所接收的CDG，总信道直流增益H(Si,R,n)等于从零次反射到无限多次反射的CDG之和；将总信道直流增益H(Si,R,n)分成两部分，一部分是来自视距链路LOS链路的贡献，用HLOS(Si,R,n)表示；另一部分来自非视距链路NLOS链路的贡献，用HNLOS(Si,R,EN,n)表示，固定位置组合和环境下的NLOS链路CDG可看成一常数，令：HNLOS(Si,R,EN,n)＝ρ(Si,R,EN,n)HLOS(Si,R,n)(3)其中ρ(Si,R,EN,n)称为与位置组合{Si,R}和环境参数向量EN相关的NLOS和LOS链路之间的CDG比例因子；步骤S4：在考虑多径反射或NLOS链路的直流增益CDG的基础上计算两路时隙的光信号峰值，UE接收来自于第i个灯具发出的连续两个符号周期上，即{t0,t1}两个时隙上的光信号峰值可分别表示为：和上述式(4)和式(5)中，t表示测量一对光强值的测量时间序号，t＝0,...,M-1，M表示测量总次数；β为PD响应率；测量噪声和均为方差为σ2、均值为零的高斯随机变量，而且两次测量噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：江明，李正鹏，蔡鲲翼，陈贤煜，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44