關(guān)于基于Vbl2技術(shù)的位置感應(yīng)系統(tǒng)的研究

王俊瑋 于坐超 黃斌妮 姜揚(yáng) 韓元真

摘要：隨著更多新型移動(dòng)設(shè)備，比如手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的性能飛速增長和基于位置感應(yīng)的應(yīng)用的激增，位置感應(yīng)發(fā)揮了越來越重要的作用。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)+位置服務(wù)的社會(huì)需求日益廣泛，以我國北斗、美國GPS、俄羅斯GLONASS和歐洲Galileo為代表的四大衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已普遍應(yīng)用于室外導(dǎo)航定位。為滿足智慧城市建設(shè)、公共安全和移動(dòng)服務(wù)，以位置感應(yīng)為目標(biāo)的室內(nèi)定位技術(shù)研究成為泛在測繪、導(dǎo)航與位置服務(wù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，將逐步發(fā)展成為大數(shù)據(jù)時(shí)代重要的智能服務(wù)。

關(guān)鍵詞：可見光通信;電力線通信;LED定位

中圖分類號：TN929?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號：1672-9129（2020）08-0040-01

現(xiàn)如今大型商場數(shù)量急劇增加，無疑是給人們帶來了的極大的方便，可供人們購買的商品越來越多，但新的問題也隨之而來，商場空間越來越龐大復(fù)雜，停車場反向?qū)ぼ嚒⒉檎夷臣囟ㄉ唐贰⒍ㄎ蛔呱⒌募胰说茸兊迷絹碓嚼щy。室內(nèi)定位的需求前所未有的高漲。針對目前人們在大型商場難以尋找某件特定商品，定位失散的家人，在停車場難以找到空余停車位且反向?qū)ぼ嚕陬I(lǐng)取快遞時(shí)難以對快遞精確定位等問題，本項(xiàng)目研發(fā)出一種智能位置感應(yīng)系統(tǒng)，借助可見光通信技術(shù)，應(yīng)用各大場館內(nèi)的LED照明設(shè)備對用戶進(jìn)行定位，通過手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的精確定位、導(dǎo)航服務(wù)。既為消費(fèi)者提供智慧便利生活，促進(jìn)企業(yè)營銷和運(yùn)營效率升級，又能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶的精準(zhǔn)定位，真正實(shí)現(xiàn)社會(huì)智能化。目前已經(jīng)進(jìn)行了可將光通信的相關(guān)研究，構(gòu)建了一套軟件系統(tǒng)，并搭建了一套完備的可見光通信硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)背靠桂林電子科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，具有設(shè)計(jì)和完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化的豐富經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)成員為具有一定項(xiàng)目推廣經(jīng)驗(yàn)及產(chǎn)品軟硬件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，能夠掌控項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到推廣的完整鏈條。

1?核心技術(shù)

該項(xiàng)目由PLC-VLC室內(nèi)硬件定位系統(tǒng)和手機(jī)綜合服務(wù)APP軟件組成，是一套完整的PLC-VLC室內(nèi)綜合服務(wù)系統(tǒng)。PLC-VLC室內(nèi)硬件定位系統(tǒng)將基于LED的新興可見光室內(nèi)定位技術(shù)（VLC）與電力線通信技術(shù)（PLC）結(jié)合在了一起，硬件系統(tǒng)由信標(biāo)總服務(wù)器、信標(biāo)處理單元、電力線載波模塊、VLC信標(biāo)發(fā)射終端端和VLC信標(biāo)接收終端組成。通過電力線載波模塊在電力線上把各可見光發(fā)射終端組成通信網(wǎng)絡(luò)，各可見光發(fā)射終端把電力線上的有用信息解調(diào)解碼轉(zhuǎn)換為可將光通信所需信息，通過可將光調(diào)制器轉(zhuǎn)換為可將光傳遞的信息，而在可見光接收端對接收的可見光信息進(jìn)行解調(diào)解碼加定位算法最終實(shí)現(xiàn)定位，從而大大減少了PLC-VLC室內(nèi)硬件定位系統(tǒng)在大型商場等場所使用時(shí)，重新布置LED線路的麻煩。將兩種通信技術(shù)結(jié)合在一起使得室內(nèi)定位系統(tǒng)具備了無電磁輻射、不受應(yīng)用環(huán)境限制、硬件成本低、不需要重新布線、分布范圍廣、使用用戶方便接入等其它室內(nèi)定位系統(tǒng)沒有的優(yōu)點(diǎn)。

2?可見光及電力線通信技術(shù)

可見光通信（Visible Lighting Communication，VLC）是基于LED而新興的一種通信方式，它以發(fā)光二極管LED發(fā)射的白光作為定位信號的載體，利用人眼視覺暫留效應(yīng)，從而發(fā)出高速閃爍的定位信號。該技術(shù)具有無電磁輻射、不受應(yīng)用環(huán)境限制、硬件成本低等優(yōu)點(diǎn)，是理想的室內(nèi)無線接入方案之一。

電力線通信（Power Line Communication，PLC）是一種利用電力傳輸線作為傳輸媒介，進(jìn)行信息通信的一種通信技術(shù)，電力線載波通信利用現(xiàn)有的電力線設(shè)施具有不需要重新布線、分布范圍廣、使用用戶方便接入等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3?特色和創(chuàng)新點(diǎn)

3.1在定位精度上比國內(nèi)外技術(shù)上的優(yōu)勢。現(xiàn)階段LED室內(nèi)定位技術(shù)還處于起步階段，但隨著可將光室內(nèi)定位行業(yè)近幾年也發(fā)展迅速，許多國外高校和研究機(jī)構(gòu)提出了自己的技術(shù)方案，國外的主要的研究機(jī)構(gòu)有：荷蘭飛利浦公司、美國馬里蘭大學(xué)、德國海英里希赫茲等，國內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)有清華大學(xué)、華策光通信科技有限公司等。同時(shí)這些可見光定位系統(tǒng)存在的問題就是精度不高，造成精度不高的原因主要是碼間干擾，而我們團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦的研究，解決了這一技術(shù)難題，現(xiàn)已在定位精度上取得了巨大突破，我們提出的一種電力線載波通信協(xié)調(diào)下的可見光信標(biāo)系統(tǒng)和一種受沖擊噪聲干擾的電力線通信信道評估方法在實(shí)現(xiàn)可見光通信定位精度上提出了新的方法同時(shí)應(yīng)用到了我們的產(chǎn)品中。

3.2在接收裝置上實(shí)現(xiàn)的突破。目前階段無論是市場上已有產(chǎn)品還是國內(nèi)外的研究情況在對實(shí)現(xiàn)定位上都需要獨(dú)立的解調(diào)電路，但是許多接收電路的靈敏度與穩(wěn)定性不高，而且沒有專門的集成芯片用來定位的接收，而我們的的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)接收電路時(shí)考慮到了這個(gè)問題，我們從以下方面做出了重大突破：

①光電探測器的選擇，對于光點(diǎn)探測器我們的要求是其靈敏度要高，響應(yīng)迅速快，截止頻率高等。同時(shí)我們在選取光電探測器件時(shí)對其靈敏度，偏置電壓，暗電流等參數(shù)做了綜合考慮，最終，經(jīng)過我們大量的實(shí)驗(yàn)，最終選擇了光學(xué)聚光器運(yùn)用到我們的產(chǎn)品中，使得定位更加可靠。

②解調(diào)技術(shù)的改進(jìn)，針對現(xiàn)階段可見光室內(nèi)定位技術(shù)在處理噪聲信號以及信號在信道傳播過程中的衰減而造成接收端信號的誤碼問題，我們提出了一種室內(nèi)可見光通信信號的自適應(yīng)檢測系統(tǒng)，相關(guān)專利正在申請中，本系統(tǒng)提出了一種優(yōu)化算法，通過算法獲取隨接收功率變化的額自適應(yīng)閥值，并對數(shù)據(jù)段的碼元信息進(jìn)行判決，從而解調(diào)出發(fā)射端發(fā)射的準(zhǔn)確位置信息。

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